CN112889215A - 旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机 - Google Patents

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Abstract

旋转电机具备定子及转子。拍摄装置通过拍摄作为转子的一部分的检查对象部，从而生成检查对象部的图像数据，并将生成的图像数据发送给图像处理装置。图像处理装置基于利用拍摄装置生成的检查图像数据，利用数字图像相关法，生成示出检查对象部中的应变的分布的变化的应变变化信息。使用生成的应变变化信息检查转子的状态。

Description

旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。
背景技术
在发电机等旋转电机中，由于伴随着旋转的离心力作为应力施加于转子，所以担忧转子的随时间的劣化。特别是在电力公司使用的大型发电机(例如涡轮发电机)具有巨大的转子，且该转子高速旋转，所以非常大的应力施加于转子。当这样的应力反复施加时，最终有可能导致转子破损。
一般来说，涡轮发电机的转子包括转子芯(铁芯)、绕组及保持环，绕组收容在形成于转子芯的槽内，并且其一部分在转子芯的轴向端部延伸到槽的外侧。为了保持该绕组的延伸部分，在转子芯的两端部安装有保持环。
为了不因离心力而从转子芯脱落，保持环通过热装等牢固地固定于转子芯，所以在保持环容易产生应力。提出了各种抑制保持环的应力的方法。例如，在专利文献1记载的涡轮转子中，为了防止保持环相对于转子芯在轴向上移动，在转子芯的外周部设置有在径向上突出的锁止键，在保持环的内周部形成有接受锁止键的锁止键槽。以抑制保持环的应力集中的方式设定锁止键槽的形状及尺寸。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利6566785号公报
发明内容
发明要解决的课题
由于非常大的应力反复施加于转子，所以即使采取用于抑制应力集中的对策，由于持续使用而最终导致转子破损的可能性也较高。因此，要求定期检查转子的状态，在导致转子破损前实施修补或部件更换等适当的处理。以往，将旋转电机拆解并按部件实施检查，存在需要较多的时间及成本这样的问题。
本发明为解决上述问题而作出，其目的在于得到一种能够在短时间内高效地检查转子的状态的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。
用于解决课题的技术方案
本发明的旋转电机的检查方法是一种检查具有转子及定子的旋转电机的检查方法，其中，包括：检查图像数据取得步骤，在所述检查图像数据取得步骤中，通过利用拍摄装置拍摄作为转子的一部分的检查对象部，从而取得检查图像数据；及变化信息生成步骤，在所述变化信息生成步骤中，基于取得的检查图像数据，利用数字图像相关法生成检查对象部中的应变的分布的变化作为应变变化信息。
发明的效果
根据本发明的旋转电机的检查方法，由于利用数字图像相关法根据检查图像数据生成检查对象部的应变的分布的变化作为应变变化信息，所以能够在不拆解旋转电机的情况下使用应变变化信息在短时间内高效地检查转子的状态。
附图说明
图1是示出实施方式1中的检查装置及旋转电机的示意图。
图2是示出实施方式1中的图像处理装置的功能性结构的框图。
图3是实施方式1中的保持环及其周边部的外观立体图。
图4是实施方式1中的转子芯的剖视图。
图5是用于说明实施方式1中的槽与转子绕组的关系的示意图。
图6是实施方式1中的保持环及其周边部的剖切立体图。
图7是实施方式1中的保持环及其周边部的剖视图。
图8是用于说明实施方式1中的随机图案的形成例的剖切立体图。
图9是示出实施方式1中的检查装置的一系列动作的流程图。
图10是示出实施方式1中的应变分析处理的详细情况的流程图。
图11是示出实施方式1中的应变分析处理的详细情况的流程图。
图12是用于说明实施方式2中的检查对象部的外观立体图。
图13是用于说明实施方式3中的检查对象部的外观立体图。
图14是用于说明实施方式4中的检查对象部的外观立体图。
图15是用于说明实施方式5中的检查对象部的外观立体图。
图16是用于说明实施方式6中的检查对象部的外观立体图。
图17是用于说明实施方式7中的检查对象部的外观立体图。
图18是示出实施方式7中的端板及其周边部的轴垂直剖视图。
图19是示出旋转电机的组装中途的端板及其周边部的轴垂直剖视图。
图20是示出实施方式7中的应变分析处理的流程图。
图21是用于说明实施方式8中的检查对象部的轴垂直剖视图。
图22是示出用软件实现图像处理装置的至少一部分功能的例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。
<实施方式1>
图1是示出本发明的实施方式1的检查装置和作为该检查装置的检查对象的旋转电机的整体结构的示意图。实施方式1的旋转电机是从作为原动机的涡轮得到旋转力的涡轮发电机。
如图1所示，旋转电机100具备框架1和收容在该框架1内的气体冷却器2、定子3及转子4。用于除去由于发电而产生的热的制冷剂(例如冷却气体)在框架1内循环，气体冷却器2冷却该制冷剂。定子3包括定子芯(定子铁芯)31及定子绕组32。定子芯31具有圆筒形状，并固定设置在框架1内。在定子芯31的内周部形成有多个槽(槽部)。在定子芯31的各槽内收容有作为电枢绕组的定子绕组32。定子绕组32的一部分从定子芯31的两端部引出，形成线圈端部32a。在一方的线圈端部32a连接有向框架1的外部延伸的未图示的主引线(mainlead)。通过主引线将发电得到的电力从旋转电机100取出到外部。
转子4包括一对旋转轴41、转子芯(铁芯)42及保持环43a、43b。一对旋转轴41以夹着转子芯42的方式设置。一对旋转轴41的轴心与转子芯42的轴心相互一致。以下，将与一对旋转轴41及转子芯42的轴心平行的方向称为轴向。另外，将以一对旋转轴41及转子芯42的轴心为中心的径向简称为径向，将以一对旋转轴41及转子芯42的轴心为中心的周向简称为周向。
一对旋转轴41由设置于框架1的轴承支承为能够旋转。利用未图示的原动机(在本例中为涡轮)使转子4相对于定子3相对旋转。定子芯31及定子绕组32位于转子芯42的径向外方，通过受到利用转子芯42产生的磁通，从而在定子绕组32中产生电流。保持环43a、43b分别安装于转子芯42的一端部及另一端部，并分别露出到定子芯31的外部。
检查装置200包括拍摄装置210a、210b、驱动机构211a、211b、图像处理装置220及显示装置240。拍摄装置210a、210b配置在旋转电机100的框架1内。拍摄装置210a、210b通过拍摄作为转子4的一部分的检查对象部，从而生成检查对象部的图像数据，并将生成的图像数据发送给图像处理装置220。驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在框架1内移动。
在本实施方式中，在保持环43a、43b设定检查对象部。拍摄装置210a设置在保持环43a的附近，一边利用驱动机构211a进行移动一边拍摄保持环43a。拍摄装置210b设置在保持环43b的附近，一边利用驱动机构211b进行移动一边拍摄保持环43b。
拍摄装置210a、210b在特定的初始期间拍摄保持环43a、43b，并将生成的图像数据作为初始图像数据发送给图像处理装置220。初始期间例如是从旋转电机100被制造到开始旋转电机100的运转前的期间。在开始旋转电机100的运转后，拍摄装置210a、210b在预先确定的检查期间拍摄保持环43a、43b，并将生成的图像数据作为检查图像数据发送给图像处理装置220。例如以从开始旋转电机100的运转起以一定的周期到来的方式确定检查期间。或者，也可以按随着开始旋转电机100的运转起的经过时间变长而检查期间的间隔逐渐变短的方式确定检查期间。而且，也可以基于旋转电机100的实际运转时间而不是单纯的经过时间来确定检查期间。另外，由于施加于转子4的应力取决于转子4的旋转次数、转速及旋转加速度等，所以也可以基于转子4的旋转次数、转速及旋转加速度中的至少一个确定检查期间。或者，由于转子4的劣化速度根据框架1内的温度或湿气而不同，所以也可以基于框架1内的温度或湿气确定检查期间。此外，初始期间对应于技术方案中的第一期间，检查期间对应于技术方案中的第二期间。
在本例中，利用拍摄装置210a、210b进行的保持环43a、43b的拍摄在利用原动机使转子4低速旋转的状态下进行。例如，拍摄装置210a、210b各自包括闪光灯光源及拍摄元件，与转子4的旋转同步地，闪光灯光源发光并且拍摄元件进行拍摄。在该情况下，由于能够在不使拍摄装置210a、210b在周向上移动的情况下拍摄保持环43a、43b的周向上的整体，所以能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
