KR20110088455A

KR20110088455A - 시각적 검사-기반 발전기 보유 조립체 밀착성 검출

Info

Publication number: KR20110088455A
Application number: KR1020110008390A
Authority: KR
Inventors: 프란시스 알렉산더 리드; 로버트 엠 마틴 이세 로니
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-08-03
Also published as: US20110184661A1; US8275558B2; JP2011160650A; JP5380474B2; GB201101285D0; KR101716510B1; GB2477405A; DE102011000371A1; DE102011000371B4; GB2477405B

Abstract

보유 조립체(29)의 밀착성을 시각적으로 검출 및 측정하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 광학 소자(48)가 사용되어 보유 조립체(29)의 적어도 하나의 이미지를 획득하고, 상기 광학 소자(48)는 두개의 스테이터 코어 적층체(23)들 사이의 슬롯(19) 내에 삽입가능하고 보유 조립체(29)의 측면을 향해 지향가능하다. 이러한 이미지가 디스플레이(50) 상에 디스플레이되고, 보유 조립체(29)의 밀착성을 결정하는 데 측정기(56)가 사용된다.

Description

시각적 검사-기반 발전기 보유 조립체 밀착성 검출{VISUAL INSPECTION-BASED GENERATOR RETENTION ASSEMBLY TIGHTNESS DETECTION}

본 발명은 일반적으로 다이나모일렉트릭 머신(dynamoelectric machines)들의 상태 평가에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다이나모일렉트릭 머신(특히, 발전기)의 리플 스프링 보유 시의 밀착성(tightness)을 측정하기 위한 시각적 검사-기반 방법 및 장치에 관한 것이다.

발전기와 같은 다이나모일렉트릭 머신은 로터와 스테이터를 포함한다. 로터는 일반적으로, 스틸 단조(steel forging) 방식으로 제조되며, 로터의 길이를 따라 이어지는 복수의 슬롯들을 포함한다. 로터는 로터 권선이라 불리는 전도체들을 로터 슬롯 내로 배치함으로써 전기적으로 감기게 된다.

스테이터는 일반적으로 복수의 적층된 금속 적층체로 제조된다. 스테이터 역시, 스테이터의 길이를 따라 이어지는 슬롯들을 포함한다. 스테이터들은 스테이터 코일이라고 알려진 전도체들을 스테이터의 전기자 슬롯들 내로 배치함으로써 전기적으로 감긴다.

종래의 스테이터 코일은 스테이터 웨지(stator wedge), 상부 보유 리플 스프링(top retaining ripple spring), 그리고 심(shim)을 포함하는 스테이터 웨지 조립체와 같은 보유 조립체(retention assembly)를 이용하여 스테이터 슬롯 내에서 제 자리에 보지되는 경우가 자주 있다. 이러한 구조에서, 스테이터 코일은 전기자 슬롯 내로 배치되고, 심은 스테이터 코일 위에 배치되며, 상부 리플 스프링은 심 위에 배치되고, 경사 에지를 가진 스테이터 웨지는 전기자 슬롯의 헤드 근처의 그루브 내로 구동되어, 스테이터 코일, 심, 그리고 상부 리플 스프링을 고정한다. 상부 리플 스프링은 압축력을 제공하여 스테이터 코일이 전기자 슬롯에 견고하게 보지되게 한다.

시간이 지날수록 스테이터 웨지가 느슨해질 수 있다. 스테이터 웨지가 느슨해질 경우, 스테이터 코일이 진동하게 되어, 발전기에 고장을 일으킬 수 있다. 이러한 진동을 방지하기 위해, 리플 스프링의 밀착성을 주기적으로 검사하는 것이 바람직하다. 이러한 검사에는 문제점이 있는데, 왜냐하면, 리플 스프링들은 발전기 내에서 점검하기가 어렵고 스테이터 웨지로 인해 보이지 않기 때문이다.

리플 스프링의 압축을 검사하는 종래의 방식에는 여러가지가 있다. 한가지 방식은 스테이터 웨지를 수동으로 두드려보는 것(tapping)이다. 다른 방식은 스테이터 웨지 내 기형성된 검사 구멍들을 통해 리플 스프링들의 깊이를 측정하는 과정을 포함한다. 세번째 방식은 웨지를 물리적으로 변위시켜서 이에 따른 웨지 움직임을 측정하는 과정을 포함한다.

