(57)【要約】  発電機の固定子鉄心（２０）の磁化を決定及び減少させるための方法及び装置。本方法は、前記鉄心に近接して一つ又は複数の導体を通すステップと、一つ又は複数の導体に極性反転励磁電圧を印加するステップと、時間と共に電圧の振幅を減少させるステップとを備え、電圧が導体内に電流を流し、電流が、鉄心を消磁する磁場を発生させる。本方法及び装置は、鉄心のホットスポットを決定するのに有用である。
2014532392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の固定子鉄心を貫通するように又は前記固定子鉄心に近接するように一つ又は複数の導体を通すステップと、
前記一つ又は複数の導体に極性反転励磁電圧を印加するステップと、
時間と共に前記電圧の振幅を減少させるステップとを備え、前記電圧が前記一つ又は複数の導体内に電流を流し、前記電流が前記固定子鉄心を消磁する磁場を発生させる、方法。
【請求項２】
前記励磁電圧がＡＣ電圧又はパルスＤＣ電圧を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パルスＤＣ電圧が、略０．０００１Ｈｚから１２Ｈｚの間の極性反転周波数を有するＤＣ電圧を備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
略２００から５００アンペアの間で徐々に前記電流を減少させるように前記ＤＣ電圧を徐々に減少させる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記励磁電圧がＡＣ電圧を備え、前記励磁電圧を印加するステップが略１０秒の持続時間を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記一つ又は複数の導体を流れる電流が、略５００から２０００Ａの間の電流を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記通すステップが、前記固定子鉄心の穴に前記一つ又は複数の導体を通すステップ、又は、前記固定子鉄心と発電機の回転子との間に画定される空隙に前記一つ又は複数の導体を通すステップのいずれかを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記穴に前記一つ又は複数の導体を通すステップが、隣接する第一固定子歯と第二固定子歯との間に画定されるスロットに前記一つ又は複数の導体を通すステップを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記固定子鉄心の消磁に関する前記通すステップ、前記印加するステップ、及び前記減少させるステップを行った後に、前記固定子鉄心のホットスポットを検出するステップを更に備え、鉄心のホットスポットを示す検出器の第一信号が、前記固定子鉄心の消磁に関するステップを行う前の検出器の第二信号に対して信号対ノイズ比の改善を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記電流が、動作磁束密度の最大略３３％の磁束レベルを発生させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記通すステップが、前記印加するステップ及び前記減少させるステップの前に、第一位置において前記固定子鉄心を貫通するように又は前記固定子鉄心に近接するように前記一つ又は複数の導体を通すステップと、前記印加するステップ及び前記減少させるステップの前に、第二位置において前記固定子鉄心を貫通するように又は前記固定子鉄心に近接するように前記一つ又は複数の導体を通すステップとを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記一つ又は複数の導体が、ループを形成する複数の導体を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
発電機の固定子鉄心を通るように構成された一つ又は複数の導体と、