图像处理装置220基于由拍摄装置210a、210b生成的检查图像数据，利用数字图像相关法，生成检查对象部中的应变的分布的变化作为应变变化信息。数字图像相关法是在对象物的变形前后拍摄对象物的表面，根据得到的数字图像数据的亮度分布同时求出对象物的表面的位移量和位移方向的方法。应变变化信息包含检查对象部中的位移量及位移方向。显示装置240显示利用图像处理装置220生成的各种信息。
图2是示出图像处理装置220的功能性结构的框图。如图2所示，图像处理装置220包括拍摄控制部221、图像数据取得部222、图像数据存储部223、应变变化信息生成部225、倾向信息存储部226、裂纹位置推定部228、裂纹尺寸推定部229及运转条件决定部231。
拍摄控制部221以在上述初始期间及检查期间拍摄检查对象部的方式控制拍摄装置210a、210b及驱动机构211a、211b。图像数据取得部222取得从拍摄装置210a、220b发送来的初始图像数据，并将该初始图像数据输出到图像数据存储部223。另外，图像数据取得部222取得从拍摄装置210a、210b发送来的检查图像数据，并将该检查图像数据输出到图像数据存储部223及应变变化信息生成部225。
图像数据存储部223存储从图像数据取得部222提供的初始图像数据及检查图像数据。应变变化信息生成部225基于从图像数据取得部222提供的检查图像数据，利用数字图像相关法生成保持环43a、43b的应变变化信息。
具体而言，应变变化信息生成部225对存储于图像数据存储部223的初始图像数据和从图像数据取得部222提供的检查图像数据进行比较，基于其差值，生成示出从初始期间到当前时刻为止的期间中的检查对象部的应变的分布的变化的应变变化信息。应变变化信息生成部225将生成的应变变化信息输出到裂纹位置推定部228。
应变变化信息生成部225也可以每当检查期间到来时，对存储于图像数据存储部223的前次检查期间中的检查图像数据和从图像数据取得部222提供的本次检查期间中的检查图像数据进行比较，基于其差值，生成示出从前次检查期间到本次检查期间为止的期间(以下，称为运转期间)中的检查对象部的应变的分布的变化的应变变化信息。在该情况下，能够基于各检查期间的应变变化信息，求出各运转期间中的应变的分布的变化的程度(以下，称为应变变化度)。也可以基于该应变变化度进行转子4的异常判定。例如，也可以在前次运转期间中的应变变化度与本次运转期间中的应变变化度的差值超过规定值的情况下，判定为转子4产生异常，并向作业人员通知。
另外，图像处理装置220可以进一步包括应变变化信息存储部，所述应变变化信息存储部存储在各检查期间生成的应变变化信息。在该情况下，能够基于多个检查期间中的多个应变变化信息的比较，进行异常判定。
倾向信息存储部226存储倾向信息，所述倾向信息示出在转子4产生裂纹的情况下的检查对象部的应变的分布的变化的倾向。倾向信息示出在转子4产生的裂纹的位置与转子4中的应变的分布的对应关系，基于实测或模拟等生成。在此，裂纹是转子4的损伤的例子，包括缺口及龟裂。裂纹位置推定部228基于从应变变化信息生成部225提供的应变变化信息及存储于倾向信息存储部226的倾向信息，推定在转子4中产生裂纹的位置(以下，称为裂纹位置)。在该情况下，裂纹位置推定部228能够通过使用应变变化信息的逆解析，推定裂纹位置。
在本例中，倾向信息包括多个分布信息。多个分布信息对应于转子4的多个不同的部位。各分布信息示出在对应的部位产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。裂纹位置推定部228基于与应变变化信息及多个分布信息的比较，推定裂纹位置。裂纹位置推定部228将推定的裂纹位置输出到裂纹尺寸推定部229及运转条件决定部231。
裂纹尺寸推定部229基于从应变变化信息生成部225提供的应变变化信息，推定利用裂纹位置推定部228推定的裂纹位置处的裂纹的尺寸(以下，称为裂纹尺寸)。在该情况下，裂纹尺寸推定部229能够通过使用应变变化信息的逆解析，推定裂纹尺寸。裂纹尺寸推定部229将推定的裂纹尺寸输出到运转条件决定部231。
运转条件决定部231基于利用裂纹位置推定部228推定的裂纹位置及利用裂纹尺寸推定部229推定的裂纹尺寸，决定适当的旋转电机100的运转条件，并将决定的运转条件输出到显示装置240。运转条件包括旋转电机100能够持续运转的时间(以下，称为能够运转时间)及转子4的适当的转速(以下，称为适当速度)。在该情况下，运转条件决定部231能够利用基于材料特性及破坏力学的公知的方法，根据裂纹位置及裂纹尺寸算出能够运转时间及适当速度。
由于施加于转子4的应力取决于转子4的转速，所以通过限制转子4的转速，从而能够降低施加于转子4的应力。能够运转时间是成为应进行修补或部件更换的时期的标准的时间，是在使转子4以适当速度旋转的情况下从该时刻起能够使旋转电机100稳定地运转的时间。
显示装置240显示从运转条件决定部231提供的运转条件。作业人员通过基于显示装置240的显示将转子4的转速调整为适当速度，从而即使限制转速，也能够实现旋转电机100的长寿命化。另外，作业人员能够基于显示的能够运转时间，在适当的时期实施修补或部件更换。
运转条件决定部231也可以将决定的适当速度输出到控制转子4的转速的未图示的控制装置。在该情况下，能够利用控制装置将转子4的转速自动地调整为适当速度。另外，运转条件决定部231也可以将决定的能够运转时间输出到未图示的警报装置。在该情况下，在旋转电机100的运转时间接近或达到能够运转时间时，警报部发出警报(例如警报蜂鸣器)。由此，作业人员能够容易地掌握应进行修补或部件更换的时期。
也可以利用显示装置240显示利用应变变化信息生成部225生成的应变变化信息、利用裂纹位置推定部228推定的裂纹位置及利用裂纹尺寸推定部229推定的裂纹尺寸中的至少一个。在该情况下，作业人员能够观察显示装置240的显示并取得各种信息。
对转子4的详细情况进行说明。在此，为了明确多个附图中的各部分的位置关系，定义相互垂直的X方向、Y方向及Z方向，在图中标注表示X方向、Y方向及Z方向的箭头。X方向相当于上述轴向，Y方向及Z方向分别相当于上述径向。
以下，主要说明保持环43a及其周边部的结构。保持环43b及其周边部具有与保持环43a及其周边部相同的结构。图3是保持环43a及其周边部的外观立体图。如图3所示，在旋转轴41的一端部形成有凸缘部5a。在凸缘部5a连接有原动机(涡轮)的旋转轴。如上所述，转子芯42与旋转轴41同轴，并在轴向上延伸。保持环43a具有圆筒形状，并设置成包围转子芯42与旋转轴41的连结部。在转子芯42的外周部，形成有在轴向上延伸的一对磁极部421、多个槽423及多个防脱部424。在图2中，仅示出一对磁极部421中的一方的磁极部421。在各磁极部421形成有在轴向上延伸的多个空气路径部422。
图4是转子芯42的剖视图。图4的截面是与轴向垂直的截面(以下，称为轴垂直截面)。如图4所示，在周向上，在转子芯42的轴垂直截面的外周部形成有连续的凹凸。在轴垂直截面中，各空气路径部422及各槽423为凹状。实际上，空气路径部422及槽423为在轴向上延伸的槽状。多个空气路径部422及槽423在周向上相互隔开间隔地形成。
各磁极部421包括磁极中央部421a及一对磁极端部421b。以在周向上夹着磁极中央部421a的方式设置有一对磁极端部421b。在磁极中央部421a与一对磁极端部421b之间设置有多个空气路径部422。具体而言，一对空气路径部422从各磁极部421的一端部向中央部延伸规定长度，一对空气路径部422从各磁极部421的另一端部向中央部延伸规定长度。冷却转子线圈端部(后述的转子绕组44A、44B的两端部)后的气体通过各空气路径部422排出。
在此，定义通过转子芯42的轴心C1且与轴向平行的假想面VP。转子芯42的外周部包括以假想面VP为边界的区域R1及区域R2。一方的磁极部421设置于周向上的区域R1的中央，另一方的磁极部421设置于周向上的区域R2的中央。多个槽423及多个防脱部424设置成在周向上在一对磁极部421之间交替地排列。在区域R1的多个槽423内收容有作为励磁绕组的转子绕组44A。在区域R2的多个槽423内收容有作为励磁绕组的转子绕组44B。