리플-스프링 밀착성을 테스트하기 위한 종래의 방식과 관련하여 중대한 문제점들이 존재한다. 첫번째 방식의, 스테이터 웨지를 수동으로 두드려보는 것은 매우 주관적인 방식이다. 검사자들마다 결과가 크게 다를 수 있다.

깊이 게이지를 이용하여 기형성된 검사 구멍을 통해 측정치를 취하는 두번째 방식은 시간이 걸리는 방식으로서, 기형성된 검사 구멍들을 가진 스테이터 웨지들을 구비한 발전기에서만 가능하다. 상당수의 발전기들은 이와 같이 기형성된 검사 구멍을 가지지 않는다. 스테이터 웨지에 검사 구멍이 없는 기존의 발전기에 이 방법을 이용하기 위해서는, 점검구를 가진 웨지를 이용하여 유닛들을 다시 감아야만 한다.

세번째 방식인, 스테이터 웨지를 물리적으로 변위시키는 것은, 스테이터 웨지에 충격을 가한 후 광학 센서 또는 용량성 센서와 같은 센서를 이용하여 스테이터의 변위를 측정하여, 스테이터 웨지 아래의 리플 스프링의 압축을 간접적으로 표시하게 된다.

본 발명의 제 1 형태는 다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체를 검사하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는, a) 보유 조립체의 적어도 하나의 이미지를 획득하기 위한 광학 소자로서, 상기 광학 소자는 두개의 스테이터 코어 적층체들 사이의 슬롯 내로 삽입가능하고 보유 조립체의 측면을 향해 지향가능하며, 상기 보유 조립체는 적어도 웨징 부재, 심, 그리고, 웨징 부재와 심 사이의 보유 리플 스프링을 포함하는, 상기 광학 소자와, b) 상기 광학 소자에 의해 획득되는 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이와, c) 상기 웨징 부재와 상기 심 사이의 거리를 측정하기 위한 측정기를 포함한다.

본 발명의 제 2 형태는 다이나모일렉트릭 머신을 제공하고, 상기 다이나모일렉트릭 머신은 로터와, 상기 로터를 둘러싸는 스테이터와, 상기 스테이터의 코어 내에 설치되는 시각적 검사 장치를 포함하며, 상기 시각적 검사 장치는 a) 보유 조립체의 적어도 하나의 이미지를 획득하기 위한 광학 소자로서, 상기 보유 조립체는 적어도 웨징 부재, 심, 그리고, 웨징 부재와 심 사이의 보유 리플 스프링을 포함하고, 상기 광학 소자는 두개의 스테이터 코어 적층체들 사이의 슬롯 내로 설치되고 보유 조립체의 측면을 향해 지향가능한, 상기 광학 소자와, b) 상기 광학 소자에 의해 획득되는 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이와, c) 상기 웨징 부재와 상기 심 사이의 거리를 측정하기 위한 측정기를 포함한다.

본 발명의 제 3 형태는 다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체를 시각적으로 검사하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은, a) 다이나모일렉트릭 머신의 스테이터 코어에 광학 소자를 배치하는 단계로서, 상기 배치하는 단계에서는 적어도 두개의 스테이터 코어 적층체들 사이의 슬롯에 광학 소자를 배치하고 보유 조립체의 측면을 향해 광학 소자를 지향시키며, 상기 보유 조립체는 웨징 부재와, 심과, 상기 웨징 부재와 상기 심 사이에 위치하는 보유 리플 스프링을 포함하는 단계와, b) 상기 광학 소자를 이용하여, 보유 조립체의 이미지를 획득하여 상기 이미지를 디스플레이에 전송하는 단계와, c) 상기 이미지를 이용하여 웨징 부재와 심 사이의 거리를 측정하는 단계와, d) 보유 리플 스프링의 잔존 변형을 연산하는 단계로서, 상기 잔존 변형은 웨징 부재와 심 사이의 거리와, 보유 리플 스프링의 두께 사이의 차이와 동일한 단계와, e) 보유 리플 스프링의 잔존 변형과, 알려진 하중 대 변형 상관 관계를 이용하여, 보유 리플 스프링에 대한 하중 값을 힘 단위로 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 이러한, 그리고 그외 다른 형태, 장점, 및 현저한 특징들이 첨부 도면을 참고하여 발명의 실시예들을 개시하는 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이며, 첨부 도면 전체에서 동일한 부분들은 동일한 도면 부호로 표시된다.