前記一つ又は複数の導体に極性反転電圧を提供するための電源とを備え、前記電源が、時間と共に前記電圧の振幅を減少させるように制御可能であり、前記電圧が、前記導体内に電流を流し、前記電流の磁気誘導が前記固定子鉄心を消磁するように作用する、装置。
【請求項１４】
前記導体が、４／０ゲージ多重ストランド導体の二つのループを備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記電源が、ＡＣ電圧又はパルスＤＣ電圧を提供し、前記パルスＤＣ電圧が、略０．０００１から１２Ｈｚの間の周波数を有する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記電源が、ＡＤ電圧電源であり、前記電圧が略１０秒間にわたって前記一つ又は複数の導体に印加される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記一つ又は複数の導体が、固定子の穴を通るか、又は前記固定子と発電機の固定子との間の空隙を通る、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記一つ又は複数の導体が、ループを形成する複数の導体を備える、請求項１３に記載の装置。
【請求項１９】
固定子鉄心を貫通するように又は前記固定子鉄心に近接するように一つ又は複数の導体を通して、
前記一つ又は複数の導体に極性反転第一電圧を印加して、
時間と共に前記第一電圧の振幅を減少させることによって、前記固定子鉄心を消磁するステップであって、前記第一電圧が前記一つ又は複数の導体に電流を流し、前記電流が前記鉄心を消磁する磁場を発生させる、ステップと、
励磁電流ループに第二電圧を提供するステップと、
前記固定子鉄心の内面に近接して検出器コイルを通して、前記第二電圧が前記固定子鉄心に生じさせた磁束を決定して、前記固定子鉄心のホットスポットによって前記磁束が影響を受けている箇所を検出するステップとを備えた方法。
【請求項２０】
前記固定子鉄心を消磁するステップの結果として減少した前記固定子鉄心の残留磁気のレベルが、前記励磁電流ループの電流を減少させて、前記磁束を表す信号の信号対ノイズ比を改善する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
固定子鉄心に所定の磁束を発生させるように励磁ループを流れる電流の予測値を計算するステップと、
前記励磁ループを流れる電流の予測値を生じさせる第一電圧を前記励磁ループに印加するステップと、
前記励磁ループを流れる電流の実際の値を測定するステップと、
前記電流の予測値と前記電流の実際の値とを比較するステップと、
前記電流の実際の値が前記電流の予測値よりも大きい場合に、前記比較するステップから前記固定子鉄心の残留磁束の存在を決定するステップとを備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、一般的に、発電機の鉄心の短絡及び他の鉄心の欠陥を識別するための方法及び装置に関し、特に、そうした短絡及び他の欠陥に対する試験の前に発電機の鉄心を消磁するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機は、発電電動機関の発電原理に従って、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。燃焼又は蒸気駆動タービンによって、トルクの回転が、回転磁化回転子に伝えられて、静止シェル状でシリンダー状の固定子において、交流（ＡＣ，ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ）の電気、典型的には三相交流に変換される。固定子の軸方向穴（ボア）内での回転子の回転が、固定子鉄心によって支持された固定子巻線内でＡＣの電気を発生させる。
【０００３】
発電機は、最大２７キロボルトにおいて最大２２２２ＭＶＡの出力を提供する機械的に巨大で電気的に複雑な構造である。大型発電機、例えば５００メガワット発電機について、重さは略２００トンであり、長さは略６メートルで、直径は２．６メートルであり、穴の直径は略１．３メートルで、空隙（つまり、回転子と固定子との間の間隔）は略０．７５から略２．０インチである。発電機は、電力システムにおける主要な電力生産機である。
