(57)【要約】【課題】故障検索を効果的に且つ低コストで実行することのできる、風力発電装置の発電機における故障検索のための方法を提供する。【解決手段】本発明により、発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータにおける故障特定のための方法が提供される。ステータは、複数のステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）を有する。発電機の巻線を通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）が接続される。発電機のステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）により発生される磁気的な場が、磁気的な場を検知するための手段（４００）により検知される。故障の位置は、磁気的な場を発生させないステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）を特定することにより検出される。【選択図】図３
2020507088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータにおける故障特定のための方法であって、前記ステータは、複数のステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）を有し、
以下のステップ、即ち、
前記発電機の巻線を通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）を接続するステップ、
前記発電機の前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）により発生される磁気的な場を、磁気的な場を検知するための手段（４００）により検知するステップ、及び、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）を特定することにより故障の位置を検出するステップ、を含むこと
を特徴とする方法。
【請求項２】
接地故障において、前記電流源（３００）は、接地（Ｅ）と第１接続部（１Ｕ１）の双方へ接続されており、
系故障において、前記電流源（３００）は、ステータ巻線の故障のある相の第１接続部（１Ｕ１、２Ｕ１）の間に接続されており、
相故障において、前記電流源（３００）は、第１接続部（２Ｕ１、２Ｖ１）の間に接続されていること
を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための方法であって、前記ロータは、複数のポールシュー（Ｐ１−Ｐ５）を有し、
以下のステップ、即ち、
直流電流源（３００）を、前記発電機（２００）の前記ロータ（２１０）のロータ巻線のプラス接続部（２１１）に接続するステップ、
直流電流を前記プラス接続部（２１１）へ供給するステップ、
前記ポールシュー（Ｐ１−Ｐ５）により発生される磁場を、磁気的な場を検知するための手段（４００）により検知するステップ、及び、
検知された前記ポールシューの磁場の比較により故障箇所を特定するステップ、を含み、但し、故障は、磁場が検知されない前記ポールシューの前に存在すること
を特徴とする方法。
【請求項４】
磁気的な場を検知するための前記手段（４００）は、磁力計又はクランプ電流計として構成されていること
を特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムであって、
前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）と、
前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサ（４００）とを有すること
を特徴とする発電機検査システム。
【請求項６】
発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムの使用であって、
前記発電機検査システムは、前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）と、前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサ（４００）とを有し、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイル又は前記ポールシューを特定することにより故障の位置が特定されること
を特徴とする使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機において故障を特定するための方法、並びに発電機検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、風力発電装置用の電気的な発電機では、取り付けられた状態でも発電機の機能性を検査する可能性が与えられているべきであろう。 特には、取り付けられた風力発電装置の発電機、特に同期発電機における故障検索（トラブルシューティング）を改善することに関する。
