WO2021124515A1 - 回転電機の検査装置および回転電機の検査方法 - Google Patents

回転電機の検査装置および回転電機の検査方法 Download PDF

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WO2021124515A1
WO2021124515A1 PCT/JP2019/049829 JP2019049829W WO2021124515A1 WO 2021124515 A1 WO2021124515 A1 WO 2021124515A1 JP 2019049829 W JP2019049829 W JP 2019049829W WO 2021124515 A1 WO2021124515 A1 WO 2021124515A1
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WO
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wedge
reaction force
electric machine
deformation
rotary electric
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PCT/JP2019/049829
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French (fr)
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紀彦 葉名
秋吉　雅夫
大智 後藤
一晃 小倉
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三菱電機株式会社
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Priority to DE112019007979.4T priority patent/DE112019007979T5/de
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/32—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring the deformation in a solid
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • G01B11/165—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of a grating deformed by the object
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines

Definitions

  • This application relates to an inspection device for a rotary electric machine and an inspection method for a rotary electric machine.
  • the coil holding structure of the stator of the rotary electric machine is composed of a wedge that comes into contact with the stator core to prevent the coil from coming off, and a ripple spring installed between the wedge and the coil.
  • This ripple spring is installed to prevent the coil from vibrating due to the electromagnetic excitation force generated in the coil during operation of the rotary electric machine, and is assembled in a bent shape so as to generate a constant holding force.
  • the deflection of the ripple spring is reduced due to the dimensional change of the resin material such as the coil main insulating portion over time, and the holding force is lowered. Therefore, the amount of decrease in the holding force of the ripple spring is monitored by periodical loosening inspection of the wedge.
  • a method of inspecting the looseness of the stator wedge due to the decrease in the holding force of the ripple spring there is a method of measuring the reaction force of the spring by regular inspection and monitoring the amount of decrease in the reaction force.
  • a coil fixing member having a waveform made of an elastic body shown in Patent Document 1 is arranged on a stator coil, and a wedge provided with a monitoring slit is arranged corresponding to the maximum wave height portion of the coil fixing member. Therefore, the sensor unit of the optical displacement detector is arranged at the position of the rotor facing the monitoring slit of the wedge so that the spring pressure signal of the coil fixing member during operation can be constantly monitored.
  • Conventional rotary electric machine inspection devices and rotary electric machine inspection methods change the wedge or its support structure to install a sensor for detecting looseness, which may reduce the strength of the wedge or its support structure. ..
  • the present application discloses a technique for solving the above-mentioned problems, does not require structural changes, and can perform inspection without increasing the number of processes. Inspection device for rotary electric machine and inspection of rotary electric machine. The purpose is to get a method.
  • the inspection device for rotary electric machines disclosed in the present application is A stator having a wedge that fixes the windings arranged in the slots formed in the radial inside of the ring-shaped core via a spring or with a spring function, and the radial inside of the stator.
  • An inspection device for a rotating electric machine which inspects a rotating electric machine provided with rotors arranged at predetermined intervals.
  • the relationship between the reaction force of the spring or the wedge on the surface to be inspected of the wedge and the deformation distribution of the wedge from the shape of the surface to be inspected input to the input unit is acquired as a deformation reaction force relationship.
  • the inspection method for rotary electric machines disclosed in the present application is as follows.
  • the inspection method of a rotary electric machine which inspects a rotary electric machine provided with rotors arranged at predetermined intervals.
  • the relationship between the reaction force of the spring or the wedge on the surface to be inspected of the wedge and the deformation distribution of the wedge from the shape of the surface to be inspected input in the input step is acquired as a deformation reaction force relationship.
  • Relationship memory steps to remember A measurement step for measuring the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge, and It includes an estimation step for estimating an estimated reaction force from the measured deformation distribution and the deformation reaction force relationship.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the structure of the rotary electric machine and the inspection apparatus of the rotary electric machine according to Embodiment 1. It is a schematic diagram which shows the structure of the cross section perpendicular to the axial direction of the stator core shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the cross section of the TT line perpendicular to the circumferential direction of the stator core shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the cross section perpendicular to the axial direction of the slot shown in FIG. It is a perspective view which shows the internal structure of the slot shown in FIG. It is a top view which shows the structure of the wedge in the slot shown in FIG. FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of a wedge in the slot shown in FIG. It is a block diagram which shows the structure of the inspection apparatus of the rotary electric machine shown in FIG. It is a flowchart which shows the inspection method of the inspection apparatus of the rotary electric machine shown in FIG. It is a flowchart which shows the inspection method of the inspection apparatus of the rotary electric machine shown in FIG. It is a flowchart which shows the inspection method of the inspection apparatus of the rotary electric machine shown in FIG. It is a figure which showed the structure of the wedge, the spring, and the stator core in the slot shown in FIG. It is a figure which modeld and showed the structure shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11A It is a graph which showed the relationship between the measurement position and the amount of deformation on the inspection target surface of the wedge shown in FIG. 11A. It is an equation which showed the deformation reaction force relation in Embodiment 1. It is a figure which showed the structure of the wedge, the spring, and the stator core in the slot shown in FIG. It is a figure which modeled and showed the structure shown in FIG. 12A. It is a graph which showed the relationship between the measurement position and the amount of deformation on the inspection target surface of the wedge shown in FIG. 12A. It is a block diagram which shows the structure of the inspection apparatus of the rotary electric machine in Embodiment 1. FIG. It is a flowchart which shows the inspection method of the inspection apparatus of a rotary electric machine in Embodiment 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 15A. It is a graph which showed the relationship between the measurement position and the amount of deformation on the inspection target surface of the wedge shown in FIG. 15A. It is an equation which showed the deformation reaction force relation in Embodiment 2. It is a flowchart which shows the inspection method of the inspection apparatus of a rotary electric machine in Embodiment 3. It is a figure which showed the structure of the wedge, the spring, and the stator core in the slot shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 17A.
  • each direction in the rotary electric machine 100 is shown as a circumferential direction X, an axial direction Z, a radial direction Y, an outer YO in the radial direction Y, and an inner YI in the radial direction Y, respectively. Therefore, other parts such as the stator 3 and the rotor 4 of the rotary electric machine 100 will also be described by showing each direction with reference to these directions.
  • the rotary electric machine 100 to be inspected shows an example of a turbine generator that obtains rotational force from a turbine as a prime mover.
  • the inspection target surface 50 of the stator 3 is the inspection target surface 50 of the wedge 34.
  • strain will be mainly described as an example.
  • a digital image correlation method will be described as an example. The cases of other examples will be described as appropriate.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an inspection device for a rotary electric machine according to the first embodiment and a rotary electric machine to be inspected.
  • FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the stator core (hereinafter referred to as a core) of the rotary electric machine shown in FIG. 1 perpendicular to the axial direction Z.
  • FIG. 2 shows the slots in the core, here showing the orientation of the structure in the slots in a cylindrical coordinate system.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a cross section perpendicular to the circumferential direction X of the core of the rotary electric machine shown in FIG. 1 (line TT in FIG. 2).
  • FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of the cross section perpendicular to the axial direction of the slot shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the internal configuration of the slot shown in FIG. 6A and 6B are views showing the structure of the wedge in the slot
  • FIG. 6A is a plan view showing the structure of the wedge
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing the structure of the wedge.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the inspection device of the rotary electric machine shown in FIG. 8 to 10 are flowcharts showing an inspection method of the inspection device of the rotary electric machine shown in FIG. 7.
  • the rotary electric machine 100 includes a frame 1, a gas cooler 2, a stator 3, and a rotor 4 housed in the frame 1.
  • a refrigerant for removing heat generated by power generation, for example, a cooling gas is circulated in the frame 1, and the gas cooler 2 cools the refrigerant.
  • the stator 3 includes a stator core 31 (hereinafter referred to as a core 31) 31 and a winding 36.
  • the core 31 has a cylindrical shape and is fixedly installed in the frame 1.
  • a plurality of slots 33 are formed on the outer YO of the core 31 in the radial direction Y.
  • a winding 36 is housed in each slot 33 of the core 31.