【０００４】
固定子鉄心は、薄くて高透磁率（例えば鋼）で円周方向にスロットが設けられた層を数千枚（一実施形態では略２０００００枚の層）備え、それらの層は水平に積層されて互いに固定される。各層は中心の開口部を画定しており、積層されると、複数の開口部が、鉄心の軸方向に延伸する軸方向穴を画定する。複数の層が固定子鉄心を形成する。各層は、厚さ略０．３ｍｍであり、絶縁体（例えばワニス）で覆われて、各層を隣接して接触する層から電気的に絶縁して、渦電流損失を低下させる。鉄心の層は、バー又はロッドによって互いに保持されて、バー又はロッドは、鉄心の円周周りに分布していて、各層を軸方向に貫通している。
【０００５】
各層（つまりは固定子鉄心）は、複数の内向き（つまり、鉄心の中心線に向かう）歯を更に備える。固定子巻線（典型的には電気的に絶縁された銅バーを備える）は、連続した歯の間に画定された平行なスロット内に配置される。銅バーは、鉄心の長さ方向に沿って軸方向に延伸する。発電機の出力電流は、これら銅バー内に生じる。
【０００６】
回転子は、回転タービンによって回転駆動されるものであり、励磁機から供給される直流によって励磁された軸方向場巻線（回転子巻線とも称される）を有する。回転子巻線が生じさせる一定（時間に対して）磁束が、固定子鉄心内で回転すると、固定子巻線を横切って、それら巻線内に交流を発生させる。鋼層によって、固定子鉄心が回転している回転子の磁束に対して低磁気インピーダンスの経路を示すことを保証する。
【０００７】
回転子及び固定子はフレーム内に収容される。各回転子は、フレームに取り付けられたベアリングと共に機能するベアリングジャーナルを備え、回転子とフレームとの間の低摩擦界面を提供する。
【０００８】
回転子の回転磁場の作用で固定子巻線に誘起されるＡＣの電気は、外部電気負荷への接続のための発電機のフレーム上の外部端子へと流れる。三相交流は、固定子鉄心の周りに１２０°の間隔で配置された三つの独立した固定子巻線を備えた発電機によって生成される。
【０００９】
検出及び修復されなかった場合における重大な鉄心の過熱、爆発、火災を生じさせる可能性のある固定子鉄心の望ましくない電流（固定子巻線における望ましい電流とは対照的）の発生を防止することが重要である。隣接する層間の絶縁は、こうした電流の形成及び流れを防止するためのものである。他方、層間の絶縁、特に、穴の開口部近傍の歯の縁に沿った絶縁が、組み立て、動作、又はメンテナンス中に損傷すると、調整回路が形成され得る。回転磁束は、こうした回路内に電流を誘起し得て、その電流の流れが、損傷箇所にホットスポット（過熱を生じさせる高電流密度領域）を生じさせ得る。また、その存在が許容されると、ホットスポットを取り囲む領域内に発生する高温も、固定子導体を取り囲む電気絶縁の損傷或いは故障に繋がり得て、固定子導体を交換する必要が生じる。鉄心全体を再構築しなければならない程の大きさにホットスポットが成長する場合もある。
【００１０】
ループ試験と称される一従来技術のホットスポット検出では、一時的な高出力リング状磁束ループを用いて、動作磁束密度付近の磁束密度（例えば、動作磁束密度の略８５％）に鉄心を励磁する。この方法は、固定子穴を貫通して、発電機のフレームを周り、穴に戻ってくる重いゲージ導体を用いる。一般的には、３から１０巻きの導体が必要される。このループに高電圧が印加されて、技術者が穴の中で固定子表面を手作業で検査してホットスポットを探す。
【００１１】
サーモグラフィ検査法は、その場観測を行うための代替法である。この方法でも、鉄心をその動作磁束密度（又はその付近）に励磁するのに重いゲージ導体を用いる。そして、鉄心の全表面を赤外線検出器で走査する。走査プロセスは、鉄心の一端から他端へと、検出器を軸方向及び円周方向に動かすことで行われ、鉄心のホットスポットを示す赤外線を探す。
【００１２】
試験を行う前に回転子を取り外さなければならないので、ループ試験は一般的に新品の又は巻き直された固定子鉄心に対して行われる。この試験は、鉄心に対して後に行われる後続のループ試験（又は他のホットスポット検出試験）に対する比較用の基準結果を与える。後続の試験が、潜在的なホットスポットを明らかにし得る。基準試験結果と比較することによって、特定のホットスポットが直前に発達したものであるのか、基準試験中に存在していたものであるのかを決定することができる。