【０００３】
風力発電装置のこれらの発電機では、様々な電気的な故障が発生する可能性がある。
【０００４】
図１Ａは、発電機における接地故障（地絡）の概要図を示している。発電機は、様々なステータコイルを有する。発電機は、接続部１Ｕ１を介して整流器へ接続されていることが可能である。ステータ巻線は、接続点１Ｕ２を介して中性点（スター点）に接続されていることが可能である。
【０００５】
接地故障（ないし接地短絡  Erdschluss）とは、接地または接地された部分に対する１つの相（外側導体又は中性導体／中央導体）の非所望の導電接続である。接地故障は、相、中性導体、又はその絶縁部の損傷により発生することがある。それに加え、外側導体又は中性導体の絶縁区間が例えば汚れや過電圧により橋渡し（橋絡）される場合にも、接地故障が生じることがある。接地故障は、高い危険電位を示し、それは、この故障の場合には、故障のある相又は故障のある中性導体にとって極めて高い機械的な負荷と極めて高い熱的な負荷の双方を示すことになる極めて高い電流が発生し得るためである。
【０００６】
図１Ｂは、発電機における系故障の概要図を示している。発電機は、複数のステータコイルを有する。発電機は、第１接続部１Ｕ１と接続部２Ｕ１を介して整流器と接続されていることが可能である。更に発電機は、中性点（スター点）の接続部として複数の接続部１Ｕ２、２Ｕ２を有することができる。
【０００７】
系故障（ないし系短絡  Systemschluss）とは、他の系の他の相に対する１つの相（外側導体）の非所望の導電接続である。従って両方の相は、同じ電気網内でアクティブであることはないが、同じ時間に電圧案内状態であることが可能である。この接続は、相（複数表記）の損傷、又はその絶縁部の損傷により発生することがある。また相の絶縁区画が例えば汚れや過電圧により橋渡しされる場合にも、系故障が生じることがある。系故障では、電流は、接地に流れず、相（複数表記）を介してのみ流れる。系故障は、危険電位を示し、それは、この故障の場合には、故障のある相（複数表記）にとって極めて高い機械的な負荷と極めて高い熱的な負荷の双方を示すことになる極めて高い電流が発生し得るためである。
【０００８】
相故障（ないし相短絡  Phasenschluss）とは、他の相に対する１つの相（外側導体）又は中性導体（中間導体）の非所望の導電接続である。相故障は短絡（Kurzschluss）とも称される。相故障は、相又は中性導体の損傷、又はその絶縁部の損傷により発生することがある。それに加え、相又は中性導体の絶縁区画が例えば汚れや過電圧により橋渡しされる場合にも、相故障が生じることがある。相故障では、電流は、接地に流れず、相（複数表記）ないし中性導体を介してのみ流れる。相故障は、高い危険電位を示し、それは、この故障の場合には、故障のある相（複数表記）又は故障のある中性導体にとって高い機械的な負荷と高い熱的な負荷を示すことになる極めて高い電流が発生し得るためである。
【０００９】
図１Ｃは、発電機における相故障の概要図を示している。発電機は、複数のコイル、整流器への接続部１Ｕ１、１Ｖ１、並びに中性点（スター点）のための接続部１Ｕ２、１Ｖ２用を有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】DE 31 37 838 C1
【特許文献２】DE 695 27 172 T2
【特許文献３】US 2016/0033580 A1
【特許文献４】WO 2010/040767 A1
【特許文献５】WO 2016/112915 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
同期発電機における故障検索、特にステータにおける故障検索では、典型的に風力発電装置の制御機能に基づき、ステータ巻線における故障が検知されていた。この際、障害メッセージを発生させて伝送することが可能である。次いでサービス作業者は、先ず目視検査を行い、故障が視認できない場合には、発電機接続ケーブルを分解し、それに続いて中性点接続部を開くことになる。風力発電装置に故障電流監視機能が備えられている場合には、発電機の欠陥のある相を特定することができる。風力発電装置の発電機がそのような故障電流監視機能を有していない場合には、発電機の故障のある相は、絶縁測定装置を用いて検出されなければならない。故障を更に特定するためには、故障のある相を分離により特定することが必要となる。この際、ステータ巻線を複数の箇所で分離することが必要となる。そしてそれぞれの分離の後に、分離された構成部分の故障のあるハーフ部分を特定するために、新たな絶縁測定が実行されることになる。このことは、故障の位置が検出されるに至るまで、サービス作業員により繰り返される。それに続き、修理を実行することができる。
【００１２】
図１Ｄは、発電機のロータの接地故障の概要図を示している。発電機は、複数のポールシュー（磁極片）並びにプラス接続部＋とマイナス接続部−を有している。
【００１３】