  • a wedge 34 is installed on the winding 36 in each slot 33 via a spring 35.
  • a plurality of wedges 34 are installed in each of the slots 33 in the axial direction Z. The wedge 34 is assembled so that the winding 36, which is a structure in the slot 33 of the core 31, does not come out.
  • a part of the winding 36 is pulled out from both ends of the core 31 in the axial direction Z to form the coil end portion 32A.
  • a main lead (not shown) extending to the outside of the frame 1 is connected to one of the coil end portions 32A of both ends in the axial direction Z.
  • the electric power generated by the rotary electric machine 100 is taken out to the outside through the main lead.
  • the rotor 4 has a pair of rotating shafts 41, a rotor core 42, and holding rings 43A and 43B.
  • the rotor 4 is installed on the outer YO of the stator 3 in the radial direction Y at predetermined intervals.
  • the pair of rotating shafts 41 are provided so as to sandwich the rotor core 42.
  • the axes of the pair of rotating shafts 41 and the axes of the rotor core 42 coincide with each other.
  • the axial direction Z parallel to the axial center of the pair of rotating shafts 41 and the rotor core 42 is the same as the axial direction Z of the rotary electric machine 100.
  • the radial direction Y centered on the axis of the pair of rotating shafts 41 and the rotor core 42 is the same as the radial direction Y of the rotary electric machine 100.
  • the circumferential direction X centered on the axis of the pair of rotating shafts 41 and the rotor core 42 is the same as the circumferential direction X of the rotary electric machine 100.
  • the pair of rotating shafts 41 are rotatably supported by bearings provided on the frame 1.
  • the rotor 4 is rotated relative to the stator 3 by a prime mover (not shown), in this example a turbine.
  • the core 31 and the winding 36 are located outside YO in the radial direction Y of the rotor core 42, and a current is generated in the winding 36 by receiving the magnetic flux generated by the rotor core 42.
  • the holding rings 43A and 43B are attached to one end and the other end of the rotor core 42 in the axial direction Z, respectively, and are exposed to the outside of the core 31, respectively.
  • the inspection device 220 (hereinafter referred to as the inspection device 220) of the rotary electric machine 100 is connected to the image pickup devices 210A and 210B, the drive devices 211A and 211B, and the display device 240, respectively. ..
  • the image pickup devices 210A and 210B are arranged in the frame 1 of the rotary electric machine 100.
  • the imaging devices 210A and 210B image the wedge 34 having the inspection target surface 50, generate image data of the inspection target surface 50, and transmit the generated image data to the inspection device 220.
  • the drive devices 211A and 211B move the image pickup devices 210A and 210B in the axial direction Z in the space between the rotor core 42 and the core 31 in the radial direction Y in the frame 1.
  • the image pickup device 210A is provided on the outer side YO of the core 31 in the radial direction Y, and images the core 31 while being moved in the axial direction Z by the drive device 211A.
  • the image pickup device 210B is provided on the outer side YO of the core 31 in the radial direction Y, and images the core 31 while being moved in the axial direction Z by the drive device 211B.
  • the image pickup devices 210A and 210B image the core 31 in a specific initial period, and transmit the generated image data as the initial image data to the inspection device 220.
  • the initial period refers to, for example, a period before the wedge 34 is assembled to the core 31, that is, a period in which no force is applied to the wedge 34.
  • the imaging devices 210A and 210B image the core 31 during a predetermined inspection period, and transmit the generated image data to the inspection device 220 as inspection image data.
  • the inspection period is, for example, a period defined to arrive at a fixed cycle after the start of operation of the rotary electric machine 100, or as the elapsed time from the start of operation of the rotary electric machine 100 becomes longer.
  • the inspection device 220 generates a change in the strain distribution on the inspection target surface 50 as a strain deformation distribution by a digital image correlation method based on the inspection image data generated by the imaging devices 210A and 210B.
  • the digital image correlation method is a method in which the inspection target surface 50 is imaged before and after the deformation of the inspection target surface 50, and the displacement amount and the displacement direction are simultaneously obtained on the inspection target surface 50 from the brightness distribution of the obtained digital image data.
  • the strain deformation distribution includes the displacement amount and the displacement direction on the surface to be inspected 50.
  • the display device 240 displays various information generated by the inspection device 220.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a cross section perpendicular to the axial direction Z of the slot 33.
  • a winding 36 through which an output current flows is installed in the slot 33.
  • the winding 36 vibrates due to the electromagnetic excitation force generated by the current flowing through the winding 36. Therefore, in order to hold the winding 36 so as not to move due to this vibration, a spring 35 and a retaining wedge 34 are installed in the slot 33.
  • the winding 36 is composed of a conductor 37 and an insulating portion 38.
  • the insulating portion 38 is made of a resin material.
  • FIG. 5 is a perspective view of the slot 33.
  • the spring 35 has a wavy shape in the axial direction Z, and when the wedge 34 is assembled, the spring 35 is crushed and assembled together, so that the winding 36 is held by the reaction force from the core 31.
  • FIG. 6 is a schematic view of the wedge 34.
  • a random pattern is applied to the portion of the wedge 34 on the rotor 42 side of the rotary electric machine 100, excluding the portion that is in contact with the core 31 and cannot be seen from the rotor 42 side of the rotary electric machine 100, to form the inspection target surface 50. Will be done.
  • the random pattern is formed on the entire surface of the surface to be inspected 50 in the circumferential direction X and the axial direction Z. This random pattern may be formed by pasting a sheet on which the pattern is created, instead of the coating method. This random pattern may be formed on all wedges 34 in the core 31 shown in FIG.
  • the strain of the wedge 34 changes significantly, and imaging can be easily performed by the imaging devices 210A and 210B. Further, by randomly forming a pattern like a random pattern, the accuracy of measuring the strain is improved, and the direction of the strain to be measured can be freely determined.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the inspection device 220.
  • the inspection device 220 includes a control unit 221 and an acquisition unit 222, a first storage unit 223, a generation unit 224, an inspection unit 225, a second storage unit 226, an input unit 227, and a relational storage unit 228. It includes a unit 229, a determination unit 230, a determination unit 231 and a measurement unit 20.
  • the control unit 221 controls the imaging devices 210A and 210B and the driving devices 211A and 211B so as to image the inspection target surface 50 during the initial period and the preset inspection period.
  • the acquisition unit 222 acquires the initial image data transmitted from the image pickup devices 210A and 220B and the inspection image data after that, and outputs each image data to the first storage unit 223 and the generation unit 224.
  • the first storage unit 223 stores the initial image data and the inspection image data given by the acquisition unit 222.
  • the generation unit 224 uses the digital image correlation method to obtain the deformation distribution of the strain of the wedge 34 based on the inspection image data given from the acquisition unit 222 and the initial image data and the inspection image data stored in the first storage unit 223. Generate and output to inspection unit 225.
  • the generation unit 224 compares the initial image data stored in the first storage unit 223 with the inspection image data given by the acquisition unit 222, and based on the difference, before the strain change occurs. A strain deformation distribution representing a change in the strain distribution of the surface 50 to be inspected during the period from to the present time is generated.
  • the generation unit 224 receives the inspection image data in the previous inspection period stored in the first storage unit 223 and the inspection image data in the current inspection period given by the acquisition unit 222. , And based on the difference, the strain deformation distribution showing the change in the strain distribution of the surface 50 to be inspected during the period from the previous inspection period to the current inspection period (hereinafter, the period is referred to as the operation period). May be generated.
  • the degree of change in the strain distribution during each operation period (hereinafter referred to as the degree of strain change) can be obtained based on the strain deformation distribution in each inspection period.
  • the wedge 34 may be determined to be abnormal based on the degree of strain change. For example, when the difference between the degree of strain change in the previous operation period and the degree of strain change in the current operation period exceeds the specified value, it may be determined that an abnormality has occurred in the wedge 34 and the operator may be notified. Further, the inspection device 220 can store the strain deformation distributions generated in each inspection period, and make an abnormality determination based on the comparison of the plurality of strain deformation distributions in the plurality of inspection periods.