【００１３】
最近では、特許文献１に記載されている電磁的鉄心欠陥検出器（ＥＬ‐ＣＩＤ，ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｃｏｒｅ  ｉｍｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）といった電磁的検出器が、鉄心のホットスポットを識別するのに用いられている。この方法の一実施形態では、固定子鉄心の穴の中に設置されたＮｏ．１０  ＡＷＧ  ３００ボルトワイヤの励磁電流ループ（一般的には６巻き）が用いられる。ワイヤは一般的に、上述の高出力ループ試験法で用いられる導体経路と同じ様に、穴の中心線に沿って、またフレームの周りに懸架される。
【００１４】
導体ループは、一定周波数で振幅可変のＡＣ電圧源（例えば、２４０ボルト可変変圧器）に接続される。別途の一巻のサーチコイルが、適切なレベルの鉄心の励磁が発生した時点を決定する。典型的には、発電機の鉄心の動作磁束密度の略４％の磁束密度を生じさせるように、電圧が調整される。この低磁束密度において、検出器ピックアップコイル（つまり、チャトックコイル又はセンサ）を持った技術者が穴に安全に入ることができ、層の軸方向電流を検出するが、その検出は、電流が短絡した層に流れると、その電流から発生する磁場を検出することによって行われる。代わりに、特に、ＥＬ‐ＣＩＤ試験が行われる際に回転子が適所に存在している応用では、ピックアップコイルが遠隔制御されて穴の中を移動する。
【００１５】
回転子が適所に存在している導電性試験について、本出願人は、商業的にＦＡＳＴ  ＧＥＮ（商標）試験と称されるプロセスを開発しており、このプロセスでは、ＥＬ‐ＣＩＤセンサを有するロボットキャリッジが、回転子と固定子との間の空隙に送り込まれる。ＦＡＳＴ  ＧＥＮ検査では、励磁電流ループは、空隙を介して通される略６から７巻の平坦な導体を備える。
【００１６】
ＥＬ‐ＣＩＤ試験が、回転子が適所に存在して行われようと又は取り外されて行われようとも、ＥＬ‐ＣＩＤピックアップコイル又はセンサを、穴を画定する内向きの表面全体にわたって移動させる。センサを一組の重なった円周方向パターンにおいて移動させて、３６０度の円周全体周りで、また鉄心の軸方向長さ全体にわたって全てのコイルのスロット及び歯を試験する。出力信号を出力デバイスにおいて観測し、プロットする。層における軸方向電流の上昇した領域が、穴を画定する鉄心の表面に沿ったものであっても、表面から或る程度の距離にあるものであっても、出力信号におけるピークとして示される。ピークを分析することによって、是正処置の必要性を決定することができる。
【００１７】
ＥＬ‐ＣＩＤ励磁電圧の所望の値は、鉄心及び固定子の複数のパラメータの関数であり、そうしたパラメータとして、固定子のライン間電圧、相巻線ごとの巻数、コイルピッチ、回転子極の数、固定子巻線スロットの数が挙げられる。結果としての励磁電圧が、所望のレベルの磁束を発生させて、今度は、その磁束が、ピックアップコイルに所望の電圧を発生させる。この磁束の値は、鉄心の軸方向に沿って固定子鉄心の隣接する歯間の均一な磁気スカラーポテンシャルの低下を生じさせる。鉄心のホットスポットは、軸方向及び円周方向の両方においてこの均一なポテンシャルを乱して、センサコイルによって検出され得る違ったポテンシャル値を生じさせる。
【００１８】
検出器のピックアップコイルからの出力信号を、その出力信号を既知の参照値（例えば、基準走査等の以前の同じ鉄心の走査に基づいたもの）と比較することによって、更に処理及び分析して、識別されたホットスポット又は欠陥の特性評価を推進することができる。
【００１９】
発電機の動作中及びループ試験（発電機の定格磁束の略８５％において行われる）中に強力な実時間磁場が生成される。残留磁場は、発電機を停止させた後又はループ試験が完了した後に残留している磁場である。こうした残留磁場の性質及び強度は、鉄心材料の磁性、鉄心材料の熱処理、残留応力、及び、鉄心の停止させ方の関数である。