在各槽423内，在转子绕组44A、44B的径向外方配置有楔48。各防脱部424具有钩状的前端部，并对楔48进行卡定。由此，防止转子绕组44A、44B由于离心力而从各槽423脱离。周向上的各磁极部421的宽度设定为比周向上的各防脱部424的宽度大。通过将各防脱部424的宽度设定得比较小，从而能够适当地设定转子绕组44A、44B的匝数。另外，通过将各磁极部421的宽度设定得比较大，从而能够适当地调整从转子芯42产生的磁通。在本例中，周向上的磁极中央部421a及磁极端部421b各自的宽度大于周向上的各防脱部424的宽度。
图5是用于说明设置于区域R1的槽423与转子绕组44A的关系的示意图。在图5中平面地示出区域R1及转子绕组44A。此外，在图5中，横向对应于轴向(X方向)，纵向对应于周向。设置于区域R2的槽423及转子绕组44B具有与图5的槽423及转子绕组44A相同的结构。
如图5所示，转子绕组44A包括在轴向上延伸的多个线状部441和在周向上延伸的多个线状部442，并一体地设置成在磁极部421的周围描绘螺旋。多个线状部441分别收容在区域R1的多个槽423内，并且分别向多个槽423的轴向外侧延伸。多个线状部442配置在多个槽423的轴向外侧。转子绕组44A的一端部E1及另一端部E2通过设置于转子芯42的内部通路引出到转子芯42的轴向外侧，并与未图示的励磁机连接。
图6是保持环43a及其周边部的剖切立体图。在图6中，关于磁极部421、空气路径部422、槽423及防脱部424中的每一个，仅示出其端部。转子绕组44A的各线状部441从槽423的端部向轴向外侧延伸，并与线状部442相连。保持环43a设置成覆盖向槽423的外侧延伸的转子绕组44A的部分。在槽423的轴向外侧，在保持环43a与转子绕组44A之间配置有圆筒状的绝缘构件45。保持环43a的一端部与磁极部421及多个防脱部44的端部接合。
以下，将保持环43a的一端部及另一端部分别称为芯侧端部431及板侧端部432。另外，将供保持环43a的芯侧端部431接合的磁极部421及多个防脱部44的端部称为安装部425。轴向上的芯侧端部431的宽度与轴向上的转子芯42的安装部425的宽度相等，在径向上芯侧端部431与安装部425相互重叠。保持环43a的板侧端部432位于旋转轴41的径向外方。芯侧端部431对应于技术方案中的第一端部，板侧端部432对应于技术方案中的第二端部。
为了防止保持环43a由于离心力而从转子芯42脱落，保持环43a的芯侧端部431需要与转子芯42的安装部425牢固地接合。因此，在本例中，保持环43a的芯侧端部431通过热装与转子芯42的安装部425接合。
芯侧端部431包括与轴向垂直的端面431a，板侧端部432包括与轴向垂直的端面432a。在板侧端部432的端面432a安装有圆环状的端板9。在保持环43a与转子芯42的热装时，由于保持环43a的芯侧端部431会收缩，所以保持环43a的形状有可能整体地变形。因此，通过在板侧端部432的端面432a安装端板9，从而抑制保持环43a的变形。端板9不与旋转轴41接触，在端板9的内周面与旋转轴41的外周面之间形成有空间。
为了防止端板9由于离心力而从保持环43a脱落，端板9需要牢固地固定于板侧端部432。因此，在本例中，端板9通过热装与板侧端部432接合。
图7是保持环43a及其周边部的剖视图。图7的截面是与轴向平行的截面(以下，称为轴平行截面)，是沿着一个槽423内的线状部441的截面。此外，在图7中，左方相当于朝向转子芯42的中央的方向(图6的右方)。
如图7所示，在槽423内配置有转子绕组44A的线状部441。在图中，槽423的端部423a用虚线示出。线状部441超过槽423的端部423a地在轴向上延伸。如上所述，在槽423内，以与转子绕组44A的线状部441重叠的方式配置楔48。通过楔48由防脱部424的钩状的前端部(图4)卡定，从而防止线状部441从槽423内脱离。以在轴向上与楔48相邻的方式配置楔49。楔49位于楔48与绝缘构件45之间。利用楔49在轴向上对绝缘构件45进行定位。
在转子芯42的安装部425及楔48，沿着周向形成有凹部425r。在保持环43a的芯侧端部431的内周部，以与凹部425r重叠的方式沿着周向形成有凹部43r。在该凹部425r、43r内配置有环形键47。环形键47具有以转子芯42的轴心C1(图4)为中心的圆环形状。利用环形键47阻止保持环43a相对于转子芯42在轴向上移动。
如上所述，图像处理装置220(图1)基于设定于保持环43a、43b的检查对象部的检查图像数据，利用数字图像相关法生成检查对象部的应变变化信息。在数字图像相关法中，基于检查图像数据包含的随机图案的变化，得到检查对象部中的应变的分布的变化。因此，在检查对象部形成有随机图案。随机图案是指没有规则性的图案，例如由随机配置的多个点构成。随机图案形成为能够对于预想的应变，以足够的分辨率实施基于数字图像相关法的测量。
图8是用于说明随机图案的形成例的剖切立体图。此外，图8的立体图的视点与图6的立体图，视点位于转子芯42的中央侧。在图8中示出相对于保持环43a的随机图案的形成例，但在保持环43b也同样地形成有随机图案。
在图8的例子中，检查对象部设定在保持环43a的外周面的整体。在该情况下，在图8的外周面的整体形成有随机图案P1。随机图案P1例如通过在检查对象部涂布涂料而形成。作为具体例，使用对比度较大且不同的两种颜色(例如白和黑)的涂料。白色的涂料涂布于保持环43a、43b的外周面的整体，在其上以不均匀地配置多个微细的黑点的方式涂布黑色的涂料。由此，形成由黑白两种颜色构成的随机图案P1。黑点的大小在数μm～数mm的范围内设定。黑点越小，则基于数字图像相关法的应变的分辨率越提高。另外，黑点间的距离越小，则基于数字图像相关法的应变的分辨率越提高。黑点的大小、黑点间的距离基于应测量的应变的大小及检查对象部的变形量设定。
由于保持环43a、43b与转子芯42及端板9牢固地接合，所以不仅在旋转电机100的运转期间应力容易集中于它们的接合部分，而且在旋转电机100的停止时应力也容易集中于它们的接合部分。另外，在保持环43a、43b与转子芯42之间配置有阻止它们的轴向上的相对移动的环形键47，应力也容易集中于与该环形键47接触的保持环43a、43b的部分及转子芯42的部分。由此，在保持环43a、43b稳定地产生应变的分布。当在保持环43a、43b及其周边部产生裂纹等损伤的情况下，保持环43a、43b中的应变的分布发生变化。因此，在本实施方式中，使用作为检查对象部的保持环43a、43b的外周面的检查图像数据，检查保持环43a、43b、转子芯42及端板9的状态。
图9～图11是示出检查装置200的一系列动作的流程图。参照图9～图11说明利用检查装置200进行的旋转电机100的检查方法。
首先，在图9的步骤S1中，图像处理装置220的拍摄控制部221控制拍摄装置210a、210b及驱动机构211a、211b，以便在初始期间拍摄检查对象部。具体而言，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在轴向上移动，一边使拍摄装置210a、210b进行拍摄。由此，生成示出保持环43a、43b的外周面的整体的初始图像数据。图像数据取得部222取得从拍摄装置210a、210b发送来的初始图像数据。取得的初始图像数据存储于图像数据存储部223。
在步骤S2中，拍摄控制部221判定检查期间是否到来。当检查期间到来时，进入步骤S3，拍摄控制部221控制拍摄装置210a、210b及驱动机构211a、211b，以便拍摄作为检查对象部的保持环43a、43b。在该情况下，拍摄控制部221与步骤S1同样地控制拍摄装置210a、210b及驱动机构211a、211b。由此，生成示出保持环43a、43b的外周面的整体的检查图像数据，图像数据取得部222取得从拍摄装置210a、210b发送来的检查图像数据。在步骤S4中，图像处理装置220进行后述的应变分析处理。然后，检查装置200反复进行步骤S2～S4。
在图10及图11中示出应变分析处理的详细情况。在以下的说明中，根据需要，将保持环43a、43b不相互区分地称为保持环43。由于与保持环43b相关的处理和与保持环43a相关的处理相同，所以不区分它们地作为与保持环43相关的处理进行说明。
在步骤S11中，应变变化信息生成部225基于存储于图像数据存储部223的初始图像数据及利用图像数据取得部222取得的检查图像数据生成应变变化信息。在步骤S12中，裂纹位置推定部228基于在步骤S11中生成的应变变化信息，判定检查对象部中的应变的分布是否相对于初始期间发生变化。具体而言，在利用应变变化信息示出的任意部分的位移量为规定值以上的情况下，判定为检查对象部中的应变的分布发生变化。规定值设定为在保持环43a、43b、转子芯42的安装部425及端板9中的任一个开始产生裂纹时在检查对象部出现的位移量。即，在保持环43a、43b、转子芯的安装部425及端板9中的任一个产生裂纹的情况下，利用应变变化信息示出的位移量成为规定值以上。在检查对象部中的应变的分布发生变化的情况下进入步骤S13，否则返回到步骤S11。