  • the second storage unit 226 tends to represent the tendency of the deformation distribution of the strain of the surface 50 to be inspected when the wedge 34 is loosened from the shape information of the rotary electric machine 100 to be inspected and the reference at the time of assembling the wedge 34.
  • Memorize information shows the correspondence between the amount of looseness generated in the wedge 34 and the deformation distribution of the strain in the wedge 34, and is generated based on actual measurement or simulation.
  • the inspection unit 225 measured the measurement result of the inspection target surface 50 of the wedge 34, which was determined not to be a measurement abnormality based on the deformation distribution of the strain given by the generation unit 224 and the tendency information stored in the second storage unit 226. Is output to the estimation unit 229. Therefore, the measurement unit 20 includes an acquisition unit 222, a generation unit 224, an inspection unit 225, a first storage unit 223, and a second storage unit 226.
  • the input unit 227 inputs the condition in a state where no force is applied to the wedge 34, and outputs the condition to the relation storage unit 228.
  • the relation storage unit 228 acquires and stores the deformation reaction force relationship between the deformation distribution of the inspection target surface 50 of the wedge 34 and the reaction force based on the conditions input by the input unit 227.
  • the estimation unit 229 estimates the estimated reaction force from the measurement result of the inspection target surface 50 of the wedge 34 measured by the measurement unit 20 and the deformation reaction force relationship stored in the relationship storage unit 228.
  • the determination unit 230 compares the estimated reaction force estimated by the estimation unit 229 with the reference value to determine the wedge 34, and outputs the determination result to the determination unit 231.
  • the determination unit 231 determines whether or not the wedge 34 is updated from the determination result of the determination unit 230, determines an appropriate operating condition of the rotary electric machine 100, and outputs the determined operating condition to the display device 240.
  • the operating conditions include a time during which the rotary electric machine 100 can continue to operate (hereinafter referred to as an operable time) and an output of the rotary electric machine 100 (hereinafter referred to as an appropriate output).
  • the determination unit 231 can calculate the operable time and the appropriate output from the loosening amount of the wedge 34 and the position where the wedge 34 is generated.
  • the operable time is a time that serves as a guideline for when repairs or parts should be replaced, and is a time during which the rotary electric machine 100 can be stably operated from that point when the rotary electric machine 100 is operated at an appropriate output. Is.
  • the display device 240 displays the operating conditions given by the determination unit 231. By adjusting the rotary electric machine 100 to an appropriate output based on the display of the display device 240, the operator can realize a long life of the rotary electric machine 100 even while limiting the output. In addition, the operator can carry out repairs or parts replacement at an appropriate time based on the displayed operable time.
  • the determination unit 231 may output the determined appropriate output to a control device (not shown) that controls the output of the rotary electric machine 100. In this case, the output of the rotary electric machine 100 can be automatically adjusted to an appropriate output by the control device. Further, the determination unit 231 may output the determined operable time to an alarm device (not shown). In this case, when the operating time of the rotary electric machine 100 approaches or reaches the operable time, the alarm unit issues an alarm (for example, an alarm buzzer). As a result, the operator can easily grasp when to perform repair or parts replacement.
  • an alarm for example, an alarm buzzer
  • At least one such as the deformation distribution of the strain of the measurement result of the measuring unit 20 and the estimated reaction force as the loosening amount of the wedge 34 estimated by the estimating unit 229 may be displayed on the display device 240.
  • the operator can obtain various information by looking at the display of the display device 240.
  • FIG. 11A is a diagram showing the actual configuration of the wedge 34, the spring 35, and the core 31.
  • FIG. 11B is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11C is a graph showing the relationship between the measurement position and the amount of deformation of the wedge 34 shown in FIG. 11A on the inspection target surface 50.
  • FIG. 11D is an equation showing the deformation reaction force relationship in the first embodiment.
  • the wedge 34 is exposed from the slot 33 when the wedge 34 is not loosened or when the loose wedge 34 is replaced.
  • a random pattern (or a graphic pattern) is applied to a predetermined surface to form an inspection target surface 50. It is also possible that the random pattern of the surface 50 to be inspected is formed in advance before the wedge 34 is installed.
  • the initial image data of the inspection target surface 50 in a state where no force is applied to the wedge 34 is imaged by controlling the drive devices 211A and 211B and the image pickup devices 210A and 210B by the control unit 221 and acquired by the acquisition unit 222. It is stored in the first storage unit 223 (step ST1 in FIG. 8). Since the method of acquiring the image data of the inspection target surface 50 of the wedge 34 is the same in the following, the description thereof will be omitted as appropriate.
  • step ST2 it is determined whether or not a predetermined inspection time has arrived due to various factors such as operating time (step ST2 in FIG. 8). If the inspection time has not arrived (NO), step ST2 is repeated.
  • the acquisition unit 222 acquires the inspection image data of the inspection target surface 50 of the wedge 34 and stores it in the first storage unit 223 (step ST3 in FIG. 8). .. Then, the strain analysis process (step ST4 in FIG. 8) is performed on the wedge 34. Then, the operation is repeatedly performed during the inspection period.
  • the generation unit 224 generates information on the strain deformation distribution from the inspection image data acquired by the acquisition unit 222 and the previous inspection image data stored in the first storage unit 223 (step ST11 in FIG. 9). Next, it is determined whether or not there is a change in the strain deformation distribution (step ST12 in FIG. 9). Then, when there is no change (NO), the operation of step ST11 is repeated. If there is a change (YES), the inspection unit 225 determines whether or not the strain deformation distribution is similar to the assumed strain deformation distribution, that is, the tendency information stored in the second storage unit 226. Judgment (step ST14 in FIG. 9).
  • step ST150 in FIG. 9 If they are not similar (NO), it is output that the measurement is abnormal (step ST150 in FIG. 9). If they are similar (YES), the estimation unit 229 estimates the estimated reaction force as the loosening amount of the wedge 34 based on the measurement result of the measurement unit 20 (step ST15 in FIG. 9). Next, the determination unit 230 compares the estimated reaction force of the wedge 34 with the preset reference value, and if it is equal to or more than the reference value, determines that the wedge 34 has not loosened, that is, is good, and determines that the wedge 34 is good. If it is less than the value, it is determined that the wedge 34 is loose, that is, it is defective (step ST16 in FIG. 9). Next, based on the result determined in step ST16, the operating conditions of the rotary electric machine 100 are determined and output to the display device 240 (step ST17 in FIG. 9).
  • the measurement unit 20 acquires the measurement result of the measurement deformation distribution of the inspection target surface 50 of the wedge 34 (step ST19 in FIG. 10, measurement step). Specifically, as the measurement deformation distribution, the distribution of strains at two or more points on the inspection target surface 50 of the wedge 34 is measured. For example, it is a value of the amount of deformation of Y1, Y2, and Yn (n is an integer of 2 or more) at each measurement position of the wedge 34 shown in FIG. 11C.
  • step ST18 in FIG. 10, input step information on the shape of the surface 50 to be inspected when no force is applied to the wedge 34 and the shape of the wedge 34 is input from the input unit 227 (step ST18 in FIG. 10, input step). That is, the information of the actual shape of FIG. 11A is input.
  • the relationship storage unit 228 models the contact portion 300 between the core 31 and the wedge 34, and models the position where the reaction force F of the spring 35 is applied to the model. For example, as shown in FIG. 11B, the wedge 34 is made into a two-dimensional model while the reaction force F is constant in the axial direction Z of the actual wedge 34 (FIG. 11A). Then, with the contact portion 300 between the wedge 34 and the slot 33 as a constraint condition, the range in which the reaction force F is applied to the wedge 34 is reflected in the model as the range in which the load is applied.
  • the above model is solved by numerical analysis such as strength of materials or finite element method, and the deformation reaction force relationship between the deformation distribution (Y1, Y2, ... Yn) of the inspection target surface 50 shown in FIG. 11D and the reaction force F is obtained. It is acquired and stored in the relationship storage unit 228 (step ST20 in FIG. 10, relationship storage step).
  • relationship storage unit 228 step ST20 in FIG. 10, relationship storage step.