【００２０】
鉄心のホットスポットの識別（ループ試験又はＥＬ‐ＣＩＤ試験のいずれかによる）においては、残留磁気がゼロであるか又はほぼゼロである際にホットスポット試験が行われることが望まれる（例えば、新規の鉄心、再積層された、又は巻き直された鉄心に対して）。こうした試験の結果が、基準結果又はフラットラインの結果（例えば、最小又はゼロの残留磁気で、残留磁気によって生じる試験出力中のノイズがない結果）に対して参照される。新たに製造された鉄心を試験する際には、“フラットライン”のトレースプロットが、試験された各コイルスロットに対して形成される。残留磁気がゼロであるので、このプロットは理想的な基準を提供する。この基準を、後で、発電機に対する将来的な全ての試験結果との比較及び傾向分析用に用いることができる。
【００２１】
鉄心の停止後に鉄心に残留している残留磁気の量は、正確に決定可能でもないし、正確に制御可能でもない。その量は、特定の鉄心に対するＢＨ曲線（磁束（Ｂ）及び磁場強度（Ｈ）の曲線）及び発電機を停止させた際の磁場強度レベルから決定される。ループ試験後に残留している残留磁気の量も、鉄心に対するＢＨ曲線から決定される。
【００２２】
残留磁気の原因及び影響を理解するため、ＥＬ‐ＣＩＤ励磁ループを一次変圧コイルとして、ＥＬ‐ＣＩＤセンサを二次（ステップダウン）変圧コイルとしてみなすことができる。固定子は、変圧器鉄心として機能して、変圧効率の主な決定要因である。消磁された鉄心（磁気抵抗及び透磁率は反比例するので、高い透磁率及び低い磁気抵抗を有する）は、より効率的なものになり一様化されて、磁場が固定子鉄心を容易に通り抜けるので、出力が、一次回路から二次回路へとよどみなく（つまり、わずかなノイズで）簡単に伝わる。鉄心の残留磁化は、鉄心の透磁率を低下させて（従って、磁気抵抗、つまり磁場に対する抵抗を増大させて）、鉄心における電気損失を増やし、一次コイルと二次コイルとの間の出力の伝送における変動を生じさせる。この残留磁気の結果として、一次コイルの電圧の小さな変化が、二次コイルの電圧の大きな変化につながる。こうした大きな電圧は、ＥＬ‐ＣＩＤ試験で検出したい固定子の“短絡”によって生成される信号に似ている。従って、固定子の残留磁気は、ＥＬ‐ＣＩＤ励磁体と検出器との間の出力の伝送と干渉して、ＥＬ‐ＣＩＤ信号を覆い隠したり、悪影響を与えたりする。
【００２３】
残念ながら、結果としてのノイズの多いＥＬ‐ＣＩＤ試験の結果には（数値的なものであってもグラフ形式のものであっても）、残留磁気による影響を真の試験結果から除去するために、面倒な解釈及び傾向分析が必要となる。ループ試験後に行われるＥＬ‐ＣＩＤ試験の結果は、一般的に、ループ試験後に残留している残留磁気により高いノイズレベルを示す。発電機の停止後に行われるＥＬ‐ＣＩＤ試験の結果も、発電機の動作に起因した残留磁気により高いノイズレベルを示す。ループ試験前に行われるＥＬ‐ＣＩＤ試験は、一般的に、はるかに低いノイズ信号レベルを示すが、そのレベルは依然として問題となるものである。
【００２４】
残留磁気の量は、発電機の停止させ方、つまり、通常停止なのか強制停止なのかにも依存する。通常停止は、一般的に、最小残留磁気を生じさせる。緊急停止又は負荷の急激な損失（つまり、強制停止）は、顕著な残留磁気を固定子に生じさせ得る。
【００２５】
新品の鉄心は、実際に稼働されておらず、以前のループ試験を受けてもいないので、ほぼ理想的な試験状況、つまり、残留磁気の影響なしで、ＥＬ‐ＣＩＤ試験を行うことができるものである。新品の鉄心のＥＬ‐ＣＩＳ試験結果を、稼働後の鉄心からの結果と比較することは、各試験時における残留磁気の量が異なる可能性があるため、難しい。残留磁気は、存在すると、試験結果に悪影響を与え、結果の正確な比較、傾向分析、また、以前の試験結果との比較によるホットスポットの更なる悪化の識別を行うことを難しくする。
【００２６】
従来のＥＬ‐ＣＩＤ試験結果は、悪い信号対ノイズ比を示すだけではなく、“バンディング”と称される現象も示す。バンディングとは、全トレースの一部の間においてゼロレベルの上及び／又は下にＥＬ‐ＣＩＤトレースプロットが移動又は振動することを称する。“バンディング”は、固定子鉄心の長さ方向に沿った透磁率の違いによるものであると考えられる。“バンディング”は、鉄心中の残留磁場の存在によって悪影響を受ける。