他励式の同期発電機では、ロータ巻線にも電気的な故障が発生する可能性がある。ロータにおける故障を検出するためには、典型的に先ず目視検査がサービス作業員により実行される。これで成功しない場合には、ポールシューグループを分離して個々のグループの絶縁測定を実行することが必要である。この際、故障位置を特定するためには、ロータにおけるポールシュー配線部が分離されることになる。それぞれの分離の後に、故障のあるハーフ部分を検出するために、新たな絶縁測定が実行されることになる。このことは、故障ないし故障の位置が発見されるに至るまで実行される。それに続き、適切に修理を実行することができる。
【００１４】
従って、風力発電装置の発電機（例えば同期発電機）における故障検索及び故障の適切な排除には、極めて時間がかかり、このことは、風力発電装置の長い停止時間をもたしてしまう。更にそれにより発生する修理コストは、極めて高い。この修理時間の間、風力発電装置は、運転不能であり、従って電力を発生して系統へ提供することはできない。それにより風力発電装置の事業者は、提供されない電力から報酬を得ることもない。
【００１５】
ドイツ特許商標庁は、本出願の優先権の基礎となるドイツ特許出願について、上記特許文献１、上記特許文献２、上記特許文献３、上記特許文献４、並びに上記特許文献５を調査した。
【００１６】
従って、本発明の課題は、故障検索を効果的に且つ低コストで実行することのできる、風力発電装置の発電機における故障検索のための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題は、請求項１に記載の発電機における故障検索、特に風力発電装置の発電機における故障検索のための方法、並びに請求項５に記載の発電機検査システムにより解決される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態について説明する。
【００１９】
本発明により、発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータにおける故障特定のための方法が提供される。ステータは、複数のステータコイルを有する。発電機の巻線を通る電流の流れを発生させるための電流源が接続される。発電機のステータコイルにより発生される磁気的な場（以下「磁場」ないし「磁界」とも称する）が、磁気的な場を検知するための手段（即ち磁場センサ）により検知される。故障の位置は、磁気的な場を発生させないステータコイルを特定（識別）することにより検出される。
【００２０】
本発明の一視点により、接地故障において、電流源は、接地と第１接続部の双方へ接続される。系（システム）故障において、電流源は、ステータ巻線の故障のある相（複数表記）の第１接続部（複数）の間に接続される。相故障において、電流源は、相（複数表記）の第１接続部（複数）の間に接続される。
【００２１】
本発明は、同様に、発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための方法に関する。この際、ロータは、複数のポールシュー（磁極片）を有する。直流電流源が、そのプラス接続部を用いて発電機のロータのロータ巻線へ接続される。直流電流が、プラス接続部を介して供給される。ポールシューにより発生される磁場が検知される。故障個所は、検知されたポールシューの磁場の比較により特定され、この際、故障は、磁場が検知されないポールシューの前に存在する。
【００２２】
本発明の一視点により、発電機のステータ又は発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムを提供することができる。この検査システムは、発電機のステータコイル又はポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源と、ステータコイル又はポールシューの磁場の存在を検知するための手段（例えば、磁場センサ又は磁力計）とを有し、この際、磁場の存在は、ステータコイル又はポールシューの機能性のための指標と見なされる。
【００２３】
本発明の一視点により、電流源が設けられ、電流源は、通電中の相の周りに均一な磁場を発生させる電流の流れを設けるために、適切に発電機のロータ巻線又はステータ巻線へ接続される。次いで相内の故障は、磁力計（テスラメータ）を用いて検知されることができる。それに対して代替的に、直流電流源の使用においては、ロータにおける故障を検知するためにクランプ電流計（クランプメータ）を使用することができる。交流電流源が使用される場合には、通電中の相を通る電流の流れにより、交番磁界が発生し、この際、磁力計（テスラメータ）を用いて故障箇所を特定することができる。
【００２４】
本発明により、接地故障の場合には、電流源（直流又は交流）は、接地と、整流器への接続部との間に設けられる。系故障の場合には、電流源は、故障のある相（複数表記）へ接続される。ステータにおける相故障の場合には、電流源は、故障のある相（複数表記）の接続部へ接続される。
【００２５】
磁力計（テスラメータ）を用いることにより、それぞれの巻線の領域内の測定点において電気的な場を検知することができる。
【００２６】