도 1은 스테이터 내에 로터를 설치한 종래의 발전기의 개략적 단면도,
도 2는 도 1에 도시된 전기 발전기의 종래의 스테이터의 부분 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보유 조립체의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기에 배치된 로봇 조작기의 측면도.

본 발명의 적어도 하나의 실시예가 다이나모일렉트릭 머신의 작동과 관련하여 그 응용예를 참고하여 아래에서 설명된다. 본 발명의 실시예들이 발전기 형태의 다이나모일렉트릭 머신에 대해 설명되지만, 본 발명은 모터를 포함하는, 그러나 이에 제한되지는 않는, 다른 전기 머신에도 동등하게 적용가능하다. 더욱이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예는 명목 치수를 참조하여, 그리고 한 세트의 명목 치수들을 포함하도록 아래에서 설명된다. 그러나, 본 발명의 실시예들이 임의의 적절한 발전기 및/또는 엔진에 마찬가지로 적용될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명의 실시예들이 다양한 스케일의 명목 크기 및/또는 명목 치수들에 대해 마찬가지로 적용될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 형태들은 발전기의 보유 조립체를 시각적으로 검사하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 도 1 내지 도 4는 여러가지 형태의 발전기와, 시각적 검사 장치를 제공하는 구성을 도시한다.

도 1은 로터(14)를 둘러싸는 스테이터(12)를 포함하는 종래의 발전기(10)의 단면을 도시한다. 스테이터 조립체(12)와, 로터(14) 둘레에 배치되는 보유 링(18) 사이에 폭좁은 반경방향 갭(16)이 존재한다. 일부 발전기에서는 반경방향 갭(16)이 약 3.8cm(약 1.5 인치)의 폭을 가지지만, 다양한 실시예에서는 이보다 넓을 수도 있고 좁을 수도 있다. 스테이터(12)는 축방향으로 연장되는 전기자 슬롯(20)들의 환형 어레이를 포함하며, 각각의 전기자 슬롯(20)은 스테이터(12)에 형성되며, 그 측면의 스테이터 치형부(22)와 함께 형성된다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 각각의 스테이터 치형부(22)는 복수의 펀칭 또는 적층체(23)로 만들어지며, 서로에 대해 반경방향으로 배치되는 한 쌍의 축방향 연장 그루브(24, 25)들을 포함한다. 따라서, 각각의 전기자 슬롯(20) 내부에는 일반적으로 평행한 두쌍의 그루브(24, 25)들이 형성된다. 절연층(30)을 부분적으로 또는 전체적으로 둘러쌀 수 있는 스테이터 코일(26, 28)이, 스테이터(12)의 전기자 슬롯(20) 각각 내에 배치된다. 전형적인 스테이터(12)에서는 한 쌍의 스테이터 코일(26, 28)이 각각의 전기자 슬롯(20) 내에 적층되며, 일 스테이터 코일이 반경방향으로 다른 일 스테이터 코일 위에 배치된다.

스테이터 코일(26, 28)은 보유 조립체(29)에 의해 전기자 슬롯(20) 내에 보유된다. 일부 실시예에서, 보유 조립체(29)는 스테이터 웨지 조립체(도 2 내지 도 3)의 형태를 취할 수 있으나, 다른 유형의 보유 조립체도 전기자 슬롯(20) 내에 코일(26, 28)을 보유하는 데 사용될 수 있다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 보유 조립체(29)는 심(shim)(32), 보유 리플 스프링(33), 그리고 웨징 부재(wedging member)(34)와 같은 필러 부재(filler member)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 심(32)이 상부 스테이터 코일(26)로부터 반경방향 내측으로 배치되는 것이 일반적이다. 보유 리플 스프링(33)은 심(32)으로부터 반경방향 내측으로 전기자 슬롯(20) 내에 배치될 수 있다. 보유 리플 스프링(33)은 예를 들어, 고온 내성을 가진 합성 수지 기질과 본딩된 글래스 섬유 로빙 직물(glass fiber roving fabric)로 만들어질 수 있다.