【００２７】
電気放電損傷を防止するための回転機構の消磁又は減磁は当該分野において既知である。磁性粒子ＮＤＥ（ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，非破壊調査）後の機構部品の消磁も産業上一般的に実践されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】米国特許第５３２１３６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、ホットスポット試験を行う前の発電機鉄心の消磁はこれまで成功していない。
【００３０】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】固定子鉄心を消磁するための本発明の実施形態の部分概略平面図である。
【図２】本発明の実施形態に関連したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本実施形態は、鉄心中の残留磁場、また、結果としてＥＬ‐ＣＩＤ試験結果に表れる“バンディング”現象及びノイズを低減又は排除し得る新規的且つ進歩的方法を説明する。残留磁気は、直前のホットスポットループ試験によって、又は実際の稼働中の発電機の停止（特に強制停止）によって生じ得る。更に、本実施形態は、実際のＥＬ‐ＣＩＤ励磁電流を、一定励磁電圧レベルの計算に基づいて予測される励磁電流と比較することによって、残留磁場の減少量を定量的に測定するための新規的且つ進歩的方法を説明する。
【００３３】
本発明者は、ノイズの多いバンディングＥＬ‐ＣＩＤ試験結果（例えば試験結果のプロット）と、固定子鉄心中に存在する残留磁気との間の関連性を識別した。多様な発電機サイズ及び動作パラメータを、当業者には周知の式にあてはめて、所望の４％の磁束レベルを生成するようにＥＬ‐ＣＩＤ励磁／導体ループに印加される電圧が決定される。この電圧は、励磁／導体ループに電流を生じさせて、その電流値も計算することができる。しかしながら、ループの実際の電流が計算値よりも高い場合（公称計算値よりも３又は４アンペア高いこともある）、これは、鉄心中に残留磁気が残っていることを示している。
【００３４】
予測よりも高い電流及びそれに伴う残留磁気は、鉄心の透磁率が低く磁場に対する磁気抵抗が高いことの証拠である。こうした条件は磁気損失を生じさせて、より多くの電流を励磁／導体ループに流すことが必要となる。追加の電流は、より大きな電気ノイズを発生させる。ＥＬ‐ＣＩＤ試験を行う前の鉄心の消磁は、鉄心をほぼ非磁化状態に戻し、導体ループを流れる電流を減らし、結果としてのＥＬ‐ＣＩＤ試験信号のノイズを減らす。
【００３５】
また、理論的には、鉄心の残留磁気の減少は、本発明の実施形態において達成されるように、鉄心の比透磁率を増加させて（磁気抵抗を減少させて）、ＥＬ‐ＣＩＤ試験に必要な場を確立する励磁電流を低くする。更に、低いＥＬ‐ＣＩＤ励磁電流は、検出器からの出力信号におけるより良い信号対ノイズ比を提供し、従って、より正確なＥＬ‐ＣＩＤ試験結果を提供する。
【００３６】
逆に、高い値の残留磁気を示す鉄心は、より高い励磁電流を必要とする。上述のように、ＥＬ‐ＣＩＤ試験中に、比較的低い電流が鉄心に供給される。しかしながら、鉄心が高い残留磁気を示すと、供給された電流が発生させる磁場が、残留磁場に圧倒され得て、少なくとも影響され得る。従って、ＥＬ‐ＣＩＤ試験中に供給される電流（鉄心の短絡によって生じる電流であり、ホットスポットをもたらす）が生じさせる磁場を、残留磁場から分離することが更に難しくなる。この状況を克服するため、より高い値の励磁電流が、ＥＬ‐ＣＩＤ試験中に必要とされる。
【００３７】
強磁性体は、磁区、つまり、原子又は分子の磁気モーメントが平行に整列している局在領域を含む。磁化されていない物質中では、磁区はランダムに配向していて、磁気モーメント（ベクトル量）は合計ゼロになる。物質が磁場強度Ｈに晒されると、磁区は、印加磁場に対して整列してその磁場に加わる傾向にある。