在本例中，存储于倾向信息存储部226的倾向信息包含第一～第五分布信息。第一分布信息示出在保持环43的芯侧端部431产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。第二分布信息示出在保持环43的板侧端部432产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。第三分布信息示出在芯侧端部431与板侧端部432之间的保持环43的部分(以下，称为中间部)产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。第四分布信息示出在转子芯42的安装部425产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。第五分布信息示出在端板9产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。此外，本实施方式中的第一分布信息对应于技术方案中的第一分布信息，本实施方式中的第四分布信息对应于技术方案中的第二分布信息。
在步骤S13中，裂纹位置推定部228基于在步骤S11中生成的应变变化信息，判定保持环43的芯侧端部431处的应变的分布是否发生变化。具体而言，判定保持环43的芯侧端部431处的位移量是否为上述规定值以上。当在保持环43的芯侧端部431或转子芯42的安装部425产生裂纹的情况下，保持环43的芯侧端部431处的位移量成为规定值以上，判定为保持环43的芯侧端部431处的应变的分布发生变化。
在芯侧端部431处的应变的分布发生变化的情况下，进入步骤S14，否则进入步骤S19。在步骤S14中，裂纹位置推定部228判定利用应变变化信息示出的变化后的应变的分布与利用第一分布信息示出的应变的分布是否相互类似。如上所述，第一分布信息示出在保持环43的芯侧端部431产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。例如，裂纹位置推定部228算出利用应变变化信息示出的芯侧端部431的变化后的应变的分布与利用应变变化信息示出的芯侧端部431的应变的分布之间的一致度，在该一致度大于预先确定的阈值的情况下，判定为应变变化信息及第一分布信息中的应变的分布类似。在应变变化信息及第一分布信息中的应变的分布类似的情况下，进入步骤S15，否则进入步骤S17。
在应变变化信息及第一分布信息中的应变的分布类似的情况下，裂纹位置推定部228推定为在保持环43的芯侧端部431产生裂纹。在该情况下，在步骤S15中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息及第一分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定保持环43的芯侧端部431处的裂纹位置。而且，在步骤S16中，裂纹尺寸推定部229基于应变变化信息及第一分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定保持环43的芯侧端部431处的裂纹尺寸，并进入步骤S19。
当在步骤S14中应变变化信息及第一分布信息中的应变的分布不类似的情况下，裂纹位置推定部228推定为不是在保持环43的芯侧端部431产生裂纹，而是在转子芯42的安装部425产生裂纹。在该情况下，在步骤S17中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息及第四分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定转子芯42的安装部425处的裂纹位置。如上所述，第四分布信息示出在转子芯42的安装部425产生裂纹的情况下的检查对象部上的应变的分布。并且，在步骤S18中，裂纹尺寸推定部229基于应变变化信息及第四分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定转子芯42的安装部425处的裂纹尺寸，并进入步骤S19。
在步骤S19中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息，判定应变的分布在保持环43的板侧端部432是否发生变化。具体而言，判定保持环43的板侧端部432处的位移量是否为上述规定值以上。当在保持环43的板侧端部432或端板9产生裂纹的情况下，保持环43的板侧端部432处的位移量成为规定值以上，判定为保持环43的板侧端部432处的应变的分布发生变化。
在应变的分布在保持环43的板侧端部432发生变化的情况下，进入步骤S20，否则进入步骤S25。在步骤S20中，裂纹位置推定部228判定利用应变变化信息示出的变化后的应变的分布与利用第二分布信息示出的应变的分布是否相互类似。如上所述，第二分布信息示出在保持环43的板侧端部432产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。在该情况下，裂纹位置推定部228与步骤S14同样地判定是否类似。在应变变化信息及第二分布信息中的应变的分布类似的情况下，进入步骤S21，否则进入步骤S23。
在应变变化信息及第二分布信息中的应变的分布类似的情况下，裂纹位置推定部228推定为在保持环43的板侧端部432产生裂纹。在该情况下，在步骤S21中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息及第二分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定保持环43的板侧端部432处的裂纹位置。而且，在步骤S22中，裂纹尺寸推定部229基于应变变化信息及第二分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定保持环43的板侧端部432处的裂纹尺寸，并进入步骤S25。
当在步骤S20中应变变化信息及第二分布信息中的应变的分布不类似的情况下，裂纹位置推定部228推定为不是在保持环43的板侧端部432产生裂纹，而是在端板9产生裂纹。在该情况下，在步骤S23中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息及第五分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定端板9处的裂纹位置。如上所述，第五分布信息示出在端板9产生裂纹的情况下的检查对象部中的应变的分布。而且，在步骤S24中，裂纹尺寸推定部229基于应变变化信息及第五分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定端板9处的裂纹尺寸，并进入步骤S25。
在步骤S25中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息，判定保持环43的中间部处的应变的分布是否变化。具体而言，判定保持环43的中间部处的位移量是否为上述规定值以上。当在保持环43的中间部产生裂纹的情况下，保持环43的中间部处的位移量成为规定值以上，判定为保持环43的中间部处的应变的分布发生变化。
在保持环43的中间部处的应变的分布发生变化的情况下，进入步骤S26，否则进入步骤S28。在保持环43的中间部处的应变的分布发生变化的情况下，裂纹位置推定部228推定为在保持环43的中间部产生裂纹。在该情况下，在步骤S26中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息及第三分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定保持环43的中间部处的裂纹位置。如上所述，第三分布信息示出在保持环43的中间部产生裂纹的情况下的检查对象部上的应变的分布。另外，在步骤S27中，裂纹尺寸推定部229基于应变变化信息及第三分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定保持环43的中间部处的裂纹尺寸，并进入步骤S28。