ロータにおける故障を検査するためには、直流電流源を、プラス接続部又はマイナス接続部と、接地接続部との間に設けることができる。
【００２７】
本発明の一視点により、風力発電装置の発電機における故障検索及びその排除のための方法が提供される。そのような発電機は、好ましくは、少なくとも１ＭＷの定格出力を有する他励式の同期発電機である。更に発電機は、数メートルの直径を有することが可能である。発電機のステータは、複数のステータコイル（例えば３２個以上に至るまでのコイル）を有することが可能である。発電機のロータは、複数のポールシュー、例えば９６個に至るまでのポールシューを有することが可能である。
【００２８】
本発明の一視点により、適切に故障を見つけるために、風力発電装置に取り付けられた状態で発電機を検査することが可能であるべきである。
【００２９】
二次側の一方の接続部は、発電機接続導線の取り外し後に、問題のない隣接相の巻線開始部に接続されるであろう。二次側の他方の接続部は、同じ相の巻線終端部に接続される。電流源を接続することにより、故障のある隣接相へ電圧を誘起する通電中の相の周りに交番磁界を発生させる電流の流れが生じる。部分電圧の検出により故障箇所を位置特定することができる。
【００３０】
本発明の一視点により、磁気的な場を検知するための手段は、コンパス（例えば適切なテスラメータアプリを有するスマートフォンによる）として、又は磁場テスタなどとして実現することができる。特に該手段は、磁場により影響されるユニットとして構成されていることが可能である
【００３１】
本発明の一視点により、電流源は、該電流源が２００Ａまでの比較的高い電流強度を提供することもできるように構成されていることが可能である。このことは、磁場のより簡単な検知を可能とすることができる。作業安全性の理由から１２０Ｖの直流電圧又は５０Ｖの交流電圧の電圧へ、電圧の制限を行うことができる。
【００３２】
本発明により、磁気的な場を検知するための手段は、磁力計として、テスラメータとして、磁場センサとして、磁石ホルダとして、又はクランプ電流計（クランプメータ）として構成されていることが可能である。
【００３３】
本発明の更なる構成は、下位請求項の対象である。
【００３４】
以下、図面に関連し、本発明の利点及び実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】一発電機における接地故障の概要図を示す図である。
【図１Ｂ】一発電機における系故障の概要図を示す図である。
【図１Ｃ】一発電機における相故障の概要図を示す図である。
【図１Ｄ】一発電機のロータにおける接地故障の概要図を示す図である。
【図２】本発明による一風力発電装置の概要図を示す図である。
【図３】一発電機の接地故障時の故障検索の概要図を示す図である。
【図４】一発電機の系故障時の故障検索の概要図を示す図である。
【図５】一発電機の相故障時の故障検索の概要図を示す図である。
【図６】一発電機のロータの接地故障時の故障検索の概要図を示す図である。
【実施例】
【００３６】
図２は、本発明による一風力発電装置１００の概要図を示している。風力発電装置１００、タワー１０２と、ナセル１０４と、３つのロータブレード１０８を備えたロータ１０６とを有し、それらのロータブレード１０８は、風力により動かされ、電気的な発電機２００を駆動することができる。発電機２００のロータ（回転子）は、風力発電装置１００の空気力学的なロータ１０６に連結されている。発電機２００は、好ましくは同期発電機として構成されている。任意選択的に発電機２００は、他励式の同期発電機として構成されていてもよい。
【００３７】
図３は、一発電機の接地故障（地絡）時の故障検索の概要図を示している。検査すべき発電機２００、特に発電機２００のステータは、複数のステータコイルＳ１−Ｓ５を有し、それにより、そこで、即ちコイル間の任意の箇所におけるコイルエンド（巻線ヘッド）において、これらの測定点ＭＰ１−ＭＰ５において測定を行うことができる。電流源３００は、接地（アース）Ｅと第１接続部１Ｕ１の間に設けられている。電流源３００は、直流源として又は交流源として構成されていることが可能である。電流源３００の印加によりステータ巻線内には、電流の流れ、並びにその結果として生じる電気的な場が発生される。磁力計（磁場センサ、磁場を検知するための手段）４００により、それぞれの測定点ＭＰ１−ＭＰ５において、ステータコイルにより発生される磁気的な場を記録することができる。本事例において、例えば、５番目の測定点ＭＰ５では、即ち５番目のステータコイルＳ５では、磁気的な場を検知することができない。従って４番目のステータコイルＳ４と５番目のステータコイルＳ５の間に接地故障があることが明らかである。それにより接地故障個所と中性点接続部１Ｕ２の間に電流が流れないことを検出することができる。
【００３８】