【００３８】
一般的に、消磁プロセスでは、時間と共に強度が次第に低下していく逆磁場に対象を晒す。その磁場は、対象の磁区をかき乱すことによって、それに応じた残留磁場の逆転及び減少を生じさせる。消磁される対象に近接した配置された導体に電圧を印加することによって、消磁が達成される。電圧によって導体内に電流を流し、その電流が磁場を発生させる。磁場の極性を交互にして且つ電圧を減少させることによって、電流が減少して、それに応じて、磁場の強度が低下して、方向が逆転する。この磁場の変化が対象を消磁する。
【００３９】
本発明の実施形態によると、鉄心の消磁は、固定子鉄心の軸方向穴を貫通する、又は固定子と回転子との間の空隙を貫通する導体を含む装置を用いて達成される。一実施形態では、導体は、４／０ゲージ（直径１２ｍｍ又は０．４５インチ）多重ストランド導体の二つのループを備える。
【００４０】
電源から導体に供給される電流は、ＡＣ電流、又は略３から５秒毎に極性が反転するＤＣ電流を有する。最初に、高い値の電流（例えば、略５００から２００００Ａの間）が、導体に提供されて、時間と共に電流が減少して、磁場強度（Ｈ）を低下させて、ゼロ又はほぼゼロの値の磁束密度（Ｂ）に到達するまで、ＢＨヒステリシス曲線を下る。
【００４１】
ＡＣ電流が用いられる場合、手動又は自動で略ゼロに制御される二次出力を備えた可変変圧器を用いて、電流を減少させることができる。代わりに、タップ変圧器二次巻線に接続されたステップダウンスイッチを用いて、出力電流を減少させることもできる。当業者には既知の特定の固体状態システムを用いて、略ゼロに出力電流を減衰させることもできる。典型的には、ＡＣ電流は、略５００から２０００Ａの間の値で始まる。出力電圧は、典型的に略１８から６０Ｖの間であるが、電流が消磁出力を決めるので、これは消磁プロセスとって重要ではない。
【００４２】
ＤＣ電流が用いられる場合、デバイスは、ＤＣ電圧を低下させること（線形、固定割合、又は可変割合で）及びＤＣ電圧の曲線を反転させることの両方を必要とする。極性反転は、例えば、１秒毎に略５から１０サイクル（つまり、極性反転周波数）で正と負の極性のパルスを交互にすることによって達成可能である。ＤＣ電流を用いて鉄心を消磁することが好ましいものであり得る。ＡＣ電流は、導体の表面付近を流れる傾向があり、ＤＣ電流は、１インチも導体内深くに入り込む傾向がある。従って、ＤＣ電流の使用は、鉄心内深くにおける消磁を提供する。
【００４３】
消磁電流を供給するための装置は、ゼロアンペアから非常に高い電流値までの電流を、ゼロから最大値までの多数の調整可能電流値で提供する。最大電流出力値は、例えば、５００、１０００、２０００、４０００、６０００、１００００及び２００００アンペアであり得る。典型的なＡＣ励磁は、略０．５秒の持続期間を有し得るが、ＡＣ消磁が略１０秒の持続期間を有し得ることもある。
【００４４】
ＤＣ極性の反転は、より深い（つまり、鉄心内のより深くに広がる）鉄心の消磁を生じさせる。自動システムは、典型的に３秒間のパルスを供給して、パルスの極性を切り替えて、略２００〜５００アンペアの間で電流を減少させる。このサイクルに、次の３秒間パルス、極性切り替え、更なる電流の減少が続く。このプロセスを、電流値がゼロに達するまで続ける。手動ＤＣ消磁システムでは、各パルスに対する特定の持続間隔は存在しないものであり得るが、手動システムは、各パルスの電流に対するより良い制御を提供し得る。
【００４５】
鉄心の一つの位置に配置された導体（又は一つの巻線を形成する複数の導体）での消磁プロセスを行うことによって、鉄心全体を効果的に消磁することができることがわかっている。これは、鉄心材料の高い透磁率によるものである。他の応用では、鉄心の二つの位置の配置での消磁プロセスを行う必要があり得る。
【００４６】
図１は、固定子歯２４を備えた固定子鉄心２０を示し、連続する歯２４の間に溝２８が画定されている。固定子巻線、典型的には導電性バー３０状のものが各溝２８内に配置される。固定子巻線は、鉄心２０の端部領域において互いに接続される（図示せず）。
【００４７】