  • the present invention is not limited to this, and it is conceivable to obtain it experimentally. Further, since this is the same in the following embodiments, the description thereof will be omitted.
  • the reaction force F of the spring 35 is estimated from the deformation reaction force relationship (FIG. 11D) stored in step ST20 and the measurement result in step ST19, and is output as an estimated reaction force.
  • the estimation unit 229 uses the measured deformation distribution of the inspection target surface 50 of the wedge 34 in step ST19, where the deformation amounts Y1, Y2, and Yn at three measurement positions are used, and the deformation reaction stored in step ST20.
  • a force relationship is set, and the reaction force F is estimated as an estimated reaction force (step ST21 in FIG. 10, estimation step).
  • FIG. 11C as shown in the deformation reaction force relationship between the deformation distribution (Y1, Y2 ... Yn) of the surface to be inspected 50 and the reaction force F of the spring 35, the measurement position and the amount of deformation of the strain
  • the reaction force F is estimated from the deformation reaction force relationship.
  • FIG. 12A is a diagram showing the configuration of the actual wedge 34, spring 35, and core 31 in the slot 33 shown in FIG.
  • FIG. 12B is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 12A.
  • FIG. 12C is a graph showing the relationship between the measurement position and the amount of deformation of the wedge 34 shown in FIG. 12A on the inspection target surface 50.
  • the measurement point of the inspection target surface 50 of the wedge 34 which maximizes the amount of change in strain, is set to the center point XM (center point XM in the circumferential direction X).
  • the two points XE1 (deformation value is YE1) and XE2 (deformation value is YE2) near the contact portion 300 between the deformation value (YM) and the core 31 which is the end of the measurable strain distribution are used as measurement points with high accuracy. You can grasp the distribution. Furthermore, by adding measurement points, the distribution can be grasped more accurately and the estimated reaction force can be estimated accurately. Since this also applies to the following embodiments, the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the deformation distribution of the wedge 34 shows an example of the strain deformation distribution by the digital image correlation method, but the present invention is not limited to this, and for example, the inspection target surface 50 of the wedge 34. Either the displacement or the angular deformation distribution may be used.
  • the parameter for measuring the deformation distribution a parameter that is easy to measure can be selected.
  • the measuring method may be a strain gauge, an optical fiber, a strain sensor, a sampling moire camera, or the like. Since this also applies to the following embodiments, the description thereof will be omitted as appropriate.
  • the inspection device 220 is shown at each part in FIG. 7, but as a matter of course, as shown in FIG. 13, the inspection device 220 has at least a part of its functions. Is feasible if it has a processor 51 realized by software and a memory 52 for storing information. Since this also applies to the following embodiments, the description thereof will be omitted as appropriate.
  • stator having a wedge for fixing the winding via a spring is shown, but the present invention is not limited to this, and the winding is made into a wedge having a spring function. It is also possible to use a stator to be fixed. In that case, it can be performed in the same manner as the spring shown above based on the reaction force of the wedge having a spring function. Since this also applies to the following embodiments, the description thereof will be omitted as appropriate.
  • a stator having a wedge that fixes the windings arranged in the slots formed in the radial inside of the ring-shaped core via a spring or with a spring function, and the radial inside of the stator.
  • An inspection device for a rotating electric machine which inspects a rotating electric machine provided with rotors arranged at predetermined intervals.
  • An input unit for inputting the shape of the surface to be inspected exposed from the slot of the wedge in a state where no force is applied to the wedge.
  • the relationship between the reaction force of the spring or the wedge on the surface to be inspected of the wedge and the deformation distribution of the wedge from the shape of the surface to be inspected input to the input unit is acquired as a deformation reaction force relationship.
  • Relationship memory to memorize and A measuring unit that measures the measured deformation distribution of the surface to be inspected of the wedge, An estimation unit that estimates the estimated reaction force from the measured deformation distribution and the deformation reaction force relationship, A determination unit for determining whether the wedge is loose or not based on the estimated reaction force is provided.
  • the inspection method of a rotary electric machine which inspects a rotary electric machine provided with rotors arranged at predetermined intervals.
  • the relationship between the reaction force of the spring or the wedge on the surface to be inspected of the wedge and the deformation distribution of the wedge from the shape of the surface to be inspected input in the input step is acquired as a deformation reaction force relationship.
  • Relationship memory steps to remember A measurement step for measuring the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge, and It includes an estimation step for estimating an estimated reaction force from the measured deformation distribution and the deformation reaction force relationship. Further, since it is provided with a determination step of determining whether the wedge is loose or not based on the estimated reaction force.
  • the state of the wedge can be shortened without deforming the shape of the wedge and the support structure supporting the wedge, and without disassembling the rotary electric machine. It is possible to inspect efficiently in time. Therefore, the strength of the wedge does not decrease due to factors in the inspection.
  • the measuring unit includes, as a measuring point, the central point of the wedge in the circumferential direction of the inspection target surface.
  • the point closest to the core of the inspection target surface is included. Because it measures Since multiple points of the wedge are used as measurement points, it is not necessary to measure multiple times, and changes in reaction force can be efficiently inspected with one measurement.
  • the deformation distribution and the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge are distributions of strain, displacement, or angle of the inspection target surface, The change in the looseness of the wedge can be reliably determined.
  • Embodiment 2 In the second embodiment, the contents of the process of "estimating the looseness of the wedge 34" in step ST15 shown in FIG. 9 are different in the inspection method of the inspection device 220 and the rotary electric machine 100 shown in the first embodiment. .. Therefore, only the content of this different process of “estimating the amount of looseness of the wedge 34” will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the contents of the “process of estimating the looseness of the wedge 34” in step ST15 shown in FIG. 9 of the first embodiment in the second embodiment.
  • FIG. 10 of the first embodiment shows the similar process.
  • FIG. 15A is a diagram showing the actual configuration of the wedge 34, the spring 35, and the core 31 in the slot 33 shown in FIG.
  • FIG. 15B is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 15A.
  • FIG. 15C is a graph showing the relationship between the measurement position and the amount of deformation of the wedge 34 shown in FIG. 15A on the inspection target surface 50.
  • FIG. 15D is an equation showing the deformation reaction force relationship in the second embodiment.
  • step ST24 of FIG. 14 which corresponds to step ST18 of FIG. 10 of the first embodiment, the shape of the contact portion 300 between the core 31 of the rotary electric machine 100 and the wedge 34 is added to the contents of step ST18 of FIG. And the shape of the contact portion between the wedge 34 and the spring 35 is input. And this shape information includes dimensional tolerances.
  • step ST25 of FIG. 14 which corresponds to step ST20 of FIG. 10 of the first embodiment
  • the contact portion between the core 31 and the wedge 34 It is changed within the range of the dimensional tolerance of 300 and solved by numerical analysis such as the strength of materials or the finite element method, and the deformation reaction force relationship, which is the relationship between the deformation distribution of the surface 50 to be inspected and the reaction force, is obtained.
  • each contact point between the core 31 and the wedge 34 is solved by numerical analysis such as strength of materials or the finite element method, and the deformation distribution and reaction force of the inspection target surface 50 shown in FIG. 15 are obtained. Get a relationship.
  • the acquisition result is stored in the relation storage unit 228.
  • step ST25 two or more strains are measured and input as the deformation reaction force relationship saved in step ST25 and the measurement deformation distribution of the inspection target surface 50 of the wedge 34 acquired in step ST19 of FIG.
  • the estimated reaction force is estimated in step ST26 of FIG. 14 from the measurement result of step ST19 of FIG.
  • the strain position and the distribution of the strain value are obtained from the deformation reaction force relationship stored in the relationship storage unit 228 with the measured position and strain deformation value.
  • the contact point between the core 31 and the wedge 34 that most match is found.
  • the deformation distribution of the surface 50 to be inspected and the deformation reaction force relationship of the reaction force are selected from the relationship storage unit 228 with the contact point as the boundary condition, and the measurement result of step ST19 is input to estimate the estimated reaction force. ..
  • the measurement points are the center point XM (deformation value is YM) in the circumferential direction X and the end of the measurable strain distribution at the measurement position of the inspection target surface 50 of the wedge 34 where the amount of change in strain is maximum.