図４は、一発電機の系故障時の故障検索の概要図を示している。発電機内の系故障、例えば風力発電装置の発電機における系故障については、電流源３００が、故障のある相（複数表記）の接続部１Ｕ１、２Ｕ１へ接続される。直流電圧電流源又は交流電圧電流源として構成することのできる電流源３００により電流がステータコイルを通って流れ、磁気的な場を発生させる。次いで磁力計４００を用い、それぞれの測定点ＭＰ１−ＭＰ４、ＭＰ６−ＭＰ９において、それぞれのステータコイルにより発生される磁気的な場を検知することができる。測定点ＭＰ５と測定点ＭＰ１０では、磁気的な場を検知することができない。従って測定点ＭＰ４と測定点ＭＰ９の間に系故障が存在するはずだということは明らかであり、それにより系故障個所と中性点接続部１Ｕ２、２Ｕ２の間に電流は流れない。
【００３９】
例えば、電流源を用いて５０Ａの電流の流れを発生させることができ、それにより磁力計４００は、磁力計４００が直接的にステータコイルの導体に保持される限り、例えば２ｍＴ（ミリテスラ）の範囲における測定値を測定することができる。この際、例えば、測定点ＭＰ５と測定点ＭＰ１０では、＜５０ｍＴの範囲における測定値だけを測定することができる。それにより測定点ＭＰ５、ＭＰ１０において磁気的な場が存在しないことを確実に検出することができることで、系故障箇所を明確に特定することができる。
【００４０】
磁力計の代替として、磁気的な場がそれぞれのステータコイルにおいて存在するか否かを確定するために、磁石ホルダを使用することができる。磁石ホルダは、典型的には、測定器を金属性の対象に吊り下げるために設けられる。この磁石ホルダは、電流源３００により発生される例えば５０Ａの電流の流れのもと、相（複数表記）の巻線に沿って案内可能である。故障が存在しない測定点ＭＰ１−ＭＰ４、ＭＰ６−ＭＰ９において、磁石ホルダは、ステータコイルの極性に応じて引き付けられるか又は反発される。測定点ＭＰ５、ＭＰ１０において、即ち故障が存在するところでは、磁石ホルダは、引き付けもされないし、反発もされない。
【００４１】
従って、本発明の一視点により、それぞれのステータコイルが磁気的な場を発生するか否かを確認するために、磁気的な場を検出するための手段４００が使用される。電流源が印加されているときに、それぞれのステータコイルが磁気的な場を発生しない場合には、これらのステータコイルを通って電流が流れることはなく、つまりその領域に故障が存在しているはずである。
【００４２】
図５は、一発電機の相故障時の故障検索の概要図を示している。発電機は、複数のステータコイルＳ１−Ｓ５を有する。電流源３００（直流電流源又は交流電流源として構成可能である）は、巻線の接続部１Ｕ１、２Ｖ１へ接続され、例えば５０Ａの高さの電流を供給する。図５の例では、発電機２００のステータ巻線において相故障が存在する。磁力計４００を用い、測定点ＭＰ１−ＭＰ１０において、それぞれのステータコイルが磁場を発生させるか否かを検査することができる。測定点ＭＰ１−ＭＰ４並びにＭＰ６−ＭＰ９では、それぞれ磁力計４００を用いて磁気的な場が検知されるのに対し、測定点ＭＰ５、ＭＰ１０では、磁場は検知されず、従って４番目の測定点ＭＰ４と９番目の測定点ＭＰ９の間に系故障が存在することが明らかである。図４に関して既に説明したように、磁場を検出するための手段４００は、磁石ホルダとして構成されていることも可能である。
【００４３】
図６は、発電機のロータの接地故障時の故障検索の概要図を示している。発電機２００のロータ２１０は、複数のポールシューＰ１−Ｐ５を有することができる。更にロータ２１０は、プラス接続部２１１とマイナス接続部２１２を有することができる。発電機２００のロータ２１０における故障を検知するために、直流電圧電流源３００が接地箇所とプラス端子２１１との間に設けられる。
【００４４】
例えば磁力計として構成することのできる、磁気的な場を検知するための手段４００により、磁気的な場が測定点ＭＰ１−ＭＰ５において検知される。測定点ＭＰ１−ＭＰ４では、それぞれ磁気的な場を検知することができるのに対し、測定点ＭＰ５では、磁気的な場は検知されない。従って測定点ＭＰ４とＭＰ５の間に接地故障があることは明らかであり、それにより電流の流れは、接地故障箇所とマイナス接続部２１２の間で流れることはできない。
【００４５】
例えば、電流源が１０Ａの電流の流れを可能とする場合には、磁力計４００を用いて１ミリテスラの範囲における測定値を検出することができる。測定点ＭＰ５、即ち磁気的な場が存在しないところでは、＜５０ｍＴの範囲における測定値を検出することができる。
【００４６】
図４に関して既に上述したように、磁力計の代替として、磁石ホルダを使用することもできる。
【００４７】
磁気的な場を検知するための手段４００の他の構成として、クランプ電流計（クランプメータ）を使用することができる。測定点ＭＰ１−ＭＰ４において、電流を検知するために、ポールシューの接続導線の周りにクランプ電流計を置くことができる。測定点ＭＰ５において電流は検知されないので、第４測定点ＭＰ４と第５測定点ＭＰ５の間に接地故障が存在することを確認することができる。
【００４８】
本発明により、磁気的な場を検知するための手段４００は、磁力計として、クランプ電流計として、又は磁石ホルダとして構成されていることが可能である。この際、磁気的な場を検知するための手段４００の機能の仕方は、その手段が磁気的な場を検知することに適している限り、二次的なことである。
【００４９】