在步骤S28中，运转条件决定部231基于推定的裂纹位置及裂纹尺寸，利用基于材料特性及破坏力学的公知的方法，决定适当的运转条件(能够运转时间及适当速度)，并将决定的运转条件输出到显示装置240。由此，显示装置240显示从运转条件决定部231提供的运转条件。作业人员通过基于显示装置240的显示将转子4的转速调整为适当速度，从而能够实现旋转电机100的长寿命化。另外，作业人员能够基于显示的能够运转时间，在适当的时期实施修补或部件更换。
步骤S15、S17、S21、S23、S26中的裂纹位置的推定也可以不用上述那样的使用逆解析的方法进行，而用其他方法进行。例如，预先准备示出应变的分布的多个变化图案和与各变化图案对应的裂纹位置的表格。裂纹位置推定部228可以判定利用应变变化信息示出的应变的分布的变化对应于表格包含的多个变化图案中的哪一个，并从表格取得与该变化图案对应的裂纹位置。
另外，步骤S16、S18、S22、S24、S27中的裂纹尺寸的推定也可以不用上述那样的使用逆解析的方法进行，而是用其他方法进行。例如，预先准备示出应变的分布的多个变化图案和与各变化图案对应的裂纹尺寸的表格。裂纹尺寸推定部229可以判定利用应变变化信息示出的应变的分布的变化对应于表格包含的多个变化图案中的哪一个，并从表格取得与该变化图案对应的裂纹尺寸。
另外，步骤S28中的运转条件的决定也可以不用基于材料特性及破坏力学的方法进行，而是用其他方法进行。例如，预先准备示出裂纹位置、裂纹尺寸、能够运转时间及适当速度的关系的映射图。运转条件决定部231也可以从映射图取得与推定的裂纹位置及裂纹尺寸对应的能够运转时间及适当速度。
另外，也可以通过使用神经网络等的机器学习生成示出多个参数的关系的学习数据，使用该学习数据推定或决定裂纹位置、裂纹尺寸及运转条件。
如以上说明的那样，根据实施方式1的旋转电机100的检查方法，拍摄保持环43a、43b的外周面的随机图案P1作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出保持环43a、43b上的应变的分布的变化的应变变化信息。在该情况下，能够基于生成的应变变化信息，推定保持环43a、43b及其周边部中的损伤的有无及损伤的程度。因此，能够在不拆解旋转电机100的情况下在短时间内高效地检查转子4的状态。
另外，在实施方式1中，通过在初始期间拍摄检查对象部，从而生成初始图像数据，通过在之后的检查期间对已被拍摄的检查对象部进行拍摄，从而生成检查图像数据。由于基于这些初始图像数据及检查图像数据生成应变变化信息，所以能够准确地求出检查对象部中的应变的分布的变化。由此，能够高精度地检查转子4的状态。
另外，在实施方式1中，基于生成的应变变化信息及示出保持环43a、43b中的应变的分布的变化的倾向的倾向信息，推定裂纹位置及裂纹尺寸。由此，能够根据裂纹位置及裂纹尺寸决定旋转电机100的适当的运转条件，能够实现旋转电机100的长寿命化，并且在适当的时期实施修补或部件更换。
另外，在实施方式1中，基于示出在保持环43a、43b产生裂纹的情况下的应变的分布的第一～第三分布信息、示出在转子芯42的安装部425产生裂纹的情况下的应变的分布的第四分布信息及示出在端板9产生裂纹的情况下的应变的分布的第五分布信息，推定保持环43a、43b、转子芯42及端板9中的裂纹位置及裂纹尺寸。由此，不仅能够检查作为检查对象部的保持环43a、43b的状态，还能够检查位于其周围的转子芯42及端板9的状态。
<实施方式2>
以与上述实施方式1不同的点为中心，说明本发明的实施方式2的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式2中，检查对象部与上述实施方式1不同。图12是用于说明实施方式2中的检查对象部的外观立体图。在实施方式2中，如图12所示，在保持环43a、43b的芯侧端部431的外周面形成有随机图案P2。即，检查对象部设定在保持环43a、43b的芯侧端部431的外周面。
在检查时，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在轴向上移动，一边使拍摄装置210a、210b拍摄芯侧端部431的外周面的随机图案P2。由此，生成检查对象部的检查图像数据。基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出芯侧端部431的外周面中的应变的分布的变化的应变变化信息。之后，通过与上述实施方式1同样的处理，基于应变变化信息，推定裂纹位置及裂纹尺寸，并且决定及输出运转条件。具体而言，通过图10的步骤S13～S18的处理，推定芯侧端部431及转子芯42的安装部425处的裂纹位置及裂纹尺寸。另外，通过图11的步骤S28的处理决定及输出运转条件。
这样，在实施方式2中，拍摄保持环43a、43b的芯侧端部431的外周面的随机图案P2作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出芯侧端部431的外周面中的应变的分布的变化的应变变化信息。如上所述，保持环43a、43b与转子芯42仅通过芯侧端部431与安装部425的接合而相互固定。因此，芯侧端部431的应变的分布容易变化。因此，通过将检查对象部限定为芯侧端部431，从而能够高效地检查保持环43a、43b的状态。
另外，能够基于芯侧端部431处的应变的分布的变化，推定转子芯42的安装部425处的裂纹位置及裂纹尺寸(参照图10的步骤S17、S18)。由此，不仅能够高效地检查保持环43a、43b的状态，还能够高效地检查转子芯42的状态。
而且，由于拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为保持环43a、43b的芯侧端部431的外周面，所以能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。另外，由于限定了拍摄装置210a、210b的移动范围，所以能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
另外，当在轴向上芯侧端部431的外周面的随机图案P2纳入到拍摄装置210a、210b的拍摄视野内的情况下，能够在不使拍摄装置210a、210b在轴向上移动的情况下拍摄检查对象部。由此，不需要驱动机构211a、211b。
<实施方式3>
以与上述实施方式1不同的点为中心，说明本发明的实施方式3的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式3中，检查对象部与上述实施方式1不同。图13是用于说明实施方式3中的检查对象部的外观立体图。在实施方式3中，如图13所示，在保持环43a、43b的芯侧端部431的端面431a形成有随机图案P3。即，在实施方式3中，检查对象部设定在保持环43a、43b的端面431a。在该情况下，拍摄装置210a、210b也可以配置成与保持环43a、43b的端面431a相向。
在检查时，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在径向上移动，一边使拍摄装置210a、210b拍摄端面431a的随机图案P3。由此，生成检查对象部的检查图像数据。基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出芯侧端部431的端面431a中的应变的分布的变化的应变变化信息。之后，通过与上述实施方式1同样的处理，基于应变变化信息，推定裂纹位置及裂纹尺寸，并且决定及输出运转条件。
这样，在实施方式3中，拍摄保持环43a、43b的端面431a的随机图案P3作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出端面431a中的应变的分布的变化的应变变化信息。如上所述，在芯侧端部431，应变的分布容易变化。特别是端面431a比保持环43a、43b的外周面接近转子芯42的安装部452，所以来自安装部452的应力容易集中，应变的分布容易变化。因此，通过将检查对象部限定为端面431a，从而能够高效地检查保持环43a、43b的状态。
另外，如上所述，能够基于芯侧端部431的应变的分布的变化，推定转子芯42的安装部425处的裂纹位置及裂纹尺寸。由此，不仅能够高效地检查保持环43a、43b的状态，还能够高效地检查其周围的部分的状态。
另外，由于保持环43a、43b的端面431a容易目视，所以在根据应变变化信息明确了在保持环43a、43b的端面431a产生应变的情况下，作业员能够在不拆解旋转电机100的情况下通过目视确认保持环43a、43b的端面431a。
