CN113519117A - 旋转电机的检查方法、旋转电机以及旋转电机的检查系统 - Google Patents

Abstract

旋转电机的检查方法具有第1工序、第2工序和第3工序，所述第1工序使用在旋转电机的非旋转部安装的摄像元件，在使保持环旋转的状态下遍及保持环的整周地拍摄图案，取得第1图像，所述图案被施加于在旋转电机的转子铁芯的轴向端部安装的保持环的外周面，在第1工序之后插入有旋转电机的运转地执行所述第2工序，所述第2工序在使保持环旋转的状态下使用摄像元件遍及保持环的整周地拍摄图案，取得第2图像，所述第3工序基于第1图像以及第2图像取得保持环的形变分布。

Description

旋转电机的检查方法、旋转电机以及旋转电机的检查系统

技术领域

本发明涉及旋转电机的检查方法、旋转电机以及旋转电机的检查系统，该旋转电机具有在转子铁芯的轴向端部安装的保持环。

背景技术

在专利文献1中提出了一种旋转电机。该旋转电机具有转子铁芯、槽、转子绕组和保持环，上述转子铁芯设置有磁极和极间，上述槽在转子铁芯的极间沿周向设置有多条，上述转子绕组安装在槽内，上述保持环安装于转子铁芯的长度方向两端部，保持自转子铁芯伸出的转子绕组的端部不受离心力影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-121166号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述那样的旋转电机中，保持环因转子旋转时的离心力而以沿径向扩展的方式变形。因此，在反复进行旋转电机的起动以及停止的情况下，在保持环反复发生变形。当在保持环反复发生变形时，有可能在保持环产生龟裂或破损等缺陷。因而，通常在旋转电机中定期地进行保持环的目视检查。

在进行保持环的目视检查时，在使旋转电机停止了的状态下自定子拔出转子，通过目视来检查保持环有无缺陷。由于需要自定子拔出转子，所以无法在旋转电机的运行期间内执行保持环的目视检查，另外，保持环的目视检查的执行频度限制为每几年执行一次的程度。另一方面，通常在旋转电机的运行期间内容易产生保持环的缺陷。因而，有以下课题，即，即使在目视检查时保持环还没有产生缺陷，但在进行下次目视检查前的运行期间内，有可能在保持环产生缺陷。

本发明是为了解决上述那样的课题而做成的，目的在于获得一种能在旋转电机的运行期间内进行保持环的检查的旋转电机的检查方法、旋转电机以及旋转电机的检查系统。

用于解决课题的方案

本发明的旋转电机的检查方法具有第1工序、第2工序和第3工序，所述第1工序使用在所述旋转电机的非旋转部安装的摄像元件，在使保持环旋转的状态下遍及所述保持环的整周地拍摄图案，取得第1图像，所述图案被施加于在所述旋转电机的转子铁芯的轴向端部安装的所述保持环的外周面，在所述第1工序之后伴有所述旋转电机的运转地执行所述第2工序，所述第2工序在使所述保持环旋转的状态下使用所述摄像元件遍及所述保持环的整周地拍摄所述图案，取得第2图像，所述第3工序基于所述第1图像以及所述第2图像取得所述保持环的形变(日文：ひずみ)分布。

本发明的旋转电机具备非旋转部、转子和摄像元件，所述非旋转部包含定子，所述转子旋转自如地设置于所述定子的内周侧，所述摄像元件安装于所述非旋转部，所述转子具有转子铁芯和在所述转子的轴向上安装于所述转子铁芯的端部的保持环，所述摄像元件构成为拍摄被施加于所述保持环的外周面的图案。

本发明的旋转电机的检查系统具备本发明的旋转电机和计算机，所述计算机构成为基于自所述摄像元件取得的图像取得所述保持环的形变分布。

发明效果

采用本发明，能在旋转电机的运行期间内进行保持环的检查。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的涡轮发电机的结构的剖视图。

图2是表示沿轴向观察本发明的实施方式1的涡轮发电机中的定子的一部分后得到的结构的图。

图3是表示沿图2的III-III线剖切定子后得到的端面的图。

图4是表示本发明的实施方式1的涡轮发电机的检查系统的概略结构的图。

图5是表示本发明的实施方式1的涡轮发电机的检查方法的概略的流程的流程图。

图6是沿轴向观察本发明的实施方式2的涡轮发电机中的定子的一部分后得到的结构的图。

图7是表示沿图6的VII-VII线剖切定子后得到的端面的图。

图8是表示沿轴向观察本发明的实施方式3的涡轮发电机中的定子的一部分后得到的结构的图。

图9是表示沿图8的IX-IX线剖切定子后得到的端面的图。

图10是表示沿轴向观察本发明的实施方式4的涡轮发电机中的定子的一部分后得到的结构的图。

图11是表示沿图10的XI-XI线剖切定子后得到的端面的图。

图12是表示沿图10的XII-XII线剖切定子后得到的端面的图。

图13是表示沿图10的XIII-XIII线剖切定子后得到的端面的图。

图14是表示沿轴向观察本发明的实施方式5的涡轮发电机100中的定子20的一部分后得到的结构的图。

图15是表示沿图14的XV-XV线剖切定子20后得到的端面的图。

具体实施方式

实施方式1.