電圧源３４が、回転子も固定子巻線も適所にない時に、溝２８のうちの一つの内に配置された導体３８に電流を供給する。これは、組み立てられた新品の鉄心、又は古くなった巻線を取り外した後の巻き直し後の鉄心の場合であり、導体の状態をよりよく評価する。本願で説明されるように、反転する極性及び振幅が減少する電圧が導体３８に与えられると、電流が反転して、振幅が減少して、対応する磁場が反転して強度が低下する。磁場の反転及び磁場強度の減少の組み合わせが固定子鉄心２０を消磁する。また、消磁プロセスを、回転子鉄心が適所にある場合に行うこともできる。この応用のためには、導体３８が、固定子と回転子との間の空隙内に配置される。
【００４８】
図２は、本発明に関連するステップを示すフローチャートである。ステップ５０では、一つ又は複数の導体が、固定子鉄心を貫通して又は近接して通される。ステップ５４において、電圧が一つ又は複数の導体に印加される。本願で説明されるように、電圧は、極性反転電圧を有し、それに対応する電流が、動作磁束密度の最大略３３％の磁束レベルを生じさせることができる。
【００４９】
ステップ５８において、所望の最小電圧に達するまで、電圧を徐々に減少させる。電圧の減少は、電流の大きさも減少させて、これが今度は磁場強度を低下させる。鉄心の消磁が完了した後、ステップ６２において、ＥＬ‐ＣＩＤ又は他の鉄心欠陥試験が行われる。
【００５０】
本発明者は、試験を通じて、本願で説明されるように消磁される鉄心が、ホットスポットが検出されない場合のホットスポット試験においてフラットラインの結果を生じさせる傾向が高いことを見出した。つまり、鉄心の短絡による鉄心のホットスポットが存在しない場合、試験結果は、上述のように名目的にフラットラインを描き、残留磁場が除去されている。ループ試験を行った後であって且つＥＬ‐ＣＩＤ試験を行う前に本願で説明される消磁プロセスが行われる場合、検出される何らかの異常は、短絡した鉄心の層によるものであって、残留磁化によるものではない。
【００５１】
本発明者は、消磁前に走査された鉄心セグメントのトレースプロットが、バンディングと、判明した鉄心の短絡を示す信号の振幅応答の減少とを示すことも示している。消磁後のトレースプロットは、より平坦なトレース（バンディングなし）を示し、判明した短絡による振幅応答の増大を示す。
【００５２】
当業者には既知のように、発電機の鉄心の残留磁場を減少又は除去するのに用いることができる他の方法も存在している。単相ＡＣ電圧によって励磁されたヨーク（つまり、ソレノイドコイル）で磁場を発生させる。コイルを鉄心に近接して配置して、鉄心から抜き出して（代わりに鉄心に通して）、鉄心を消磁することができる。
【００５３】
鉄心を完全に消磁するために、鉄心をそのキュリー温度（鋼に対して華氏１４００度）まで加熱することもできる。キュリー温度未満の温度への加熱は、鉄心を部分的に消磁する。鉄心のサイズ及び質量によっては、こうしたプロセスは実施が難しいものである。
【００５４】
本発明の一実施形態は、ＥＬ‐ＣＩＤ試験をループ試験後に行った場合においても、ＥＬ‐ＣＩＤ出力信号の信号対ノイズ比を３０％改善する。この改善は、より高感度で正確なＥＬ‐ＣＩＤ試験結果を提供し、試験結果の解釈に必要な時間を減らし、以前のＥＬ‐ＣＩＤ試験結果又は固定子鉄心に対する基準結果と電流試験結果を比較した際に、より正確な傾向分析を可能にする。
【００５５】
本発明の多様な実施形態を本願で示して説明してきたが、このような実施形態が例示目的のためだけのものであることは明らかである。本発明から逸脱することなく、多数の変更、修正、置換を行うことができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲のみによって定められるものである。
【符号の説明】
【００５６】
２０  固定子鉄心
２４  固定子歯
２８  溝
３０  固定子巻線（導電性バー）
３４  電圧源
３８  導体
【図１】
2014532392.tif 000003
【図２】
2014532392.tif 000004
【国際調査報告】
2014532392.tif 000005
2014532392.tif 000006
2014532392.tif 000007