而且，由于拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为保持环43a、43b的端面431a，所以能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。另外，能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
另外，当在径向上端面431a的随机图案P3纳入到拍摄装置210a、210b的拍摄视野内的情况下，能够在不使拍摄装置210a、210b在径向上移动的情况下拍摄检查对象部。由此，不需要驱动机构211a、211b。
<实施方式4>
以与上述实施方式1不同的点为中心，说明本发明的实施方式4的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式4中，检查对象部与上述实施方式1不同。图14是用于说明实施方式4中的检查对象部的外观立体图。在实施方式4中，如图14所示，在位于转子芯42的空气路径部422的径向外方的芯侧端部431的部分(以下，称为空气路径外方端部)形成有随机图案P4。即，检查对象部设定在保持环43a、43b的空气路径外方端部。各空气路径外方端部包括芯侧端部431的外周面的一部分和端面431a的一部分，并在径向上与各空气路径部422重叠。
在检查时，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b移动到与芯侧端部431的外周面相向的位置和与端面431a相向的位置，一边使拍摄装置210a、210b拍摄空气路径外方端部的随机图案P4。由此，生成检查对象部的检查图像数据。基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出芯侧端部431的空气路径外方端部处的应变的分布的变化的应变变化信息。然后，通过与上述实施方式1同样的处理，基于应变变化信息，推定裂纹位置及裂纹尺寸，并且决定及输出运转条件。
此外，由于转子芯42具有四个空气路径部422，所以保持环43a、43b各自包括四个空气路径外方端部。在图14中，仅示出形成在一个空气路径外方端部的随机图案P4，但也可以在全部的四个空气路径外方端部形成有随机图案P4。
如上所述，在转子芯42中，磁极部421的磁极中央部421a及磁极端部421b中的每一个的周向上的宽度大于防脱部424中的每一个。因此，磁极部421的磁极中央部421a及磁极端部421b的刚性比防脱部424高。由此，施加于保持环43a、43b的芯侧端部431中的、与磁极中央部421a接触的部分及与磁极端部421b接触的部分的面压大于施加于其他部分的面压。
各空气路径部422设置于磁极部421的磁极中央部421a与磁极端部421b之间。即，空气路径外方端部位于与磁极中央部421a接触的部分和与磁极端部421b接触的部分之间。因此，在空气路径外方端部，由于面压之差变大，所以应变的分布容易变化。
在实施方式4中，拍摄保持环43a、43b的空气路径外方端部的随机图案P4作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出空气路径外方端部处的应变的分布的变化的应变变化信息。如上所述，由于空气路径外方端部的应变的分布容易变化，所以通过将检查对象部限定为空气路径外方端部，从而能够高效地检查保持环43a、43b的状态。
另外，由于转子芯42的空气路径部422的数量仅为四个，所以拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为保持环43a、43b的四个空气路径外方端部。由此，能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。另外，能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
此外，在图14的例子中，空气路径外方端部包括芯侧端部431的外周面的一部分和端面431a的一部分，但空气路径外方端部也可以仅包括芯侧端部431的外周面的一部分或仅包括端面431a的一部分。在该情况下，能够进一步缩短拍摄时间，进一步简化驱动机构211a、211b。或者，不需要驱动机构211a、211b。
<实施方式5>
以与上述实施方式1不同的点为中心，说明本发明的实施方式5的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式5中，检查对象部与上述实施方式1不同。图15是用于说明实施方式5中的检查对象部的外观立体图。在实施方式5中，如图15所示，在分别位于转子芯42的多个槽423的径向外方的芯侧端部431的多个部分(以下，称为槽外方端部)形成有随机图案P5。即，检查对象部设定在保持环43a、43b的多个槽外方端部。各槽外方端部包括芯侧端部431的外周面的一部分和端面431a的一部分，并在径向上与各槽423重叠。多个槽外方端部以与多个槽423对应的方式在周向上间歇地设置。
在检查时，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在与芯侧端部431的外周面相向的位置和与端面431a相向的位置之间移动，一边使拍摄装置210a、210b拍摄各槽外方端部的随机图案P5。
在实施方式5中，拍摄保持环43a、43b的各槽外方端部的随机图案P5作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出各槽外方端部处的应变的分布的变化的应变变化信息。由于各槽外方端部位于相邻的防脱部424接触的保持环43a、43b的部分之间，所以虽然与上述空气路径外方端部相比程度较低，但在各槽外方端部，面压之差也较大，应变的分布容易变化。因此，通过将检查对象部限定为槽外方端部，从而能够高效地检查保持环43a、43b的状态。
另外，由于拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为保持环43a、43b的槽外方端部，所以能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。另外，能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
此外，在图15的例子中，各槽外方端部包括芯侧端部431的外周面的一部分和端面431a的一部分，但各槽外方端部也可以仅包括芯侧端部431的外周面的一部分或仅包括端面431a的一部分。在该情况下，能够进一步缩短拍摄时间，进一步简化驱动机构211a、211b。或者，不需要驱动机构211a、211b。
<实施方式6>
以与上述实施方式1不同的点为中心，说明本发明的实施方式6的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式6中，检查对象部与上述实施方式1不同。图16是用于说明实施方式6中的检查对象部的外观立体图。在实施方式6中，如图16所示，在板侧端部432的外周面形成有随机图案P6。即，检查对象部设定在保持环43a、43b的板侧端部432的外周面。
在检查时，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在轴向上移动，一边使拍摄装置210a、210b拍摄板侧端部432的外周面的随机图案P6。
在图16的例子中，在端板9安装有用于调整导入转子芯42的空气路径部422中的冷却气体的量的封闭板25。如上所述，在本例中，端板9以不从保持环43a、43b脱落的方式通过热装牢固地固定于保持环43a、43b。然而，通过这样的牢固的接合，应力容易集中于保持环43a的板侧端部432，应变的分布容易变化。
在实施方式6中，拍摄保持环43a、43b的板侧端部432的外周面的随机图案P6作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出板侧端部432处的应变的分布的变化的应变变化信息。如上所述，由于板侧端部432的应变的分布容易变化，所以通过将检查对象部限定为板侧端部432的外周面，从而能够高效地检查保持环43a、43b的状态。
另外，如上所述，能够基于板侧端部432处的应变的分布的变化，推定端板9处的裂纹位置及裂纹尺寸(参照图11的步骤S23、S24)。由此，不仅能够高效地检查保持环43a、43b的状态，还能够高效地检查端板9的状态。
另外，由于拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为保持环43a、43b的板侧端部432，所以能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。另外，能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