说明本发明的实施方式1的旋转电机的检查方法、旋转电机以及旋转电机的检查系统。在本实施方式中，作为旋转电机，例示涡轮发电机100。图1是表示本实施方式的涡轮发电机100的结构的剖视图。在图1中，相对于涡轮发电机100中的轴芯11只图示了单侧的结构。图1的左右方向表示涡轮发电机100的轴向，图1的上下方向表示涡轮发电机100的径向。在图1所示的范围内，下方表示径向内侧即内周侧，上方表示径向外侧即外周侧。图2是表示沿轴向观察本实施方式的涡轮发电机100中的定子20的一部分后得到的结构的图。图3是表示沿图2的III-III线剖切定子20后得到的端面的图。在图3中，只图示定子20的轴向一端侧的一部分。

如图1～图3所示，涡轮发电机100具有框架10、固定于框架10的内侧的筒状的定子20和旋转自如地设置于定子20的内周侧的转子40。

转子40具有与未图示的原动机相连接的旋转轴41和与旋转轴41同轴地设置的转子主体42。旋转轴41以将轴芯11设为中心而旋转自如的方式支承于框架10。转子主体42具有转子铁芯43和设置于转子铁芯43的多个转子线圈(未图示)。在转子铁芯43的两端部安装有一对保持环44a、44b。

转子线圈的两端部设置为自转子铁芯43的两端部分别沿轴向伸出。保持环44a以及保持环44b为了抑制转子线圈的两端部因随着转子40的旋转产生的离心力而变形，分别从外周侧保持着转子线圈的两端部。即，保持环44a以及保持环44b设置于转子线圈的两端部的外周侧。保持环44a以及保持环44b均具有圆筒状的形状。保持环44a通过热套于转子铁芯43的轴向一端部的外周面而固定并安装于转子铁芯43的轴向一端部。保持环44a也热套于在转子铁芯43的轴向一端侧配置的圆环状的端板45(参照图4)的外周面。保持环44b通过热套于转子铁芯43的轴向另一端部的外周面而固定并安装于转子铁芯43的轴向另一端部。保持环44b也热套于在转子铁芯43的轴向另一端侧配置的圆环状的端板(未图示)的外周面。在本实施方式中，1台涡轮发电机100使用两个保持环44a、44b。

在保持环44a的外周面的至少一部分施加有可利用后述的摄像元件30a拍摄的规定的图案。同样，在保持环44b的外周面的至少一部分施加有可利用后述的摄像元件30b拍摄的规定的图案。例如使用白色以及黑色等对比度之差较大的两种颜色，形成在保持环44a以及保持环44b各自的外周面上施加的图案。例如在对保持环44a的外周面施加图案时，在保持环44a的整个外周面均匀地涂敷白色涂料，然后以不规则地配置黑色的多个点的方式在保持环44a的外周面涂敷黑色涂料。多个点各自的大小为数μm～数mm左右。在使用后述的数字图像相关方法的情况下，多个点各自的大小越小，多个点彼此的间隔越窄，则形变的分辨率越得到提高。在本实施方式中，在保持环44a以及保持环44b各自的外周面施加有相对于在各个保持环44a以及保持环44b处设想的形变变化能获得充分的分辨率的那样的规定的图案。

施加于保持环44a以及保持环44b各自的外周面的图案不限定于通过涂料的涂敷而形成，也可以通过粘贴形成有图案的片而形成。另外，施加于保持环44a以及保持环44b各自的外周面的图案可以是保持环44a以及保持环44b的原料本身本来具备的图案，也可以是在制造工序中在加工保持环44a以及保持环44b时产生的图案。

定子20整体具有圆筒状的形状，设置为包围转子40的外周。定子20的内周面与转子主体42的外周面相对。定子20具有圆筒状的定子铁芯21和安装于定子铁芯21的定子线圈。另外，定子20具有配置于定子铁芯21的轴向两端的一对压板(日文：締め板)23a、23b、设置在压板23a以及定子铁芯21之间的多个指板24a和设置在压板23b以及定子铁芯21之间的多个指板24b。

定子铁芯21具有使多个芯板沿轴向层叠而成的结构。在定子铁芯21的内周侧设置有自圆环状的芯背部向径向内侧延伸的多个芯齿26和在周向上相互邻近的两个芯齿26间的槽25。即，在定子铁芯21的内周侧沿周向交替地配置有多个槽25和多个芯齿26。定子线圈在各槽25内沿轴向呈直线状延伸。自某一槽25的轴向端部引出的定子线圈在定子铁芯21的外侧折回而作为定子线圈端22a或定子线圈端22b，插入到另外的槽25内。

一对压板23a、23b以从轴向两端侧夹着定子铁芯21的方式在轴向上分别设置于定子铁芯21的两端的外侧。使用沿轴向贯穿定子铁芯21的贯穿螺栓(未图示)将一对压板23a、23b彼此相互固定。压板23a以及压板23b均具有环状的形状，遍及整个周向设置。压板23a以及压板23b沿轴向分别设置1片以上。一对压板23a、23b使用1根以上的贯穿螺栓。由此，轴向的面压力作用于定子铁芯21，提高定子铁芯21整体的刚性，因此抑制在涡轮发电机100运转时产生于定子铁芯21的振动。