도 2에 도시되는 바와 같이, 제 1 측부 리플 스프링(36)과 같은 필러 부재가 상부 스테이터 코일(26)과 스테이터 치형부(22) 사이에서, 보유 리플 스프링(33)에 수직으로, 전기자 슬롯(20) 내에 배치될 수 있다. 제 2 측부 리플 스프링(38)과 같은 다른 필러 부재가 하부 스테이터 코일(28)과 스테이터 치형부(22) 사이에서, 보유 리플 스프링(33)에 수직으로 전기자 슬롯(20) 내에 배치될 수 있다. 부가적으로, 제 1 및 제 2 측부 슬롯 필러 또는 심(40, 42)과 같은 하나 이상의 추가적인 필러 부재들이 측부 리플 스프링(36, 38)들과 스테이터 코일(26, 28) 사이에 배치될 수 있다. 대안으로서, 측부 심(40, 42)들이 측부 리플 스프링(36, 38)없이 스테이터 치형부(22)와 스테이터 코일(26, 28) 사이에서 전기자 슬롯(20) 내에 배치될 수 있다. 측부 리플 스프링(36, 38)들과 측부 심(40, 42)들은 스테이터 코일(26, 28)과 스테이터 치형부(22) 사이에 생성되는 임의의 축방향 갭을 충전하도록, 그리고 스테이터 코일(26, 28)과 스테이터 치형부(22) 사이의 밀착성을 접선 방향으로 증가시키도록 설계된다.

하나 이상의 웨징 부재(34)가 보유 리플 스프링(33)으로부터 반경방향 내측으로 전기자 슬롯(20) 내에 설치될 수 있다. 웨징 부재(34)는 스테이터 치형부(22)의 측벽 내의 대응하는 형태의 그루브(24, 25)와 맞물리는 경사 에지(44)를 포함하는 것이 일반적이다. 웨징 부재(34)는 평행한 그루브(24, 25)들 중 적어도 하나 내로 웨징 부재를 슬라이딩시킴으로써 설치된다. 웨징 부재(34)는 심(32)에 대해 보유 리플 스프링(33)을 압축시키고 심(32)은 상부 스테이터 코일(26)에 대해 압축되어, 전기자 슬롯(20)의 반경 방향 내측에서 스테이터 코일(26, 28)을 꽉 조이게 고정시킨다. 다른 실시예에서는, 보유 리플 스프링(33)이 심(32)없이 웨징 부재(34)와 절연 스테이터 코일(26) 사이에 배치될 수 있다.

시간이 지남에 따라, 보유 리플 스프링(33)이 탄성을 잃어, 웨징 부재(34)가 느슨해지고 코일(26, 28)이 진동을 일으킬 수 있다. 코일(26, 28)의 이러한 진동으로 인해 코일(26, 28)이 손상되고 코일 절연(30)이 파괴될 수 있다. 따라서, 이러한 사고가 발생하기 전에 교정 작업의 필요성을 식별하기 위해 보유 조립체(29)의 검사가 요망된다.

도 4에 도시되는 바와 같이, 본 발명에서는 보유 조립체를 검사하기 위해 시각적 검사 장치(46)가 제공된다. 시각적 검사 장치(46)는 보유 조립체(29)의 형태를 취할 수 있는 보유 조립체의 적어도 하나의 이미지를 획득하기 위한 광학 소자(48)를 포함한다. 일 실시예에서, 광학 소자(48)는 보어스코프(borescope)일 수 있다. 시각적 검사 장치(46)가 보유 조립체(29)를 검사하는 데 사용될 경우, 광학 소자(48)는 스테이터(12)의 코어(21)를 구성하는 두개의 스테이터 적층체(23) 사이의 슬롯(19) 내로 삽입가능하고, 보유 조립체(29)의 측면을 향해 지향가능하다(도 3 참조).