另外，当在轴向上端面431a的随机图案P6纳入到拍摄装置210a、210b的拍摄视野内的情况下，能够在不使拍摄装置210a、210b在径向上移动的情况下拍摄检查对象部。由此，不需要驱动机构211a、211b。
此外，在图16的例子中，检查对象部仅设定在板侧端部432的外周面，但检查对象部也可以仅设定在端面432a，也可以设定在板侧端部432的外周面及端面432a双方。
<实施方式7>
以与上述实施方式6不同的点为中心，说明本发明的实施方式7的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式7中，检查对象部与上述实施方式6不同。图17是用于说明实施方式7中的检查对象部的外观立体图。在实施方式7中，如图17所示，在与轴向垂直或大致垂直的端板9的面(以下，称为端板9的表面)形成有以旋转轴41的轴心为中心的圆环状的随机图案P7。即，检查对象部设定在端板9的表面。
图18是示出端板9及其周边部的轴垂直剖视图。如图18所示，在端板9，在关于旋转轴41的轴心相互对称的位置安装有一对封闭板25。在端板9，遍及周向上的整个区域地以等角度间隔形成有多个螺纹孔9h。在各封闭板25形成有与多个螺纹孔9h的一部分对应的多个螺纹孔25h。通过在多个螺纹孔25h的位置与分别对应的螺纹孔9h的位置一致的状态下，未图示的螺钉穿过螺纹孔25h并拧入螺纹孔9h，从而将各封闭板25固定于端板9。
端板9的多个螺纹孔9h包括用于固定封闭板25的螺纹孔9h(以下，称为固定用的螺纹孔9h)和不用于封闭板25的固定的螺纹孔9h(以下，称为非固定用的螺纹孔9h)。非固定用的螺纹孔9h在旋转电机100的组装时使用。
图19是示出旋转电机100的组装中途的端板9及其周边部的轴垂直剖视图。如图16所示，在旋转电机100的组装中途，在将封闭板25安装于端板9前，半圆环形状的一对临时封闭板29暂时安装于端板9。在各临时封闭板29形成有与一半数量的螺纹孔9h对应的多个螺纹孔29h。通过在多个螺纹孔29h的位置与分别对应的螺纹孔9h的位置一致的状态下，未图示的螺钉穿过螺纹孔29h并拧入螺纹孔9h，从而将各临时封闭板29固定于端板9。非固定用的螺纹孔9h为了暂时固定临时封闭板29而与固定用的螺纹孔9h一起使用。一对临时封闭板29在端板9上呈遍及周向上的整个区域的圆环形状，并填埋保持环43a、43b中的每一个与旋转轴41之间的空间。由此，防止在组装时尘埃及金属片等异物混入保持环43a、43b的内部。
在端板9与保持环43a、43b的热装时，压缩力施加于端板9的多个螺纹孔9h的周围。另外，在旋转电机100的运转时，离心力施加于端板9的多个螺纹孔9h的周围。由此，在端板9上，在多个螺纹孔9h及其周围，容易产生裂纹等损伤。因此，在本实施方式中，在多个螺纹孔9h周围的端板9的表面的区域设定随机图案P7。
此外，在与一对封闭板25重叠的端板9的区域(固定用的螺纹孔9h周围的区域)，也可以不形成随机图案P7。另外，在旋转电机100的运转时，在封闭板25的螺纹孔25h的周围，也有可能由于离心力而产生损伤。因此，也可以在封闭板25的螺纹孔25h的周围的区域形成有随机图案。
拍摄装置210a、210b配置于与端板9的表面相向的区域。在检查时，在利用原动机使转子4低速旋转的状态下，一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在径向上移动，一边使拍摄装置210a、210b拍摄端板9的多个螺纹孔9h周围的随机图案P7。此外，当在径向上随机图案P7纳入到拍摄装置210a、210b的拍摄视野内的情况下，能够在不使拍摄装置210a、210b在径向上移动的情况下拍摄检查对象部。因此，不需要驱动机构211a、211b。
以与上述实施方式1不同的点为中心，说明实施方式7中的检查装置200的动作。在实施方式7中，应变分析处理与实施方式1不同。图20是示出实施方式7中的应变分析处理的流程图。在本例中，存储于倾向信息存储部226的倾向信息包含第六分布信息。第六分布信息示出在端板9产生裂纹的情况下的端板9的检查对象部中的应变的分布。
如图20所示，在步骤S31中，应变变化信息生成部225基于存储于图像数据存储部223的初始图像数据及利用图像数据取得部222取得的检查图像数据生成应变变化信息。在步骤S32中，裂纹位置推定部228基于在步骤S11中生成的应变变化信息，判定检查对象部中的应变的分布是否相对于初始期间发生变化。
在检查对象部中的应变的分布发生变化的情况下进入步骤S33，否则返回到步骤S31。在步骤S33中，裂纹位置推定部228基于应变变化信息及第六分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定端板9处的裂纹位置。而且，在步骤S34中，裂纹尺寸推定部229基于应变变化信息及第六分布信息，通过数字图像相关法的逆解析，推定端板9处的裂纹尺寸，并进入步骤S35。
在步骤S35中，运转条件决定部231基于推定的裂纹位置及裂纹尺寸，利用基于材料特性及破坏力学的公知的方法，决定适当的运转条件(能够运转时间及适当速度)，并将决定的运转条件输出到显示装置240。
由此，显示装置240显示从运转条件决定部231提供的运转条件。作业人员通过基于显示装置240的显示将转子4的转速调整为适当速度，从而能够实现旋转电机100的长寿命化。另外，作业人员能够基于显示的能够运转时间，在适当的时期实施修补或部件更换。
这样，在实施方式7中，拍摄端板9的螺纹孔9h周围的随机图案P7作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出端板9的螺纹孔9h周围的应变的分布的变化的应变变化信息。由此，能够高效地检查端板9的状态。
另外，由于拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为端板9的表面的区域，所以能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。另外，能够使驱动机构211a、211b的结构变简单。
<实施方式8>
以与上述实施方式7不同的点为中心，说明本发明的实施方式8的旋转电机的检查方法、旋转电机的检查装置及旋转电机。在实施方式8中，检查对象部与上述实施方式7不同。图21是用于说明实施方式7中的检查对象部的轴垂直剖视图。在实施方式8中，如图21所示，与多个螺纹孔9h分别对应的多个随机图案P8形成为在周向上排列。即，与多个螺纹孔9h分别对应的多个检查对象部设定为在周向上排列。各螺纹孔9h位于对应的随机图案P8内。
在实施方式8中，拍摄端板9的各螺纹孔9h周围的随机图案P8作为检查对象部，基于生成的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出端板9的螺纹孔9h周围的应变的分布的变化的应变变化信息。由此，能够高效地检查端板9的状态。
另外，由于拍摄装置210a、210b的拍摄范围限定为端板9的各螺纹孔9h周围的区域，所以能够缩短拍摄装置210a、210b的拍摄时间。
<其他实施方式>
上述实施方式中的随机图案P1～P8可以通过贴附而形成，也可以通过投影而形成。另外，也可以作为凹凸来形成随机图案P1～P8而不是通过颜色的不同来形成随机图案P1～P8。或者，也可以利用在保持环43a、43b的外周面自然地显现的花纹作为随机图案P1～P8。
另外，随机图案P1～P8可以在旋转电机100的制造时形成，可以在旋转电机100的制造后且运转的开始前形成，也可以在旋转电机100的运转的开始后形成。当在旋转电机100的运转的开始后形成随机图案P1～P8的情况下，优选在其形成时刻取得初始图像数据。
在上述实施方式中，保持环43a、43b与转子芯42通过热装相互接合，但也可以通过焊接等其他方法将保持环43a、43b与转子芯42相互接合。同样地，在上述实施方式中，保持环43a、43b与端板9通过热装相互接合，但也可以通过焊接等其他方法将保持环43a、43b与端板9相互接合。
在上述实施方式中，初始图像数据通过在初始期间利用拍摄装置210a、210b拍摄检查对象部而取得，但也可以预先准备默认的初始图像数据。在该情况下，不需要进行初始期间中的检查对象部的拍摄。
在上述实施方式中，一边利用原动机使转子4低速旋转一边利用拍摄装置210a、210b拍摄检查对象部，但也可以在转子4停止的状态下一边利用驱动机构211a、211b使拍摄装置210a、210b在周向上移动一边拍摄检查对象部。另外，也可以一边利用原动机以外的其他旋转装置使转子4旋转，一边拍摄检查对象部。在这些情况下，能够在不使原动机运行的情况下拍摄检查对象部的整体。