压板23a以及压板23b在径向上设置于比形成各槽25的芯背部的壁面25a靠外周侧的范围。即，压板23a的内周面23a1以及压板23b的内周面23b1均位于比壁面25a靠外周侧的位置。因此，由压板23a以及压板23b产生的轴向的面压力不易作用于比壁面25a靠内周侧地形成的芯齿26。为了使轴向的面压力也充分地作用于芯齿26而设置多个指板24a以及多个指板24b。多个指板24a以及多个指板24b的材质是不锈钢等金属材料。多个指板24a设置在压板23a与定子铁芯21的一轴向端面之间。在沿轴向观察时，多个指板24a分别延伸至比压板23a的内周面23a1靠内周侧的位置。同样，多个指板24b设置在压板23b与定子铁芯21的另一轴向端面之间。在沿轴向观察时，多个指板24b分别延伸至比压板23b的内周面23b1靠内周侧的位置。

多个指板24a分别具有沿一方向较长的长方体状的形状。各指板24a的长度方向设置为沿着定子铁芯21的径向。各指板24a的长度方向的长度与从各芯齿26的顶端面即定子铁芯21的内周面21a到定子铁芯21的外周面21b的径向距离大概一致。另外，各指板24a以沿轴向观察时与各芯齿26重叠的方式配置于各芯齿26的轴向一端侧。即，指板24a的数量与芯齿26的数量一致。

多个指板24b分别具有与多个指板24a的各个指板24a同样的结构。各指板24b以沿轴向观察时与各芯齿26重叠的方式配置于各芯齿26的轴向另一端侧。即，指板24b的数量与芯齿26的数量一致。

利用1个指板24a和1个指板24b从轴向两端侧夹持所有芯齿26的各个芯齿26。由此，来自压板23a以及压板23b的轴向的面压力经由1个指板24a以及1个指板24b传递到各芯齿26。由此，提高了定子铁芯21整体的刚性。在此，多个指板24a以及多个指板24b只要具有能将来自压板23a以及压板23b的轴向的面压力传递到各芯齿26的刚性即可，也可以由树脂材料等金属以外的材料形成。另外，多个指板24a以及多个指板24b各自的形状不限定于长方体状。

在定子铁芯21的制造工序中，使用点焊等将各指板24a固定于构成定子铁芯21的多个芯板中的在轴向上位于最靠近一端侧的位置的芯板。同样，使用点焊等将各指板24b固定于构成定子铁芯21的多个芯板中的在轴向上位于最靠近另一端侧的位置的芯板。在将多个芯板沿轴向层叠后设置一对压板23a、23b，使用贯穿螺栓固定一对压板23a、23b。

通过使励磁电流在转子线圈中流动而使转子主体42电磁铁化。借助旋转轴41利用自原动机传递来的转矩使转子主体42旋转。当转子主体42旋转时，感应电流在定子20的定子线圈中流动。在涡轮发电机100中，通过输出在定子线圈中流动的电流而进行发电。为了抑制由发电导致的框架10内的温度上升，使制冷剂在框架10的内部循环。在框架10设置有用于将制冷剂冷却的气体冷却器12。

另外，本实施方式的涡轮发电机100具有摄像元件30a和摄像元件30b，上述摄像元件30a构成为拍摄被施加于保持环44a的外周面的图案，上述摄像元件30b构成为拍摄被施加于保持环44b的外周面的图案。摄像元件30a以及摄像元件30b均安装于涡轮发电机100中的框架10内部的非旋转部。在此，非旋转部是涡轮发电机100中不旋转的部分，即，涡轮发电机100中除转子40以外的部分。在非旋转部至少包含定子20以及框架10。摄像元件30a以及摄像元件30b分别构成为将拍摄到的数字图像的数据输出到后述的计算装置200。由于将摄像元件30a安装于涡轮发电机100的非旋转部，所以即使在涡轮发电机100的运行期间内，也能进行向摄像元件30a的供电以及自摄像元件30a的数据输出。同样，由于将摄像元件30b安装于涡轮发电机100的非旋转部，所以即使在涡轮发电机100的运行期间内，也能进行向摄像元件30b的供电以及自摄像元件30b的数据输出。

在本实施方式中，摄像元件30a安装于作为定子20的一部分的指板24a。指板24a是隔着间隙46a靠近保持环44a设置的构件。具体而言，摄像元件30a安装于某一个指板24a中位于定子20的内周侧的端部24a1。摄像元件30a的安装使用例如焊接、粘接或使用了楔块的嵌合等。指板24a的端部24a1隔着间隙46a与保持环44a的外周面的周向的一部分相对。由此，摄像元件30a安装为隔着间隙46a与保持环44a的外周面相对。摄像元件30a的拍摄方向如图1以及后述的图4中箭头所示，是沿径向朝向轴芯11去的方向。通过使作为转子40的一部分的保持环44a旋转，摄像元件30a能够遍及整周地拍摄被施加于保持环44a的外周面的图案。通过将摄像元件30a安装于指板24a，能够抑制因安装摄像元件30a而导致的涡轮发电机100的强度下降。摄像元件30a即使在安装于除指板24a以外的非旋转部的情况下，也最好是安装为与保持环44a的外周面相对。