도 4에 도시되는 바와 같이, 시각적 검사 장치(46)는 커플러(51)를 통해 컴퓨터 시스템(49)에 링크된다. 도시되는 바와 같이, 컴퓨터 시스템(49)은 서로 작동가능하게 연결되는 프로세서(61), 메모리(53), 그리고 입/출력(I/O) 인터페이스(63)들을 포함한다. 더욱이, 컴퓨터 시스템(49)은 디스플레이(50), 외부 입/출력 소자/리소스(57), 그리고 저장 유닛(59)과 통신하는 것으로 도시된다. 디스플레이(50)는 광학 소자(48)에 의해 획득한 보유 조립체(29)의 이미지를 디스플레이한다. 입/출력 소자(57)들은 마우스, 키보드, 조이스틱, 또는 그외 다른 선택 소자와 같은 임의의 유형의 사용자 입력 소자를 포함할 수 있다. 일반적으로, 프로세서(61)는 컴퓨터 시스템(49)의 기능들을 제공하는 컴퓨터 프로그램 코드를 실행한다. 소자 컨트롤러(55), 측정기(56), 연산기(58), 스프링 하중 결정기(60), 웨징 부재 밀착성 결정기(62), 비교기(64), 그리고 추정기(66)를 포함하는 이러한 모듈들은 메모리(53) 및/또는 저장 유닛(59)에 저장되고, 본 발명에서 기재된 바와 같은 본 발명의 기능 및/또는 단계들을 실행한다. 메모리(53) 및/또는 저장 유닛(59)은 하나 이상의 물리적 위치에 배치되는 다양한 종류의 데이터 저장 매체들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이와 같은 범주에서, 저장 유닛(59)은 자기 디스크 드라이브나 광학 디스크 드라이브와 같은 하나 이상의 저장 소자를 포함할 수 있다. 더욱이, 도 4에 도시되지 않은 하나 이상의 추가적인 구성요소들이 컴퓨터 시스템(49)에 포함될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 하나 이상의 외부 소자(57), 디스플레이(50), 및/또는 저장 유닛(59)이, 도시된 것과 같이 외부에 구성되지 않고, 컴퓨터 시스템(49) 내에 구성될 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 컴퓨터 시스템(49)은 보유 리플 스프링(33)에 의해 부여되는 힘에 대한 반응력을 제공하는 보유 리플 스프링과 직접 접촉하는 표면들 사이의 거리(52)(도 3)를 측정하기 위한 측정기(56)를 포함한다. 일 실시예에서, 이 두 표면들은 웨징 부재(34)와 심(32)의 표면들이다. 보유 리플 스프링(33)과 절연 코일(26) 사이에 심(32)을 포함하지 않는 실시예에서는 절연 코일(26)의 반경방향 외측 표면과 웨징 부재(34) 사이의 거리(52)가 측정된다.

측정기(56)는 이미지에 나타난 특징부들의 에지를 구획하는 컴퓨터-기반 이미지 분석 알고리즘을 포함할 수 있다. 측정기(56)는 이미지 상의 한 쌍의 위치(35)를 정할 수 있는, 디스플레이(50) 상에 디스플레이되는 온-스크린 위치 선택기와, 선택된 위치들 사이의 선형 거리를 결정하기 위한 적절한 로직(예를 들어, 소프트웨어 및/또는 회로)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 로직은 광학 소자(48)의 컴퓨터 제어부 내로 임베딩될 수 있다. 다른 실시예에서는 이러한 로직이, 광학 소자(48)(도 4)에 의해 수집되는 이미지들을 수신하는 컴퓨터(49) 상의 메모리(53)에 배치될 수 있다. 수집 및 측정에 이어, 이미지 데이터가 기록되고, 보고되며, 메모리(53) 및/또는 저장 유닛(59)에 저장된다.

컴퓨터 시스템(49)은 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형(remaining deflection)을 연산하기 위한 연산기(58)를 더 포함한다. 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형은 보유 리플 스프링(33)의 현 위치와, 완전히 압축된 상태에서의 보유 리플 스프링(33)의 위치 사이의 거리 또는 변위의 크기에 해당한다. 잔존 변형은 보유 리플 스프링(33)의 두께(54)와 거리(52) 사이의 차이를 발견함으로써 연산될 수 있다. 보유 리플 스프링(33)의 두께(54)는 측정기(56)에 의해 측정될 수도 있고, 구성 단계에서 또는, 사전 측정을 통해 알려진 특성 값일 수도 있다.

컴퓨터 시스템(49)은 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형과, 알려진 하중 대 변형 상관 관계에 기초하여, 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중의 값을 힘 단위로 결정하기 위한 스프링 하중 결정기(60)를 더 포함한다. 알려진 하중 대 변형 상관 관계는 하중 대 변형 곡선의 형태를 취할 수 있다. 이러한 하중 대 변형 곡선은 시판되고 있는 보유 리플 스프링(33)의 기술적 데이터 특성으로 쉽게 얻을 수 있다. 컴퓨터 시스템(49)은 단위 길이당 힘의 단위로 웨징 부재(34)의 밀착성을 결정하기 위한 웨징 부재 밀착성 결정기(62)를 더 포함한다. 웨징 부재(34)의 밀착성은 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을 웨징 부재(34)의 길이로 나눔으로써 연산될 수 있다. 따라서, 웨징 부재(34)의 밀착성이 단위 길이당 힘 단위로 표현될 수 있다.