例えば、絶縁測定により、ステータに接地故障が存在することが確認されると、発電機検査器のマイナス極の接続導線を、ワニ口クリップを用いて発電機の非（絶縁）塗装部分に接続することができる。発電機検査器のマイナス極の接続導線は、ワニ口クリップを用い、クリップボードにおいてステータ巻線の故障のある相へ接続されることができる。発電機検査器が活性化され、即ち電流源が活性化され、電流の流れが設定される。磁力計を用い、それぞれのステータコイルにより発生される磁気的な場が検知される。
【００５０】
本発明の一視点により、磁場ないし磁気的な場を検知するための手段が設けられる。これらの手段は、発電機のステータコイル又はポールシューにより発生される磁場の有無を特定するために用いられる。磁場の有無に基づき、ステータコイル又はロータのポールシューの機能性ないし機能について結論を導くことができる。換言すると、磁場の測定結果に基づき、ステータコイルないしロータのポールシューにおける故障を検出することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１００        風力発電装置
１０２        タワー
１０４        ナセル
１０６        ロータ
１０８        ロータブレード
１１０        スピナ
２００        発電機
２１０        発電機のロータ
２１１        プラス接続部
２１２        マイナス接続部
３００        電流源（直流源又は交流源）
４００        磁力計
Ｅ            接地（アース）
１Ｕ１        整流器接続部
１Ｕ２        中性点接続部
１Ｖ１        整流器接続部
１Ｖ２        中性点接続部
２Ｕ１        整流器接続部
２Ｕ２        中性点接続部
Ｓ１−Ｓ５          ステータコイル
Ｐ１−Ｐ５          ポールシュー
ＭＰ１−ＭＰ１０    測定点
【図１Ａ】
2020507088.tif 000003
【図１Ｂ】
2020507088.tif 000004
【図１Ｃ】
2020507088.tif 000005
【図１Ｄ】
2020507088.tif 000006
【図２】
2020507088.tif 000007
【図３】
2020507088.tif 000008
【図４】
2020507088.tif 000009
【図５】
2020507088.tif 000010
【図６】
2020507088.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月13日(2019.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機のステータ、又は風力発電装置の同期発電機のステータにおける故障特定のための方法であって、前記ステータは、複数のステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）を有し、
以下のステップ、即ち、
前記発電機の巻線を通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）を接続するステップ、
前記発電機の前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）により発生される磁気的な場を、磁気的な場を検知するための手段（４００）により検知するステップ、及び、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）を特定することにより故障の位置を検出するステップ、を含むこと
を特徴とする方法。
【請求項２】
接地故障において、前記電流源（３００）は、接地（Ｅ）と、前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）の第１接続部（１Ｕ１）へ接続されており、
系故障において、前記電流源（３００）は、前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）のステータ巻線の故障のある相の第１接続部（１Ｕ１、２Ｕ１）の間に接続されており、
相故障において、前記電流源（３００）は、前記ステータコイル（Ｓ１−Ｓ５）の第１接続部（１Ｕ１、１Ｖ１）の間に接続されていること
を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
発電機のロータ、又は風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための方法であって、前記ロータは、複数のポールシュー（Ｐ１−Ｐ５）を有し、
以下のステップ、即ち、
直流電流源（３００）を、前記発電機（２００）の前記ロータ（２１０）のロータ巻線のプラス接続部（２１１）に接続するステップ、
直流電流を前記プラス接続部（２１１）へ供給するステップ、
前記ポールシュー（Ｐ１−Ｐ５）により発生される磁場を、磁気的な場を検知するための手段（４００）により検知するステップ、及び、