同样，摄像元件30b安装于作为定子20的一部分的指板24b。指板24b是隔着间隙46b靠近保持环44b设置的构件。具体而言，摄像元件30b安装于某一个指板24b中位于定子20的内周侧的端部24b1。摄像元件30b的安装使用例如焊接、粘接或使用了楔块的嵌合等。指板24b的端部24b1隔着间隙46b与保持环44b的外周面的周向的一部分相对。由此，摄像元件30b安装为隔着间隙46b与保持环44b的外周面相对。摄像元件30b的拍摄方向如图1中箭头所示，是沿径向朝向轴芯11去的方向。通过使作为转子40的一部分的保持环44b旋转，摄像元件30b能够遍及整周地拍摄被施加于保持环44b的外周面的图案。通过将摄像元件30b安装于指板24b，能够抑制因安装摄像元件30b而导致的涡轮发电机100的强度下降。摄像元件30b即使在安装于除指板24b以外的非旋转部的情况下，也最好是安装为与保持环44b的外周面相对。

在沿轴向观察时，安装有摄像元件30a的指板24a和安装有摄像元件30b的指板24b可以相互重叠，也可以沿周向相互错开。

保持环44a中容易发生龟裂或破损等缺陷的是相对于转子铁芯43或端板45的热套部分。因此，摄像元件30a最好安装为与保持环44a的热套部分相对，以能遍及整周地拍摄至少保持环44a的热套部分。同样，摄像元件30b最好安装为与保持环44b的热套部分相对，以能遍及整周地拍摄至少保持环44b的热套部分。

在本实施方式中，对于1个保持环设置有1个摄像元件，但也可以对于1个保持环设置多个摄像元件。在该情况下，多个摄像元件在保持环的周向或轴向上设置于相互错开的位置。

图4是表示本实施方式的涡轮发电机100的检查系统的概略结构的图。如图4所示，本实施方式的检查系统具有涡轮发电机100和借助通信线210与涡轮发电机100相连接的计算装置200。计算装置200是具备处理器、存储装置、输入输出接口电路以及通信装置等来作为硬件结构的计算机。计算装置200利用处理器执行被存储于存储装置的程序，从而作为图像解析部件发挥功能。即，计算装置200构成为使用自摄像元件30a取得的图像进行图像解析，取得保持环44a的形变分布。虽然在图4中未图示，但计算装置200构成为使用自摄像元件30b取得的图像进行图像解析，取得保持环44b的形变分布。计算装置200还具备显示信息的显示部201。作为计算装置200，能够使用个人计算机。涡轮发电机100与计算装置200之间的连接不限定于借助了通信线210的有线连接，也可以是无线连接。

图5是表示本实施方式的涡轮发电机100的检查方法的概略的流程的流程图。利用计算装置200执行图5所示的处理中至少步骤S1的处理以及步骤S3～步骤S8的处理。在本实施方式的涡轮发电机100的检查方法中，分别检查了保持环44a以及保持环44b。以下，对检查保持环44a的方法进行说明，检查保持环44b的方法也同样。

首先，计算装置200取得第1图像(步骤S1)。使用摄像元件30a在使保持环44a旋转的状态下遍及保持环44a的整周地拍摄被施加于保持环44a的外周面的图案，从而取得第1图像。第1图像是成为取得保持环44a的形变分布时的基准的图像。因此，最好在产生于保持环44a的形变相对小的时刻，即，制造涡轮发电机100后的运行时间尽量短的时刻，取得第1图像。例如在涡轮发电机100的调整试验时取得第1图像。在涡轮发电机100的制造结束后且在涡轮发电机100出厂前进行涡轮发电机100的调整试验。但也可以在涡轮发电机100的出厂以及之后的设置结束后的、涡轮发电机100的运行期间内取得第1图像。例如也可以在涡轮发电机100的起动中途或停止中途的低速旋转时取得第1图像，也可以在涡轮发电机100的额定运转时取得第1图像。无论是哪种情况，都是在保持环44a旋转着的状态下取得第1图像。

第1图像可以包含将保持环44a的整周量的图案展开后的1个二维图像，也可以包含使保持环44a的整周量的图案每隔周向的一部分地分割而得到的多个二维图像。

接着，计算装置200在取得了第1图像后插入(日文：挟む)涡轮发电机100的运转(步骤S2)地取得第2图像(步骤S3)。与第1图像同样，使用摄像元件30a在使保持环44a旋转的状态下遍及保持环44a的整周地拍摄被施加于保持环44a的外周面的图案，从而取得第2图像。即，在涡轮发电机100的起动中途或停止中途的低速旋转时，或在涡轮发电机100的额定运转时等涡轮发电机100的运转过程中，在保持环44a旋转着的状态下取得第2图像。

只要在取得了第1图像后插入有因离心力而可能发生保持环44a的变形的涡轮发电机100的运转，则能在任意的时机取得第2图像。例如，计算装置200在取得了第1图像后的涡轮发电机110的运转时间超过了阈值时间的情况下，取得第2图像。

第2图像与第1图像同样，可以包含将保持环44a的整周量的图案展开后的1个二维图像，也可以包含使保持环44a的整周量的图案每隔周向的一部分地分割而得到的多个二维图像。