컴퓨터 시스템(49)은 결정된, 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을, 보유 조립체(29)에 대한 설계 요구값과 비교하는 비교기(64)를 더 포함한다. 그후 보유 리플 스프링 하중 값이 보유 조립체(29)에 대한 설계 요구값을 넘을 것으로 예상될 때까지 추정된 잔여 작동 시간과 일련의 비교 결정들 사이의 보유 리플 스프링 힘의 감소에 기초하여, 추정기가 잔여 안전 작동 시간을 추정할 수 있다.

도 4에 도시되는 일 실시예에서, 시각적 검사 장치(46)는 스테이터(12)의 시각적 검사를 위한 광학 소자(48)의 설치 및 배치를 위한 로봇 조작기(68)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로봇 조작기(68)는 미니어처 에어 갭 검사 크롤러(miniature air gap inspection crawler)일 수 있고, 트랙터 섹션(tractor section)(70), 트랙터 섹션(70)에 고정되는 마스트 섹션(mast section)(72), 그리고 마스트 섹션(72)에 고정되는 검사 헤드 섹션(74)을 포함할 수 있다.

로봇 조작기(68)를 이용함으로써, 시각적 검사 장치(46)가 스테이터(12)의 보유 조립체(29)를 동일 위치에서 검사할 수 있고, 로터(14)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 스테이터(12) 내에 설치된 상태를 유지할 수 있다. 대안으로서, 로터(14)가 제거될 때, 발전기(10)의 정밀 검사(overhaul) 중이나 조립 중에 보유 조립체(29)를 점검할 수 있다. 로봇 조작기(68)는 조작자에 의해 스테이터(12)의 길이를 따라 안내되어, 보유 조립체(29)들을 검사하게 된다. 로봇 조작기(68)와 컴퓨터 시스템(49) 사이에서 커플러(51)를 통해 전기 신호가 전송되어 로봇 조작기(68)의 배치를 제어할 수 있다. 커플러(51)는 전기 케이블, 무선 송신, 또는 그외 다른 잘 알려진 통신 경로일 수 있다. 로봇 조작기(68) 상의 광학 소자(48)로부터의 출력 신호들 역시 로봇 조작기(68)와 컴퓨터 시스템(49) 사이에서 커플러(51)를 통해 전송될 수 있다.

다른 실시예에서, 시각적 검사 장치(46)가 스테이터(12)의 코어 내에 설치될 수 있다. 스테이터 코어(21)는 다이나모일렉트릭 머신의 작동 중 시각적 검사 장치(46)를 하우징하기 위해 스테이터의 일 단부에 위치하는 포트를 더 포함할 수 있다. 시각적 검사 장치(46)는 보유 조립체의 작동 중 검사를 위해, 슬롯(19) 내에 배치되어 스테이터 치형부(22)에 직접 장착될 수 있다. 이러한 실시예에서, 보유 조립체(29)의 수집된 이미지들이 커플러(51)를 통해 컴퓨터 시스템(49) 및 측정기(56)에 전송될 수 있다.

다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체(29)를 시각적으로 검사하는 방법이 또한 제공된다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 광학 소자(48)가 스테이터(12)의 코어(21) 내에 배치될 수 있다. 광학 소자(48)는 적어도 두개의 코어 적층체(23) 사이에서 에어 벤트 슬롯(19) 내에 배치되고, 보유 조립체(29)의 측면을 향해 지향된다(도 2 및 도 3 참조).

광학 소자(48)를 이용하여, 보유 조립체(29)의 이미지를 획득하여 디스플레이(50)로 송신한다. 웨징 부재(34)와 심(32) 사이의 거리가 본 발명에서 기재된 바와 같이 이미지를 이용하여 측정되며, 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형이 연산된다. 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형은 보유 리플 스프링(33)의 두께(54)와 거리(52) 사이의 차이와 동일하다. 잔존 변형을 이용함으로써, 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형과, 알려진 하중 대 변형 상관 관계를 이용하여, 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중 값이 힘 단위로 결정될 수 있다. 알려진 하중 대 변형 상관 관계는 하중 대 변형 곡선의 형태를 취할 수 있고, 시판되고 있는 보유 리플 스프링(33)의 기술적 데이터 특성으로 쉽게 얻을 수 있다. 그후, 결정된 보유 리플 스프링 하중 값을 주어진 보유 조립체(29)에 대한 설계 요구값과 비교하여, 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중의 적합성을 결정할 수 있다.