  • the distribution can be grasped by measuring two points XE1 (deformation value is YE1) and XE2 (deformation value is YE2) in the vicinity of the contact portion 300 with the core 31.
  • the same effect as that of the first embodiment is obtained, and the same effect is obtained.
  • the dimensional tolerance between the wedge and the structure supporting the wedge when the rotary electric machine is assembled is input to the input unit.
  • the deformation reaction force relationship stored in the relationship storage unit is acquired by changing within the dimensional tolerance.
  • the dimensional tolerance between the wedge and the structure supporting the wedge at the time of assembling the rotary electric machine is input. Since the relation storage step is acquired by changing the deformation reaction force relation to be stored within the dimensional tolerance. Since the looseness of the wedge can be determined by reflecting the contact state between the wedge and the structure, for example, the core, the looseness determination accuracy can be improved.
  • the measuring unit includes, as a measuring point, the central point of the wedge in the circumferential direction of the inspection target surface.
  • the point closest to the core of the inspection target surface is included.
  • the wedge is shifted in the circumferential direction from the center point of the inspection target surface of the wedge by the maximum or minimum value of the dimensional tolerance of the contact position between the wedge and the core when the rotary electric machine is assembled. Since it is measured as a point, Since multiple points of the wedge are used as measurement points, it is not necessary to measure multiple times, and changes in reaction force can be efficiently inspected with one measurement.
  • Embodiment 3 the contents of the process of "estimating the looseness of the wedge 34" in step ST15 shown in FIG. 9 are different in the inspection method of the inspection device 220 and the rotary electric machine 100 shown in the first embodiment. .. Therefore, only the content of this different process of “estimating the amount of looseness of the wedge 34” will be described with reference to FIGS. 16 and 17.
  • FIG. 16 is a flowchart showing the contents of the “process of estimating the looseness of the wedge 34” in step ST15 shown in FIG. 9 of the first embodiment in the third embodiment.
  • FIG. 10 of the first embodiment shows the similar process.
  • FIG. 17A is a diagram showing the actual configuration of the wedge 34, the spring 35, and the core 31 in the slot 33 shown in FIG.
  • FIG. 17B is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 17A.
  • FIG. 17C is a graph showing the relationship between the measurement position and the amount of deformation of the wedge 34 shown in FIG. 17A on the inspection target surface 50.
  • FIG. 17D is an equation showing the deformation reaction force relationship in the third embodiment.
  • step ST15 the deformation reaction force relationship is acquired and stored in the same manner as in steps ST18 and ST20 of FIG. 10 of the first embodiment.
  • the strain is measured and input at one or more points a plurality of times as the measurement deformation distribution of the inspection target surface 50 of the wedge 34 (step ST29 in FIG. 16).
  • the amount of change in the reaction force as the estimated reaction force is estimated from the deformation reaction force relationship saved in step ST20 and the measurement result in step ST29 (step ST32 in FIG. 16). Specifically, the measurement in step ST29 is performed a plurality of times at intervals of time, and the difference in the measured deformation amount is obtained. As shown in FIG. 17C, the amount of change ⁇ Y of the difference in the deformation of the surface 50 to be inspected is obtained. Next, the change amount ⁇ Y, the change amount ⁇ Y of the deformation of the inspection target surface 50 saved in step ST20, and the deformation reaction force relationship of the reaction force are selected from the relation storage unit 228, and the change amount ⁇ Y is input to estimate the reaction. The amount of change in reaction force ⁇ F as a force is estimated. In the following steps, good or bad of the wedge 34 is determined based on the reaction force change amount ⁇ F which is the estimated reaction force.
  • the same effect as that of the first embodiment is obtained, and the same effect is obtained.
  • the measuring unit measures the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge a plurality of times.
  • the estimation unit obtains the amount of change in the reaction force as the estimated reaction force from the multiple time changes of the measurement deformation distribution and the deformation reaction force relationship. Further, in the measurement step, the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge is measured a plurality of times. Since the estimation step is to obtain the amount of change in the reaction force as the estimated reaction force from the multiple time changes of the measurement deformation distribution and the deformation reaction force relationship. The number of measurement points on the surface to be inspected of the wedge can be reduced, and the measurement time can be reduced.
  • Embodiment 4 the contents of the process of "estimating the looseness of the wedge 34" in step ST15 shown in FIG. 9 are different in the inspection method of the inspection device 220 and the rotary electric machine 100 shown in the first embodiment. .. Therefore, only the content of this different process of “estimating the amount of looseness of the wedge 34” will be described with reference to FIGS. 18 and 19. Further, in the fourth embodiment, the deformation reaction force relationship is obtained by changing within the dimensional tolerance, as in the second embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart showing the contents of the “process of estimating the looseness of the wedge 34” in step ST15 shown in FIG. 9 of the first embodiment in the fourth embodiment.
  • FIG. 10 of the first embodiment shows the similar process.
  • FIG. 19A is a diagram showing the actual configuration of the wedge 34, the spring 35, and the core 31 in the slot 33 shown in FIG.
  • FIG. 19B is a diagram showing a model of the configuration shown in FIG. 19A.
  • FIG. 19C is a graph showing the relationship between the measurement position and the amount of deformation of the wedge 34 shown in FIG. 19A on the inspection target surface 50.
  • FIG. 19D is an equation showing the deformation reaction force relationship in the fourth embodiment.
  • step ST15 the deformation reaction force relationship is acquired and stored in the relationship storage unit 228 in the same manner as in steps ST24 and ST25 of FIG. 14 of the second embodiment. Further, the measurement is performed in the same manner as in step ST29 of the third embodiment.
  • the estimated reaction force is estimated from the deformation reaction force relationship saved in step ST25 and the measurement result in step ST29 (step ST37 in FIG. 18).
  • the measurement in step ST29 is performed a plurality of times at intervals of time, and the amount of change, which is the difference between the measured amounts of deformation, is obtained.
  • the amount of change ⁇ Y which is the difference in the amount of deformation of the surface 50 to be inspected, is obtained.
  • the measured strain position and change amount ⁇ Y and the core 31 in which the position and strain deformation values stored in the relation storage unit 228 match. Find the contact point with the wedge 34.
  • the relationship between the change amount ⁇ Y of the deformation of the inspection target surface 50 and the reaction force is selected from the relationship storage unit 228 with the contact point as the boundary condition, and the measurement result of step ST29 is input to estimate the estimated reaction force. To do.
  • the measuring unit measures the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge a plurality of times.
  • the estimation unit obtains the amount of change in the reaction force as the estimated reaction force from the multiple time changes of the measurement deformation distribution and the deformation reaction force relationship. Further, in the measurement step, the measurement deformation distribution of the inspection target surface of the wedge is measured a plurality of times. Since the estimation step is to obtain the amount of change in the reaction force as the estimated reaction force from the multiple time changes of the measurement deformation distribution and the deformation reaction force relationship.
  • the number of measurement points on the surface to be inspected of the wedge can be reduced, and the measurement time can be reduced. Further, the looseness of the wedge can be determined by reflecting the contact state between the wedge and the structure, for example, the core, and the looseness determination accuracy can be improved.
  • FIG. 20 shows a flowchart of the inspection method of the rotary electric machine according to the fifth embodiment.
  • step ST40 in FIG. 20 Input any estimated reaction force obtained in each of the above embodiments (step ST40 in FIG. 20).
  • the shape of the winding 36 and the amount of current flowing through the winding 36 are input as the force applied to the wedge 34 during operation of the rotary electric machine 100 (step ST41 in FIG. 20).
  • the vibration value of the winding 36 during operation of the rotary electric machine 100 is estimated from the inputs of step 40 and step ST41 (step ST42 in FIG. 20).
  • the electromagnetic excitation force generated during the operation of the rotary electric machine 100 is estimated from the input in step ST41, and it is determined that the winding 36 vibrates when it becomes larger than the estimated reaction force input in step ST40.
  • step ST42 the relationship between the number of wedges whose reaction force is smaller than the electromagnetic excitation force and the vibration value is obtained in advance by numerical analysis, and the vibration of the winding 36 is obtained from the distribution of the measured estimated reaction force of the wedge 34 in the core 31. Estimate the value.