接着，计算装置200基于第1图像以及第2图像取得保持环44a的形变分布(步骤S4)。在取得保持环44a的形变分布时，计算装置200使用例如数字图像相关方法。数字图像相关方法是根据在变形的前后拍摄对象物的表面后得到的两个图像上的亮度分布的变化，求出在对象物的表面的各位置的变形量以及变形方向的手法。数字图像相关方法基于对象物的表面的图案与对象物的表面一同移动并且图案的特征在变形前后得到保存的这一想法。通过使用数字图像相关方法，根据第1图像以及第2图像上的亮度分布的变化，求出在取得第1图像后到取得第2图像前的在保持环44a的外周面的各位置的变形量以及变形方向。即，求出在取得第1图像后到取得第2图像前的保持环44a的外周面的形变分布。根据保持环44a的外周面的形变分布，不仅能判定保持环44a有无缺陷，而且还能推测缺陷的位置以及大小。

在此，在基于第1图像以及第2图像取得保持环44a的形变分布时，计算装置200也能使用数字图像相关方法以外的手法，例如莫尔条纹法等。

接着，计算装置200基于保持环44a的外周面的形变分布，判定保持环44a有无缺陷(步骤S5以及步骤S6)。在判定为保持环44a有缺陷的情况下，进入步骤S7。

在步骤S7中，计算装置200基于保持环44a的外周面的形变分布，推测保持环44a处的缺陷的位置以及大小。由此，不至于自定子20拔出转子40，就能以非破坏且非接触的方式定量地取得保持环44a处的缺陷的位置以及大小的信息，即，保持环44a的破损程度的信息。

接着，在步骤S8中，计算装置200进行使显示部201显示缺陷的信息的处理。在使显示部201显示的信息中至少包含保持环44a有缺陷的信息，根据需要也包含保持环44a处的缺陷的位置以及大小的信息。

另一方面，当在步骤S6中判定为保持环44a没有缺陷的情况下，回到步骤S2，在插入有涡轮发电机100的运转(步骤S2)的任意的时机再次取得第2图像(步骤S3)。然后，计算装置200基于已经取得的第1图像和新取得的第2图像再次执行步骤S4～步骤S6的处理。由此，再次取得保持环44a的形变分布，基于形变分布再次判定缺陷的有无。在取得了两次以上的形变分布的情况下，也可以根据之前取得的形变分布和新取得的形变分布，取得形变分布的变化，基于形变分布的变化判定缺陷的有无。

如以上说明的那样，本实施方式的涡轮发电机100的检查方法是利用计算装置200执行的涡轮发电机100的检查方法，具有第1工序(图5的步骤S1)、第2工序(图5的步骤S3)以及第3工序(图5的步骤S4)。第1工序是使用在涡轮发电机100的非旋转部安装的摄像元件30a在使保持环44a旋转的状态下遍及保持环44a的整周地拍摄图案而取得第1图像的工序，该图案被施加于在涡轮发电机100的转子铁芯43的轴向端部安装的保持环44a的外周面。第2工序是在第1工序之后插入有涡轮发电机100的运转地执行的工序，是在使保持环44a旋转的状态下使用摄像元件30a遍及保持环44a的整周地拍摄上述图案而取得第2图像的工序。第3工序是基于第1图像以及第2图像取得保持环44a的形变分布的工序。在此，涡轮发电机100是旋转电机的一例。计算装置200是计算机的一例。

采用该结构，基于第1图像以及第2图像取得保持环44a的形变分布，从而能够检查保持环44a。因此，不至于自定子20拔出转子40，就能以非破坏且非接触的方式实时地检查保持环44a。因而，采用本实施方式，能在涡轮发电机100的运行期间内检查保持环44a。

另外，采用上述结构，基于保持环44a的形变分布能够定量地把握保持环44a的破损程度。通常，在通过目视检查确认到保持环44a的破损的情况下，需要立即进行保持环44a的修补或更换，因此无法调整修补或更换的时期。相比于此，采用本实施方式，能够依据保持环44a的定量的破损程度把握涡轮发电机100的能运转期间，因此能在调节了涡轮发电机100的允许转速后，在适当的时期进行保持环44a的修补或更换。另外，采用本实施方式，能够基于保持环44a的形变分布把握保持环44a的破损程度，因此能够把握在目视检查中无法识别的保持环44a的内部缺陷。

本实施方式的涡轮发电机100具备非旋转部、转子40和摄像元件30a，上述非旋转部包括定子20，上述转子40旋转自如地设置于定子20的内周侧，上述摄像元件30a安装于非旋转部。转子40具有转子铁芯43和保持环44a，上述保持环44a在转子40的轴向上安装于转子铁芯43的端部。摄像元件30a构成为拍摄被施加于保持环44a的外周面的图案。在此，涡轮发电机100是旋转电机的一例。

采用该结构，不至于自定子20拔出转子40，能够使用由摄像元件30a拍摄到的图像进行保持环44a的检查。另外，采用该结构，能以非破坏且非接触的方式实时地进行保持环44a的检查。因而，采用本实施方式，能在涡轮发电机100的运行期间内进行保持环44a的检查。