보유 리플 스프링(33)에 대한 하중의 값이 발전기(10)의 잔여 안전 작동 시간을 추정하는 데도 사용될 수 있다. 일련의 시간 지점들에서 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을 결정하고, 각각의 시간 지점들에서 결정되는 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을 비교한 후, 보유 리플 스프링 하중의 감소를 결정함으로써, 잔여 안전 작동 시간이 추정될 수 있다. 보유 리플 스프링 하중이 감소하였을 때, 보유 리플 스프링 하중 값이 보유 조립체(29)에 대한 설계 요구 파라미터를 넘어서기 전에 잔여 작동 시간을 추정할 수 있다. 잔여 작동 시간 결정이 부분적으로, 인접한 웨징 부재(34)들의 밀착성을 기반으로 할 수도 있다.

앞서 제시한 바와 같이, 보유 조립체의 이미지를 획득하기 위해, 광학 소자(48)가 적어도 두개의 적층체(23) 사이의 슬롯(19) 내에서, 스테이터(12)의 코어(21)에 배치된다. 미니어처 에어 갭 검사 크롤러와 같은 로봇 조작기(68)가 보유 조립체(29)의 동 위치 검사를 위해 광학 소자(48)를 배치하는 데 사용되어, 검사 중 로터(14)가 스테이터(12) 내에 설치된 상태를 유지할 수 있다. 로봇 조작기(68)는 발전기(10)의 보유 링(18) 둘레로 시각적 검사 장치(46)의 원주 운동을 제공하는 트랙터 섹션(70)을 포함할 수 있다. 보유 링(18)은 복수의 트랙(76)을 포함할 수 있고, 이러한 트랙(76)들을 따라 트랙터 섹션(70)이 로봇 조작기(68)를 이동시킬 수 있다. 로봇 조작기는 트랙터 섹션(70)에 고정되는 마스트 섹션(72)을 더 포함한다. 일 실시예에서, 광학 소자(48)가 보어스코프일 수 있다.

여기서 사용되는 "제 1", "제 2", 등의 용어는 어떤 순서나 양, 중요성을 표시하는 것이 아니라, 일 요소를 다른 일 요소와 구분하기 위해 사용되며, 본 발명에서 사용되는 "일", "하나"는 양적 제한사항을 표시한다기 보다는 참조되는 아이템들 중 적어도 하나의 존재를 표시하는 것이다. 양과 관련하여 사용되는 "약"이라는 용어는 명시된 값을 포함함은 물론이고, 전후관계에 의해 지시되는 범위를 가진다(예를 들어, 특정 양의 측정치와 관련된 오차 정도를 포함한다). 본 발명에서 사용되는 접미사 "(들)"은 이 접미사가 표현하는 용어들이 단수일 수도 있고 복수일 수도 있는 것을 의미하며, 따라서, 해당 용어를 하나 이상 포함함을 의미한다(예를 들어, "금속(들)"은 하나 이상의 금속을 포함한다). 본 발명에 개시되는 범위들은 포괄적인 것으로서, 독립적으로 조합가능하다(예를 들어, "최대 25 mm, 또는, 좀더 구체적으로, 약 5 mm 내지 약 20 mm"는 모든 종료점들을 포함하며 "약 5 mm 내지 약 25 mm"의 범위 내 모든 중간값들을 포함한다. "소자"라는 표현은 본 발명에 따른 시각적 검사 장치의 구성요소들을 표현하기 위해 사용된 것으로서, 통상적으로 사용되는 반도체 디바이스, 등의 작은 부재를 의미하는 것이 아니다(예를 들어, "입/출력 소자"는 통상적으로 "입/출력 장치"로 사용되나, 본 발명에서는 시각적 검사 장치와의 구분을 위해 "입/출력 소자"로 기재하였다).

다양한 실시예들이 본 발명에서 설명되고 있으나, 이에 대한 요소들의 다양한 결합, 변경, 또는 개선이 당업자들에 의해 이루어질 수 있으며, 또한 본 발명의 범위 내에 있다는 것을 명세서로부터 이해할 수 있을 것이다. 추가적으로, 특정 상황이나 물질을 본 발명의 본질적 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명의 가르침에 채택할 수 있도록 여러가지 수정이 이루어질 수 있다. 본 발명에서 설명된 보유 조립체(29)에 추가하여, 시각적 검사 장치(46)가 발전기(10)의 다른 구성요소들을 검사하는 데도 사용될 수 있다. 더욱이, 보유 조립체(29)가 스테이터 웨지 조립체(도 2 내지 도 3)로 설명되었으나, 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다른 실시예들도 시각적으로 검사될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 발명의 실행을 위해 고려된 최적 모드로 개시된 특정 실시예에 제한되어서는 안되며, 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