検知された前記ポールシューの磁場の比較により故障箇所を特定するステップ、を含み、但し、故障は、磁場が検知されない前記ポールシューの前に存在すること
を特徴とする方法。
【請求項４】
磁気的な場を検知するための前記手段（４００）は、磁力計又はクランプ電流計として構成されていること
を特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
発電機のステータ、又は風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、又は風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムであって、
前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）と、
前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサ（４００）とを有すること
を特徴とする発電機検査システム。
【請求項６】
発電機のステータ、又は風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、又は風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムの使用法であって、
前記発電機検査システムは、前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源（３００）と、前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサ（４００）とを有し、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイル又は前記ポールシューを特定することにより故障の位置が特定されること
を特徴とする使用法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
前記課題は、請求項１に記載の発電機における故障検索、特に風力発電装置の発電機における故障検索のための方法、並びに請求項５に記載の発電機検査システムにより解決される。
即ち本発明の第１の視点により、
発電機のステータ、又は風力発電装置の同期発電機のステータにおける故障特定のための方法であって、前記ステータは、複数のステータコイルを有し、
以下のステップ、即ち、
前記発電機の巻線を通る電流の流れを発生させるための電流源を接続するステップ、
前記発電機の前記ステータコイルにより発生される磁気的な場を、磁気的な場を検知するための手段により検知するステップ、及び、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイルを特定することにより故障の位置を検出するステップ、を含むこと
を特徴とする方法が提供される。
更に本発明の第２の視点により、
発電機のロータ、又は風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための方法であって、前記ロータは、複数のポールシューを有し、
以下のステップ、即ち、
直流電流源を、前記発電機の前記ロータのロータ巻線のプラス接続部に接続するステップ、
直流電流を前記プラス接続部へ供給するステップ、
前記ポールシューにより発生される磁場を、磁気的な場を検知するための手段により検知するステップ、及び、
検知された前記ポールシューの磁場の比較により故障箇所を特定するステップ、を含み、但し、故障は、磁場が検知されない前記ポールシューの前に存在すること
を特徴とする方法が提供される。
更に本発明の第３の視点により、
発電機のステータ、又は風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、又は風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムであって、
前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源と、
前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサとを有すること
を特徴とする発電機検査システムが提供される。
更に本発明の第４の視点により、
発電機のステータ、又は風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、又は風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムの使用法であって、
前記発電機検査システムは、前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源と、前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサとを有し、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイル又は前記ポールシューを特定することにより故障の位置が特定されること