另外，采用上述结构，通过利用固定的摄像元件30a拍摄旋转的保持环44a的外周面的图案，能够取得遍及保持环44a的整周的图案的图像。因而，采用本实施方式，能够省略使摄像元件30a沿周向移动的机构。

在本实施方式的涡轮发电机100中，定子20具有定子铁芯21、压板23a和指板24a，上述压板23a为环状，在轴向上设置于定子铁芯21的外侧，上述指板24a设置于定子铁芯21与压板23a之间，并且延伸至比压板23a的内周面23a1靠内周侧的位置。摄像元件30a安装于指板24a。

指板24a通常靠近保持环44a的外周侧地设置。因此，采用上述结构，能靠近保持环44a的外周面地配置摄像元件30a。由此，能够提高由摄像元件30a拍摄的图像的分辨率，因此能够提高形变的分辨率。因而，采用本实施方式，能够提高保持环44a处的缺陷的检测精度。

本实施方式的涡轮发电机100的检查系统具备计算装置200和本实施方式的涡轮发电机100，上述计算装置200构成为基于自摄像元件30a取得的图像取得保持环44a的形变分布。在此，涡轮发电机100是旋转电机的一例。计算装置200是计算机的一例。

采用该结构，不至于自定子20拔出转子40，能够使用由摄像元件30a拍摄到的图像进行保持环44a的检查。另外，采用该结构，能以非破坏且非接触的方式实时地进行保持环44a的检查。因而，采用本实施方式，能在涡轮发电机100的运行期间内进行保持环44a的检查。

实施方式2.

说明本发明的实施方式2的旋转电机。图6是表示沿轴向观察本实施方式的涡轮发电机100中的定子20的一部分后得到的结构的图。图7是表示沿图6的VII-VII线剖切定子20后得到的端面的图。以下，只说明指板24a以及摄像元件30a，指板24b以及摄像元件30b也是同样的。另外，对具有与实施方式1相同的功能以及作用的构成要素标注与实施方式1相同的附图标记而省略其说明。另外，涡轮发电机100的检查方法与实施方式1相同。

如图6以及图7所示，指板24a具有第1部分51和第2部分52，在沿轴向观察时，上述第1部分51与压板23a重叠，上述第2部分52位于比压板23a的内周面23a1靠内周侧的位置。当然，指板24a的第2部分52位于比指板24a的第1部分51靠内周侧的位置。第1部分51具有与压板23a接触的接触面51a。第2部分52在至少一部分具有在轴向上比接触面51a向外侧突出的突出部52a。第2部分52的突出部52a沿与定子铁芯21分开的方向突出。摄像元件30a安装于突出部52a。摄像元件30a例如安装于突出部52a中位于内周侧的端部52a1。在本实施方式中，多个指板24a中只有安装有摄像元件30a的指板24a具备突出部52a。没有安装摄像元件30a的指板24a的结构与实施方式1的指板24a的结构相同。

简单地对具备突出部52a的指板24a的制造方法进行说明。该指板24a的材质与实施方式1的指板24a的材质同样，是不锈钢等金属材料。首先，使用拉拔加工一体地成形长方体状的构件。然后，自长方体状的构件切去一部分，形成接触面51a以及突出部52a。历经以上的工序制作具备突出部52a的指板24a。制成的指板24a通过点焊等固定于在轴向上位于最外侧的芯板。

在能获得所需的刚性的情况下，也可以利用树脂材料等金属以外的材料形成指板24a。

如以上说明的那样，在本实施方式的涡轮发电机100中，指板24a具有在沿轴向观察时与压板23a重叠的第1部分51和位于比压板23a的内周面23a1靠内周侧的位置的第2部分52。第1部分51具有与压板23a接触的接触面51a。第2部分52具有在轴向上比接触面51a靠外侧地突出的突出部52a。摄像元件30a安装于突出部52a。

采用该结构，即使在为了安装摄像元件30a而对突出部52a实施了冲孔加工的情况下，也能抑制指板24a本身的刚性下降。由此，能使轴向的面压力作用于定子铁芯21，能够提高定子铁芯21整体的刚性，因此能够抑制在涡轮发电机100运转时产生于定子铁芯21的振动。因而，采用本实施方式，除了能获得与实施方式1同样的效果以外，还能更可靠地防止因设置有摄像元件30a而导致的涡轮发电机100的损伤。

实施方式3.

说明本发明的实施方式2的旋转电机。图8是沿轴向观察本实施方式的涡轮发电机100中的定子20的一部分后得到的结构的图。图9是表示沿图8的IX-IX线剖切定子20后得到的端面的图。另外，对具有与实施方式1或实施方式2相同的功能以及作用的构成要素标注与实施方式1或实施方式2相同的附图标记而省略其说明。另外，涡轮发电机100的检查方法与实施方式1相同。

如图8以及图9所示，突出部52a具有在轴向上位于比接触面51a靠外侧的位置的突出端面52a2。突出端面52a2经由凹曲面53与接触面51a相连接。凹曲面53与接触面51a平滑地相连接。通过设置有凹曲面53，使指板24a的第2部分52处的轴向尺寸即图9中的左右方向的尺寸随着远离第1部分51而逐渐增大。依据所需的应力缓和的程度，设定凹曲面53的曲率。