10 : 발전기 12 : 스테이터
14 : 로터 16 : 반경방향 갭
18 : 보유 링 19 : 에어 벤트 슬롯
20 : 전기자 슬롯 21 : [스테이터(12)]의 코어
22 : 스테이터 치형부 23 : 적층체
24, 25 : 축방향 연장 그루브의 쌍 26, 28 : 스테이터 코일
29 : 보유 조립체 30 : 절연층
32 : 심 33 : 보유 리플 스프링
34 : 웨징 부재 36, 38 : 측부 리플 스프링
40, 42 : 측부 심 44 : [웨징 부재(34)의] 경사 에지
46 : 시각적 검사 장치 48 : 광학 소자
49 : 컴퓨터 시스템 50 : 디스플레이
51 : 커플러 52 : 거리
53 : 메모리 54 : [보유 리플 스프링(33)의] 두께
55 : 소자 컨트롤러 56 : 측정기
57 : 입/출력 소자 58 : 연산기
59 : 저장 유닛 60 : 스프링 하중 결정기
61 : 프로세서 62 : 웨징 부재 밀착성 결정기
63 : 입/출력 소자 인터페이스 64 : 비교기
66 : 추정기 68 : 로봇 조작기
70 : 트랙터 섹션 72 : 마스트 섹션
74 : 검사 헤드 섹션 76 : 트랙

Claims

다이나모일렉트릭 머신(10)의 보유 조립체(29)를 검사하는 장치(46)에 있어서,
보유 조립체(29)의 적어도 하나의 이미지를 획득하기 위한 광학 소자(48)로서, 상기 광학 소자(48)는 두개의 스테이터 코어 적층체(23)들 사이의 슬롯(19) 내로 삽입가능하고 보유 조립체(29)의 측면을 향해 지향가능하며, 상기 보유 조립체(29)는 적어도 웨징 부재(34), 심(32), 및 웨징 부재(34)와 심(32) 사이의 보유 리플 스프링(33)을 포함하는, 상기 광학 소자(48)와,
상기 광학 소자(48)에 의해 획득되는 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이(50)와,
상기 웨징 부재(34)와 상기 심(32) 사이의 거리를 측정하기 위한 측정기(56)를 포함하는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 광학 소자(48)가 보어스코프(borescope)를 포함하는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형을 연산하기 위한 연산기(58)를 더 포함하며, 상기 잔존 변형은 웨징 부재(34)와 심(32) 사이의 거리(52)와, 보유 리플 스프링(33)의 두께(54) 사이의 차이와 동일한
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 보유 리플 스프링(33)의 두께(54)는 상기 측정기(56)에 의해 측정되는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 보유 리플 스프링(33)의 잔존 변형과, 알려진 하중 대 변형 상관 관계에 기초하여, 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을 힘 단위로 결정하기 위한 스프링 하중 결정기(60)를 더 포함하는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 5 항에 있어서,
단위 길이당 힘 단위로 웨징 부재(34)의 밀착성을 결정하기 위한 웨징 부재(34) 밀착성 결정기(62)를 더 포함하며, 상기 밀착성은 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을 웨징 부재(34)의 길이로 나눈 값과 동일한
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중을 보유 조립체(29)의 설계 요구값과 비교하기 위한 비교기(64)를 더 포함하는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 7 항에 있어서,
잔여 안전 작동 시간을 추정하기 위한 추정기(66)를 더 포함하며, 상기 잔여 안전 작동 시간은, 상기 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중이 보유 조립체(29)의 설계 요구값을 초과할 때까지 남아있는 추정된 작동 시간과, 일련의 결정들 사이에서의 보유 리플 스프링(33)에 대한 하중의 감소에 기초하여 결정되는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
광학 소자(48)를 배치하기 위한 로봇 조작기(68)를 더 포함하며,
상기 로봇 조작기(68)는,
트랙터 섹션(70)과,
상기 트랙터 섹션(70)에 고정되는 마스트 섹션(72)과,
상기 마스트 섹션(72)에 고정되며, 상기 광학 소자를 포함하는 검사 헤드 섹션(74)을 포함하는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 보유 조립체(29)는 본래의 설치 위치에서 검사되는
다이나모일렉트릭 머신의 보유 조립체 검사 장치.