を特徴とする使用法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲において場合により付記される図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）
発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータにおける故障特定のための方法であって、前記ステータは、複数のステータコイルを有し、
以下のステップ、即ち、
前記発電機の巻線を通る電流の流れを発生させるための電流源を接続するステップ、
前記発電機の前記ステータコイルにより発生される磁気的な場を、磁気的な場を検知するための手段により検知するステップ、及び、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイルを特定することにより故障の位置を検出するステップ、を含むこと。
（形態２）
接地故障において、前記電流源は、接地と第１接続部の双方へ接続されており、
系故障において、前記電流源は、ステータ巻線の故障のある相の第１接続部の間に接続されており、
相故障において、前記電流源は、第１接続部の間に接続されていること、が好ましい。
（形態３）
発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための方法であって、前記ロータは、複数のポールシューを有し、
以下のステップ、即ち、
直流電流源を、前記発電機の前記ロータのロータ巻線のプラス接続部に接続するステップ、
直流電流を前記プラス接続部へ供給するステップ、
前記ポールシューにより発生される磁場を、磁気的な場を検知するための手段により検知するステップ、及び、
検知された前記ポールシューの磁場の比較により故障箇所を特定するステップ、を含み、但し、故障は、磁場が検知されない前記ポールシューの前に存在すること。
（形態４）
磁気的な場を検知するための前記手段は、磁力計又はクランプ電流計として構成されていること、が好ましい。
（形態５）
発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムであって、
前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源と、
前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサとを有すること。
（形態６）
発電機のステータ、特に風力発電装置の同期発電機のステータ、又は発電機のロータ、特に風力発電装置の他励式の同期発電機のロータにおける故障特定のための発電機検査システムの使用であって、
前記発電機検査システムは、前記発電機の前記ステータのステータコイル又は前記発電機の前記ロータのポールシューを通る電流の流れを発生させるための電流源と、前記ステータコイル又は前記ポールシューの機能のための指標器として前記ステータコイル又は前記ポールシューの磁場センサとを有し、
磁気的な場を発生させない前記ステータコイル又は前記ポールシューを特定することにより故障の位置が特定されること。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明により、接地故障の場合には、電流源（直流又は交流）は、接地と、整流器への接続部との間に設けられる。相故障の場合には、電流源は、故障のある相（複数表記）へ接続される。ステータにおける相故障の場合には、電流源は、故障のある相（複数表記）の接続部へ接続される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図５は、発電機の相故障時の故障検索の概要図を示している。発電機は、複数のステータコイルＳ１−Ｓ５を有する。電流源３００（直流電流源又は交流電流源として構成可能である）は、巻線の接続部１Ｕ１、１Ｖ１へ接続され、例えば５０Ａの高さの電流を供給する。図５の例では、発電機２００のステータ巻線において相故障が存在する。磁力計４００を用い、測定点ＭＰ１−ＭＰ１０において、それぞれのステータコイルが磁場を発生させるか否かを検査することができる。測定点ＭＰ１−ＭＰ４並びにＭＰ６−ＭＰ９では、それぞれ磁力計４００を用いて磁気的な場が検知されるのに対し、測定点ＭＰ５、ＭＰ１０では、磁場は検知されず、従って４番目の測定点ＭＰ４と９番目の測定点ＭＰ９の間に相故障が存在することが明らかである。図４に関して既に説明したように、磁場を検出するための手段４００は、磁石ホルダとして構成されていることも可能である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020507088.tif 000012
【国際調査報告】
2020507088.tif 000013
2020507088.tif 000014
2020507088.tif 000015
2020507088.tif 000016
2020507088.tif 000017
2020507088.tif 000018