另外，也可以在旋转电机100的运转期间利用拍摄装置210a、210b拍摄检查对象部。在该情况下，能够检测在转子4的旋转时产生的应变。例如，当在旋转电机100中发生短路的情况下，转子4以非常高的速度旋转，较大的离心力施加于保持环43a、43b的中间部，应变的分布发生变化。能够检测出由这样的离心力导致的应变的分布的变化。
也可以将上述实施方式1～8的检查方法中的两种以上组合。例如，可以将实施方式2中的检查方法与实施方式4中的检查方法组合，在保持环43a、43b的芯侧端部431和板侧端部432设定检查对象部。或者，可以将实施方式1中的检查方法与实施方式7中的检查方法组合，在保持环43a、43b的外周面的整体和端板9的表面设定检查对象部。
在上述实施方式中，相对于保持环43a、43b中的每一个使用一个拍摄装置，但也可以相对于保持环43a、43b中的每一个使用多个拍摄装置。例如，在设定多个检查对象部的情况下，也可以按检查对象部使用不同的拍摄装置。
图像处理装置220的各功能可以用电子电路等硬件实现，也可以用软件实现。图22是示出用软件实现图像处理装置220的至少一部分功能的例子的图。在图22的例子中，图像处理装置220具备处理装置(处理器)51及存储装置(存储器)52。处理装置51例如是CPU(中央运算处理装置)，通过读取并执行存储于存储装置52的程序，从而能够实现上述实施方式中的图像处理装置220的至少一部分功能。例如，拍摄控制部221、图像数据取得部222、应变变化信息生成部225、倾向信息存储部226、裂纹位置推定部228、裂纹尺寸推定部229及运转条件决定部231利用处理装置51实现，图像数据存储部223及倾向信息存储部226利用存储装置52实现。
上述实施方式是将本发明应用于将旋转力转换为电力的发电机的例子，但本发明也可以应用于将电力转换为旋转力的电动机。
附图标记的说明
1 框架
2 气体冷却器
3 定子
4 转子
9 端板
31 定子芯
32 定子绕组
41 旋转轴
42 转子芯
43a、43b 保持环
44A、44B 转子绕组
100 旋转电机
200 检查装置
210a、210b 拍摄装置
211a、211b 驱动机构
220 图像处理装置
221 拍摄控制部
222 图像数据取得部
223 图像数据存储部
225 应变变化信息生成部
226 倾向信息存储部
228 裂纹位置推定部
229 裂纹尺寸推定部
231 运转条件决定部
240 显示装置
421 磁极部
422 空气路径部
423 槽
424 防脱部
431 芯侧端部
432 板侧端部

Claims (16)

1.一种旋转电机的检查方法，所述旋转电机的检查方法是检查具有转子及定子的旋转电机的检查方法，其中，所述旋转电机的检查方法包括：
检查图像数据取得步骤，在所述检查图像数据取得步骤中，通过利用拍摄装置拍摄作为所述转子的一部分的检查对象部，从而取得检查图像数据；及
变化信息生成步骤，在所述变化信息生成步骤中，基于取得的所述检查图像数据，利用数字图像相关法生成所述检查对象部中的应变的分布的变化作为应变变化信息。
2.根据权利要求1所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述旋转电机的检查方法还包括通过在第一期间拍摄所述检查对象部来取得初始图像数据的初始图像数据取得步骤，
所述检查图像数据取得步骤包括通过在第一期间之后的第二期间拍摄所述检查对象部来取得检查图像数据的步骤，
所述变化信息生成步骤包括基于所述初始图像数据及所述检查图像数据生成所述应变变化信息的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述旋转电机的检查方法还包括基于所述应变变化信息决定能够持续进行所述旋转电机的运转的时间的时间决定步骤。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述旋转电机的检查方法还包括基于所述应变变化信息决定所述旋转电机的所述转子的转速的适当值的速度决定步骤。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述检查图像数据取得步骤包括一边使所述转子旋转一边利用所述拍摄装置拍摄所述检查对象部的步骤。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述转子包括：
转子芯，所述转子芯在轴向上延伸并且收容绕组；及
保持环，所述保持环安装于安装部并保持所述绕组，所述安装部设置于所述转子芯的所述轴向上的端部，
所述检查对象部设置于所述保持环。
7.根据权利要求6所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述检查对象部包括在相对于所述轴向垂直的径向上与所述安装部重叠的所述保持环的部分。
8.根据权利要求6或7所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述转子芯具有导入气体的槽状的空气路径部，
所述检查对象部设置于在相对于所述轴向垂直的径向上与所述空气路径部重叠的所述保持环的部分。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述转子芯具有在以所述轴向为中心的周向上相互隔开间隔地形成的多个槽状的槽，
所述检查对象部设置于在相对于所述轴向垂直的径向上与所述多个槽分别重叠的所述保持环的多个部分。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述转子包括：
转子芯，所述转子芯在轴向上延伸并且收容绕组；
保持环，所述保持环安装于安装部并保持所述绕组，所述安装部设置于所述转子芯的所述轴向上的端部；及
端板，所述端板安装于所述保持环，
所述保持环具有第一端部及第二端部，所述第一端部安装于所述安装部，所述端板安装于所述第二端部，
所述检查对象部设置于所述端板。
11.根据权利要求6～10中任一项所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述旋转电机的检查方法还包括位置推定步骤，在所述位置推定步骤中，基于所述应变变化信息和示出在所述转子产生裂纹的情况下的所述检查对象部的应变的分布的倾向的倾向信息推定在所述转子产生的裂纹的位置。
12.根据权利要求11所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述倾向信息包括第一分布信息和第二分布信息，所述第一分布信息示出在所述保持环产生裂纹的情况下的应变的分布，所述第二分布信息示出在所述转子芯产生裂纹的情况下的应变的分布，
所述位置推定步骤还包括基于所述应变变化信息、所述第一分布信息及第二分布信息推定在所述保持环及所述转子芯产生的裂纹的位置的步骤。
13.根据权利要求11或12所述的旋转电机的检查方法，其中，
所述旋转电机的检查方法还包括裂纹尺寸推定步骤，在所述裂纹尺寸推定步骤中，基于所述应变变化信息推定在所述位置推定步骤中推定出的位置产生的裂纹的尺寸。
14.一种旋转电机的检查装置，所述旋转电机的检查装置是检查具有转子及定子的旋转电机的检查装置，其中，所述旋转电机的检查装置具备：
拍摄装置，所述拍摄装置通过拍摄作为所述转子的一部分的检查对象部，从而取得检查图像数据；及
变化信息生成部，所述变化信息生成部基于利用所述拍摄装置取得的检查图像数据，利用数字图像相关法生成示出所述检查对象部的应变的分布的变化的应变变化信息。
15.一种旋转电机，所述旋转电机具有转子及定子，其中，
所述转子包括：
转子芯，所述转子芯在轴向上延伸并且收容绕组；及
保持环，所述保持环安装于安装部并保持所述绕组，所述安装部设置于所述转子芯的所述轴向上的端部，
在所述保持环形成有用于利用数字图像相关法生成应变的分布的变化作为应变变化信息的随机图案。
16.一种旋转电机，所述旋转电机具有转子及定子，其中，
所述转子包括：
转子芯，所述转子芯在轴向上延伸并且收容绕组；
保持环，所述保持环安装于安装部并保持所述绕组，所述安装部设置于所述转子芯的所述轴向上的端部；及
端板，所述端板安装于所述保持环，
所述保持环具有第一端部及第二端部，所述第一端部安装于所述安装部，所述端板安装于所述第二端部，
在所述端板形成有用于利用数字图像相关法生成应变的分布的变化作为应变变化信息的随机图案。
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