  • step ST42 it is determined whether or not it is equal to or higher than the preset reference value of the vibration value of the winding 36. It is determined to update the wedge 34 of the slot 33, which is estimated to be equal to or higher than the reference value (step ST43 in FIG. 20).
  • the same effects as those of the above-described embodiments are obtained, and the same effect is obtained.
  • the determination step of estimating the vibration value vibrating during the operation of the rotary electric machine and determining whether or not the wedge of the slot is updated is provided. The location to update the wedge can be determined for each slot, and the wedge update time can be reduced.

Landscapes

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Abstract

楔（３４）に力が加わらない状態の楔（３４）のスロット（３３）から露出する検査対象面（５０）の形状を入力する入力部（２２７）と、楔（３４）の検査対象面（５０）におけるバネ（３５）の反力と、入力部（２２７）に入力された楔（３４）の検査対象面（５０）の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶部（２２８）と、楔（３４）の検査対象面（５０）の計測変形分布を計測する計測部（２０）と、計測変形分布と変形反力関係とから推定反力を推定する推定部（２２９）と、推定反力から楔（３４）の緩みの良または不良を判定する判定部（２３０）とを備える。

Description

回転電機の検査装置および回転電機の検査方法
　本願は、回転電機の検査装置および回転電機の検査方法に関する。
　回転電機の固定子のコイルの保持構造は、コイルの抜け止めとして固定子鉄芯と接触する楔と、その楔とコイルの間に設置されたリップルバネで構成される。このリップルバネは、回転電機運転中にコイルに生じる電磁加振力によりコイルが振動するのを防ぐために設置されており、一定の保持力が発生するようにたわんだ形状で組み付けられている。この保持構造では、コイル主絶縁部などの樹脂物の経年的な寸法変化により、リップルバネのたわみが減少し、保持力が低下する。そのため、定期的な楔の緩み検査により、リップルバネの保持力の低下量を監視している。
　リップルバネの保持力の低下による固定子楔の緩みを検査する方法として、定期的な検査によりバネの反力の測定を行い、反力の低下量を監視する方法がある。例えば特許文献１に示される弾性体からなる波形のコイル固定用部材を固定子コイル上に配置し、そのコイル固定用部材の最大波高部上に対応して監視用スリットを設けた楔を配置して、この楔の監視用スリットと対向する回転子の位置に光学式変位検出器のセンサ部を配置して、運転中のコイル固定用部材のバネ圧信号を常時監視できるようにしている。
特開平０１－２９８９２９号公報
　従来の回転電機の検査装置および回転電機の検査方法は、楔またはその支持構造を変更して、緩み検出用のセンサを設置しており、楔またはその支持構造の強度が低下する可能性がある。
　本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、構造の変更が不要であり、工程の増加がなく検査を行うことができる回転電機の検査装置および回転電機の検査方法を得ることを目的とする。
　本願に開示される回転電機の検査装置は、
環形状のコアの径方向の内側に形成されたスロットに配置された巻線を、バネを介してまたはバネ機能を有して固定する楔を有する固定子と、前記固定子の径方向の内側に所定の間隔を隔てて配置された回転子とを備えた回転電機を検査する回転電機の検査装置において、
前記楔に力が加わらない状態の前記楔の前記スロットから露出する検査対象面の形状を入力する入力部と、
前記楔の前記検査対象面における前記バネまたは前記楔の反力と、前記入力部に入力された前記楔の前記検査対象面の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶部と、
前記楔の前記検査対象面の計測変形分布を計測する計測部と、
前記計測変形分布と前記変形反力関係とから推定反力を推定する推定部と、
前記推定反力から前記楔の緩みの良または不良を判定する判定部とを備えたものである。
　また、本願に開示される回転電機の検査方法は、
環形状のコアの径方向の内側に形成されたスロットに配置された巻線を、バネを介してまたはバネ機能を有して固定する楔を有する固定子と、前記固定子の径方向の内側に所定の間隔を隔てて配置された回転子とを備えた回転電機を検査する回転電機の検査方法において、
前記楔に力が加わらない状態の前記楔の前記スロットから露出する検査対象面の形状を入力する入力ステップと、
前記楔の前記検査対象面における前記バネまたは前記楔の反力と、前記入力ステップにて入力された前記楔の前記検査対象面の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶ステップと、
前記楔の前記検査対象面の計測変形分布を計測する計測ステップと、
前記計測変形分布と前記変形反力関係とから推定反力を推定する推定ステップとを備えたものである。
　本願に開示される回転電機の検査装置および回転電機の検査方法によれば、
構造の変更が不要であり、工程の増加がなく検査を行うことができる。
実施の形態１による回転電機および回転電機の検査装置の構成を示す模式図である。 図１に示した固定子コアの軸方向に垂直な断面の構成を示す模式図である。 図２に示した固定子コアの周方向に垂直なＴ－Ｔ線の断面の構成を示す模式図である。 図２に示したスロットの軸方向に垂直な断面の構成を示す模式図である。 図４に示したスロットの内部の構成を示す斜視図である。 図５に示しスロット内の楔の構成を示す平面図である。 図５に示しスロット内の楔の構成を示す断面図である。 図１に示した回転電機の検査装置の構成を示すブロック図である。 図７に示した回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。 図７に示した回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。 図７に示した回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。 図４に示したスロットにおける楔、バネ、固定子コアの構成を示した図である。 図１１Ａに示した構成をモデル化して示した図である。 図１１Ａに示した楔の検査対象面における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。 実施の形態１における変形反力関係を示した式である。 図４に示したスロットにおける楔、バネ、固定子コアの構成を示した図である。 図１２Ａに示した構成をモデル化して示した図である。 図１２Ａに示した楔の検査対象面における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。 実施の形態１における回転電機の検査装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態２における回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。 図４に示したスロットにおける楔、バネ、固定子コアの構成を示した図である。 図１５Ａに示した構成をモデル化して示した図である。 図１５Ａに示した楔の検査対象面における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。 実施の形態２における変形反力関係を示した式である。 実施の形態３における回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。 図４に示したスロットにおける楔、バネ、固定子コアの構成を示した図である。 図１７Ａに示した構成をモデル化して示した図である。 図１７Ａに示した楔の検査対象面における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。 実施の形態３における変形反力関係を示した式である。 実施の形態４における回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。 図４に示したスロットにおける楔、バネ、固定子コアの構成を示した図である。 図１９Ａに示した構成をモデル化して示した図である。 図１９Ａに示した楔の検査対象面における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。 実施の形態４における変形反力関係を示した式である。 実施の形態５における回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。