利用压板23a施加于定子铁芯21的面压力使指板24a自定子铁芯21接受朝向轴向外侧去的反作用力。指板24a不仅在与压板23a接触的第1部分51接受上述的反作用力，而且也在不与压板23a接触的第2部分52接受上述的反作用力。因此，在指板24a产生使轴向内侧即定子铁芯21侧被拉拽并使轴向外侧即压板23a侧压缩的弯曲应力。当在指板24a产生这样的弯曲应力时，在第1部分51与第2部分52的交界部发生应力集中。在本实施方式中，接触面51a与突出部52a的突出端面52a2经由凹曲面53相连接，因此能够缓和在第1部分51与第2部分52的交界部发生的应力集中。

如以上说明的那样，在本实施方式的涡轮发电机100中，突出部52a具有在轴向上位于比接触面51a靠外侧的位置的突出端面52a2。突出端面52a2经由凹曲面53与接触面51a相连接。

采用该结构，能够缓和在第1部分51与第2部分52的交界部发生的应力集中，因此能够防止指板24a破损。因而，采用本实施方式，除了获得与实施方式1以及2同样的效果以外，还能更可靠地防止涡轮发电机100的损伤。

实施方式4.

说明本发明的实施方式4的旋转电机。图10是表示沿轴向观察本实施方式的涡轮发电机100中的定子20的一部分后得到的结构的图。图11是表示沿图10的XI-XI线剖切定子20后得到的端面的图。图12是表示沿图10的XII-XII线剖切定子20后得到的端面的图。图13是表示沿图10的XIII-XIII线剖切定子20后得到的端面的图。另外，对具有与实施方式1～3中任一实施方式相同的功能以及作用的构成要素标注与实施方式1～3中任一实施方式相同的附图标记而省略其说明。另外，涡轮发电机100的检查方法与实施方式1相同。

如图10～图13所示，本实施方式的定子20具有第1指板54a1、第2指板54a2以及第3指板54a3来作为多个指板24a的一部分。第1指板54a1、第2指板54a2以及第3指板54a3配置于互不相同的周向位置。在第1指板54a1安装有第1摄像元件30a1。在第2指板54a2安装有第2摄像元件30a2。在第3指板54a3安装有第3摄像元件30a3。

在图10所示的例子中，第1指板54a1和第2指板54a2沿周向彼此相互邻近，但第1指板54a1和第2指板54a2也可以不是彼此相互邻近。同样，在图10所示的例子中，第2指板54a2和第3指板54a3沿周向彼此相互邻近，但第2指板54a2和第3指板54a3也可以不是彼此相互邻近。

第1指板54a1、第2指板54a2以及第3指板54a3分别与图7所示的指板24a同样，具有在轴向上比接触面51a靠外侧地突出的突出部52a。

如图11所示，第1指板54a1的突出部52a的轴向长度为L1。第1摄像元件30a1安装于第1指板54a1的突出部52a中靠突出端面52a2的位置。

如图12所示，第2指板54a2的突出部52a的轴向长度为L2。轴向长度L2比轴向长度L1长(L2>L1)。第2摄像元件30a2安装于第2指板54a2的突出部52a中靠突出端面52a2的位置。第2摄像元件30a2在轴向上配置于比第1摄像元件30a1远离定子铁芯21的位置。

如图13所示，第3指板54a3的突出部52a的轴向长度为L3。轴向长度L3比轴向长度L2还长(L3>L2)。第3摄像元件30a3安装于第3指板54a3的突出部52a中靠突出端面52a2的位置。第3摄像元件30a3在轴向上配置于比第2摄像元件30a2进一步远离定子铁芯21的位置。

第1摄像元件30a1、第2摄像元件30a2以及第3摄像元件30a3分别安装为与保持环44a的外周面中互不相同的轴向位置相对。由此，在第1摄像元件30a1、第2摄像元件30a2以及第3摄像元件30a3中，以高分辨率拍摄保持环44a的多个轴向位置处的外周面。

如以上说明的那样，在本实施方式的涡轮发电机100中，指板具有第1指板54a1和第2指板54a2，上述第2指板54a2设置于与第1指板54a1不同的周向位置。摄像元件具有安装于第1指板54a1的突出部52a的第1摄像元件30a1和安装于第2指板54a2的突出部52a的第2摄像元件30a2。第2指板54a2的突出部52a的轴向上的长度L2比第1指板54a1的突出部52a的轴向上的长度L1长。第2摄像元件30a2在轴向上配置于比第1摄像元件30a1远离定子铁芯21的位置。

采用该结构，能够利用第1摄像元件30a1以及第2摄像元件30a2拍摄保持环44a的外周面的多个轴向位置处的图案。因此，不至于设置使摄像元件沿轴向移动的机构，就能取得保持环44a的外周面的多个轴向位置处的图像。因而，采用本实施方式，除了获得与实施方式1～3同样的效果以外，还能抑制涡轮发电机100的构造复杂化，并且还能遍及轴向的广大范围地进行保持环44a的检查。

实施方式5.

说明本发明的实施方式5的旋转电机。图14是表示沿轴向观察本实施方式的涡轮发电机100中的定子20的一部分后得到的结构的图。图15是表示沿图14的XV-XV线剖切定子20后得到的端面的图。另外，对具有与实施方式1～4中任一实施方式相同的功能以及作用的构成要素标注与实施方式1～4中任一实施方式相同的附图标记而省略其说明。另外，涡轮发电机100的检查方法与实施方式1相同。

如图14以及图15所示，本实施方式的摄像元件30a在轴向上沿指板24a的外侧的端面安装。例如在指板24a具有突出部52a的情况下，摄像元件30a沿突出部52a的突出端面52a2安装。由此，在沿轴向观察时，摄像元件30a比指板24a的内周侧的端部24a1靠外周侧(即，图15中的比虚线靠上方的位置)地配置。以摄像元件30a的整体限制在比端部24a1靠外周侧的范围内的方式安装摄像元件30a。

如以上说明的那样，在本实施方式的涡轮发电机100中，在沿轴向观察时，摄像元件30a比指板24a的内周侧的端部24a1靠外周侧地配置。

采用该结构，在制造时以及精密检查时，相对于定子20进行转子40的拔出或插入时所需的轴向对准的精度与没有设置摄像元件30a的情况为相同等级。因而，采用本实施方式，除了获得与实施方式1～3同样的效果以外，还能简化或缩短涡轮发电机100的制造工序以及精密检查工序。

能够相互组合地实施上述的各实施方式1～5。

附图标记说明

10、框架；11、轴芯；12、气体冷却器；20、定子；21、定子铁芯；21a、内周面；21b、外周面；22a、22b、定子线圈端；23a、23b、压板23a1、23b1、内周面；24a、24b、指板；24a1、24b1、端部；25、槽；25a、壁面；30a、30b、摄像元件；30a1、第1摄像元件；30a2、第2摄像元件；30a3、第3摄像元件；40、转子；41、旋转轴；42、转子主体；43、转子铁芯；44a、44b、保持环；45、端板；46a、46b、间隙；51、第1部分；51a、接触面；52、第2部分；52a、突出部；52a1、端部；52a2、突出端面；53、凹曲面；54a1、第1指板；54a2、第2指板；54a3、第3指板；100、涡轮发电机；200、计算装置；201、显示部；210、通信线。

Claims (8)

1.一种旋转电机的检查方法，其中，

所述旋转电机的检查方法具有第1工序、第2工序和第3工序，

在所述旋转电机的转子铁芯的轴向端部安装的保持环的外周面施加有图案，所述第1工序使用在所述旋转电机的非旋转部安装的摄像元件，在使所述保持环旋转的状态下遍及所述保持环的整周地拍摄所述图案而取得第1图像，

在所述第1工序之后插入有所述旋转电机的运转地执行所述第2工序，所述第2工序在使所述保持环旋转的状态下使用所述摄像元件遍及所述保持环的整周地拍摄所述图案而取得第2图像，

所述第3工序基于所述第1图像以及所述第2图像取得所述保持环的形变分布。

2.一种旋转电机，其中，

所述旋转电机具备非旋转部、转子和摄像元件，

所述非旋转部包括定子，

所述转子旋转自如地设置于所述定子的内周侧，

所述摄像元件安装于所述非旋转部，

所述转子具有转子铁芯和在所述转子的轴向上安装于所述转子铁芯的端部的保持环，

所述摄像元件构成为拍摄被施加于所述保持环的外周面的图案。

3.根据权利要求2所述的旋转电机，其中，

所述定子具有定子铁芯、压板和指板，所述压板为环状，在所述轴向上设置于所述定子铁芯的外侧，所述指板设置在所述定子铁芯与所述压板之间，并且延伸至比所述压板的内周面靠内周侧的位置，

所述摄像元件安装于所述指板。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其中，

所述指板具有第1部分和第2部分，所述第1部分在沿所述轴向观察时与所述压板重叠，所述第2部分位于比所述压板的内周面靠内周侧的位置，

所述第1部分具有与所述压板接触的接触面，

所述第2部分具有在所述轴向上比所述接触面靠外侧地突出的突出部，

所述摄像元件安装于所述突出部。

5.根据权利要求4所述的旋转电机，其中，

所述突出部具有在所述轴向上位于比所述接触面靠外侧的位置的突出端面，

所述突出端面经由凹曲面与所述接触面相连接。

6.根据权利要求4或5所述的旋转电机，其中，

所述指板具有第1指板和第2指板，所述第2指板设置于与所述第1指板不同的周向位置，

所述摄像元件具有安装于所述第1指板的所述突出部的第1摄像元件和安装于所述第2指板的所述突出部的第2摄像元件，

所述第2指板的所述突出部在所述轴向上的长度比所述第1指板的所述突出部在所述轴向上的长度长，

所述第2摄像元件在所述轴向上配置于比所述第1摄像元件远离所述定子铁芯的位置。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的旋转电机，其中，

在沿所述轴向观察时，所述摄像元件配置于比所述指板的内周侧的端部靠外周侧的位置。

8.一种旋转电机的检查系统，其中，

所述旋转电机的检查系统具备计算机和权利要求2至7中任一项所述的旋转电机，

所述计算机构成为基于使用所述摄像元件取得的两个图像，取得所述保持环的形变分布。

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