　以下の説明において、回転電機１００における各方向を、それぞれ周方向Ｘ、軸方向Ｚ、径方向Ｙ、径方向Ｙの外側ＹＯ、径方向Ｙの内側ＹＩとして示す。よって、回転電機１００の固定子３、回転子４など、他の部分においても、これらの方向を基準として各方向を示して説明する。また、検査対象の回転電機１００は、原動機としてのタービンから回転力を得るタービン発電機の例を示す。また、固定子３の検査対象面５０とは、楔３４の検査対象面５０である。また、当該検査対象面５０の変形としては、主にひずみを例として説明する。また、ひずみの計測方法としては、デジタル画像相関法を例として説明する。尚、他の例の場合については、適宜説明する。
実施の形態１．
　図１は実施の形態１による回転電機の検査装置および検査対象である回転電機の構成を示す模式図である。図２は図１に示した回転電機の固定子コア（以下、コアと称す）の軸方向Ｚに垂直な断面を示す模式図である。図２はコア内のスロットを示し、ここでは、円筒座標系でスロット内の構造の方向を示す。図３は図１に示した回転電機のコアの周方向Ｘに垂直（図２におけるＴ－Ｔ線）な断面を示す模式図である。
　図４は図２に示したスロットの軸方向に垂直な断面の構成を示す模式図である。図５は図４に示したスロットの内部の構成を示す斜視図である。図６はスロット内の楔の構成を示す図であり、図６Ａは楔の構成を示す平面図、図６Ｂは楔の構成を示す断面図である。図７は図１に示した回転電機の検査装置の構成を示すブロック図である。図８から図１０は図７に示した回転電機の検査装置の検査方法を示すフローチャートである。
　図１において、回転電機１００は、フレーム１と、当該フレーム１内に収容されるガスクーラ２、固定子３および回転子４とを備える。フレーム１内には発電によって生じる熱を除去するための冷媒、例えば、冷却ガスが循環され、ガスクーラ２はその冷媒を冷却する。固定子３は、固定子コア３１（以下、コア３１と称す）３１および巻線３６を含む。コア３１は円筒形状を有し、フレーム１内に固定して設置される。
　図２に示すように、コア３１の径方向Ｙの外側ＹＯには複数のスロット３３が形成される。コア３１の各スロット３３内には巻線３６が収容される。そして、図４および図５に示すように、各スロット３３内の巻線３６上には、バネ３５を介して楔３４が設置される。図３に示すように、楔３４は各スロット３３内のそれぞれにおいて、軸方向Ｚに複数個それぞれ設置される。楔３４はコア３１のスロット３３中の構造物である、巻線３６が抜け出さないように組み付けられる。
　図１に示すように、巻線３６の一部はコア３１の軸方向Ｚの両端から引き出され、コイルエンド部３２Ａを形成する。軸方向Ｚの両端の内、一方のコイルエンド部３２Ａには、フレーム１の外部に延びる図示しないメインリードが接続される。メインリードを介して、回転電機１００で発電された電力が外部に取り出される。
　回転子４は、一対の回転軸４１、回転子コア４２および保持環４３Ａ、４３Ｂを有する。回転子４は固定子３の径方向Ｙの外側ＹＯに所定の間隔を隔てて設置される。一対の回転軸４１は回転子コア４２を挟むように設けられる。一対の回転軸４１の軸心と回転子コア４２の軸心とは互いに一致する。一対の回転軸４１および回転子コア４２の軸心と平行な軸方向Ｚは、回転電機１００の軸方向Ｚと同一である。また、一対の回転軸４１および回転子コア４２の軸心を中心とする径方向Ｙは、回転電機１００の径方向Ｙと同一である。また、一対の回転軸４１および回転子コア４２の軸心を中心とする周方向Ｘは、回転電機１００の周方向Ｘと同一である。
　一対の回転軸４１は、フレーム１に設けられた軸受けにより回転可能に支持される。回転子４は、図示しない原動機、本例ではタービンにより固定子３に対して相対的に回転される。コア３１および巻線３６は、回転子コア４２の径方向Ｙの外側ＹＯに位置し、回転子コア４２により発生される磁束を受けることにより巻線３６に電流が生じる。保持環４３Ａ、４３Ｂは、回転子コア４２の軸方向Ｚの一端および他端にそれぞれ取り付けられ、コア３１の外部にそれぞれ露出する。
　図１、図７に示すように、回転電機１００の検査装置２２０（以下、検査装置２２０と称す）は、撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂ、駆動装置２１１Ａ、２１１Ｂ、および表示装置２４０にそれぞれ接続されている。撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂは、回転電機１００のフレーム１内に配置される。撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂは、検査対象面５０を有する楔３４を撮像し、当該検査対象面５０の画像データを生成し、生成した画像データを検査装置２２０に送信する。
　駆動装置２１１Ａ、２１１Ｂは、撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂをフレーム１内の回転子コア４２とコア３１との径方向Ｙ間の空間を軸方向Ｚに移動させる。これにより、回転電機１００の回転子４の分解を行わずに検査対象面５０を有する楔３４を撮像でき、検査期間の短縮が可能になる。撮像装置２１０Ａは、コア３１の径方向Ｙの外側ＹＯに設けられ、駆動装置２１１Ａによって軸方向Ｚに移動されつつコア３１を撮像する。撮像装置２１０Ｂは、コア３１の径方向Ｙの外側ＹＯに設けられ、駆動装置２１１Ｂによって軸方向Ｚに移動されつつコア３１を撮像する。
　撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂは、特定の初期期間にコア３１を撮像し、生成した画像データを初期画像データとして検査装置２２０に送信する。尚、初期期間とは、例えば、楔３４がコア３１に組み付けられる前、すなわち、楔３４に力が加わらない状態の期間を指す。
　そして、回転電機１００の運転が開始された後、撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂは、予め定められた検査期間にコア３１を撮像し、生成した画像データを検査画像データとして検査装置２２０に送信する。検査期間とは、例えば、回転電機１００の運転が開始されてから一定の周期で到来するように定められている期間、あるいは、回転電機１００の運転が開始されてからの経過時間が長くなるにつれて検査期間の間隔が徐々に短くなるように定められている期間、あるいは、単なる経過時間ではなく、回転電機１００の実際の運転時間に基づいて定められた期間、あるいは、フレーム１内の温度または湿気によってコア３１の劣化速度は異なるため、フレーム１内の温度または湿気に基づいて定められた期間のいずれでもよい。
　検査装置２２０は、撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂにより生成された検査画像データに基づいて、デジタル画像相関法により検査対象面５０におけるひずみの分布の変化をひずみ変形分布として生成する。デジタル画像相関法は、検査対象面５０の変形の前後に検査対象面５０を撮像し、得られたデジタル画像データの輝度分布から検査対象面５０に変位量と変位方向を同時に求める方法である。尚、ひずみの変形分布とは、検査対象面５０における変位量および変位方向を含む。表示装置２４０は、検査装置２２０により生成された種々の情報を表示する。
　図４はスロット３３の軸方向Ｚに垂直な断面を示す模式図である。スロット３３には出力電流が流れる巻線３６が設置される。巻線３６に流れる電流により生じる電磁加振力により、巻線３６が振動する。よって、この振動により巻線３６が動かないように保持するために、バネ３５と、抜け止めの楔３４とがスロット３３内に設置される。巻線３６は、導体３７と絶縁部３８とから構成される。絶縁部３８は樹脂材にて形成される。図５はスロット３３の斜視図である。バネ３５は軸方向Ｚに波打った形状であり、楔３４を組み付ける際にバネ３５をつぶして一緒に組み付けることで、コア３１からの反力で巻線３６が保持される。
　図６は楔３４の模式図である。楔３４の回転電機１００の回転子４２側であって、コア３１と接触して回転電機１００の回転子４２側から見えない部分を除く部分に、ランダムパターンを塗布して検査対象面５０が形成される。ランダムパターンは検査対象面５０の周方向Ｘおよび軸方向Ｚの全面に形成される。このランダムパターンは塗布方法ではなく、パターンが作成されたシートを貼り付けて形成してもよい。このランダムパターンは図３に示したコア３１内の全ての楔３４に形成してもよい。当該検査対象面５０にランダムパターンを形成することで、楔３４のひずみの変化が大きく、撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂで撮像が容易に行える。また、ランダムパターンのようにパターンをランダムに形成することで、ひずみを計測する精度が向上するとともに、計測するひずみの方向を自由に決定できる。
　図７は、検査装置２２０の機能的な構成を示すブロック図である。図７に示すように、検査装置２２０は、制御部２２１、取得部２２２、第１記憶部２２３、生成部２２４、検査部２２５、第２記憶部２２６、入力部２２７、関係記憶部２２８、推定部２２９、判定部２３０、決定部２３１、および計測部２０を含む。
　制御部２２１は、初期期間および予め設定された検査期間に検査対象面５０を撮像するように撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂおよび駆動装置２１１Ａ、２１１Ｂを制御する。取得部２２２は、撮像装置２１０Ａ、２２０Ｂから送信された初期画像データ、および、それ以後の検査画像データを取得し、各画像データを第１記憶部２２３および生成部２２４に出力する。
　第１記憶部２２３は、取得部２２２から与えられた初期画像データおよび検査画像データを記憶する。生成部２２４は、取得部２２２から与えられた検査画像データおよび第１記憶部２２３に記憶されている初期画像データおよび検査画像データに基づいて、デジタル画像相関法により楔３４のひずみの変形分布を生成し検査部２２５に出力する。
　具体的には、生成部２２４は、第１記憶部２２３に記憶された初期画像データと、取得部２２２から与えられた検査画像データとを比較し、その差分に基づいて、ひずみ変化が起きる前から現時点までの期間における検査対象面５０のひずみの分布の変化をあらわすひずみ変形分布を生成する。
　また、生成部２２４は、検査期間が到来する毎に、第１記憶部２２３に記憶された前回の検査期間における検査画像データと、取得部２２２から与えられた今回の検査期間における検査画像データとを比較し、その差分に基づいて、前回の検査期間から今回の検査期間までの期間（以下、当該期間を運転期間と称す）における、検査対象面５０のひずみの分布の変化をあらわすひずみ変形分布を生成してもよい。この場合、各検査期間のひずみ変形分布に基づいて、各運転期間におけるひずみの分布の変化の度合い（以下、ひずみ変化度と称す）を求めることができる。
　尚、このひずみ変化度に基づいて、楔３４の異常判定を行ってもよい。例えば、前回の運転期間におけるひずみ変化度と今回の運転期間におけるひずみ変化度との差分が規定値を超えた場合に、楔３４に異常が生じたと判定し、作業者に通知してもよい。また、検査装置２２０が、各検査期間に生成されたひずみ変形分布を記憶させ、複数の検査期間における複数のひずみ変形分布の比較に基づいて、異常判定を行うこともできる。
　第２記憶部２２６は、検査対象の回転電機１００の形状情報と、楔３４の組み付け時の基準から楔３４に緩みが生じた場合における、検査対象面５０のひずみの変形分布の傾向をあらわす傾向情報を記憶する。傾向情報は、楔３４に生じた緩み量と、楔３４におけるひずみの変形分布との対応関係を示し、実測またはシミュレーション等に基づいて生成される。検査部２２５は、生成部２２４から与えられたひずみの変形分布と第２記憶部２２６に記憶された傾向情報とに基づいて計測異常ではないと判断された楔３４の検査対象面５０の計測結果を推定部２２９に出力する。よって、計測部２０は取得部２２２、生成部２２４、検査部２２５、第１記憶部２２３、および第２記憶部２２６を含む。
　入力部２２７は、楔３４に力が加わっていない状態での条件が入力され、関係記憶部２２８に出力される。関係記憶部２２８は、入力部２２７にて入力された条件に基づいて、楔３４の検査対象面５０の変形分布と反力との変形反力関係を取得して記憶する。推定部２２９は、計測部２０にて計測された楔３４の検査対象面５０の計測結果と、関係記憶部２２８に保存されている変形反力関係とから推定反力を推定する。
　判定部２３０は、推定部２２９にて推定された推定反力と基準値とを比較して楔３４の判定を行い、判定結果を決定部２３１に出力する。決定部２３１は、判定部２３０の判定結果から楔３４の更新の有無を決定し、適正な回転電機１００の運転条件を決定し、決定した運転条件を表示装置２４０に出力する。運転条件は、回転電機１００が運転を継続可能な時間（以下、運転可能時間と称す）および回転電機１００の出力（以下、適正出力と称す）を含む。この場合、決定部２３１は、楔３４の緩み量および発生位置から運転可能時間および適正出力を算出できる。
　楔３４に加わる電磁加振力は回転電機１００の出力に依存するので、回転電機１００の出力を制限することにより、楔３４に加わる電磁加振力を低減できる。運転可能時間は、補修または部品交換を行うべき時期の目安となる時間であり、回転電機１００を適正出力で運転させた場合にその時点から回転電機１００を安定的に運転させることが可能な時間である。
　表示装置２４０は、決定部２３１から与えられた運転条件を表示する。作業者は、表示装置２４０の表示に基づいて、回転電機１００を適正出力に調整することで、出力を制限しながらであっても回転電機１００の長寿命化を実現できる。また、作業者は、表示された運転可能時間に基づいて、補修または部品交換を適切な時期に実施できる。
　また、決定部２３１は、回転電機１００の出力を制御する図示しない制御装置に、決定した適正出力を出力してもよい。この場合、制御装置によって回転電機１００の出力を自動的に適正出力に調整できる。また、決定部２３１は、図示しない警報装置に、決定した運転可能時間を出力してもよい。この場合、回転電機１００の運転時間が運転可能時間に近づくまたは達した時に、警報部が警報（例えば、警報ブザー）を発令する。これにより、作業者は、補修または部品交換を行うべき時期を容易に把握できる。
　また、計測部２０の計測結果のひずみの変形分布、推定部２２９により推定された楔３４の緩み量としての推定反力など少なくとも１つが表示装置２４０に表示されるように構成してもよい。この場合、作業者は、表示装置２４０の表示を見て、種々の情報を取得できる。
　次に、上記のように構成された実施の形態１の回転電機１００の検査装置２２０の検査方法について図８から図１１を交えて説明する。図１１Ａは実際の楔３４、バネ３５、コア３１の構成を示した図である。図１１Ｂは図１１Ａに示した構成をモデル化して示した図である。図１１Ｃは図１１Ａに示した楔３４の検査対象面５０における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。図１１Ｄは実施の形態１における変形反力関係を示した式である。
　まず、回転電機１００の組立時、または、回転電機１００を分解した定期点検などで、楔３４の緩み無しの時、および緩んだ楔３４を交換した時の、楔３４のスロット３３から露出している所定の面に、例えばランダムパターン（または、図形パターン）を塗布して検査対象面５０を形成する。尚、検査対象面５０のランダムパターンは楔３４の設置前に予め形成されている場合も考えられる。そして、楔３４に力が加わらない状態における、検査対象面５０の初期画像データを制御部２２１により駆動装置２１１Ａ、２１１Ｂおよび撮像装置２１０Ａ、２１０Ｂを制御して撮像し、取得部２２２が取得し、第１記憶部２２３に記憶する（図８のステップＳＴ１）。尚、楔３４の検査対象面５０の画像データの取得方法は、以下においても同様であるためその説明は適宜省略する。
　次に、運転時間などで様々な要因により予め決定された検査時期が到来したか否かを判定する（図８のステップＳＴ２）。検査時期が到来していない場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ２を繰り返す。また、検査時期が到来している場合（ＹＥＳ）には、取得部２２２は楔３４の検査対象面５０の検査画像データを取得し、第１記憶部２２３に記憶する（図８のステップＳＴ３）。そして、楔３４におけるひずみ分析処理（図８のステップＳＴ４）を行う。そして、当該動作は、検査期間中繰り返し実施される。
　次に、図８に示した“ひずみ分析処理（ステップＳＴ４）”の処理内容について図９に基づいて説明する。生成部２２４は、取得部２２２が取得した検査画像データと、第１記憶部２２３が記憶している前回の検査画像データとから、ひずみ変形分布の情報を生成する（図９のステップＳＴ１１）。次に、ひずみ変形分布の変化の有無を判定する（図９のステップＳＴ１２）。そして、変化無し（ＮＯ）の場合には、ステップＳＴ１１の動作を繰り返す。また、変化あり（ＹＥＳ）の場合には、検査部２２５は当該ひずみ変形分布が、想定されるひずみ変形分布、すなわち第２記憶部２２６に記憶されている傾向情報と類似しているか否かを判定する（図９のステップＳＴ１４）。
　そして、類似していない場合（ＮＯ）には、計測異常であることを出力する（図９のステップＳＴ１５０）。また、類似している場合（ＹＥＳ）には、推定部２２９は、計測部２０の計測結果に基づいて楔３４の緩み量としての推定反力を推定する（図９のステップＳＴ１５）。次に、判定部２３０は、楔３４の推定反力と予め設定された基準値とを比較して、基準値以上であれば楔３４の緩みが発生していない、すなわち良と判定し、基準値未満であれば楔３４の緩みが発生している、すなわち不良と判定する（図９のステップＳＴ１６）。次に、ステップＳＴ１６にて判定された結果に基づいて、回転電機１００の運転条件を決定し、表示装置２４０に出力する（図９のステップＳＴ１７）。
　次に、図９に示した“楔３４の緩み量を推定する（ステップＳＴ１５）”の処理内容について図１０および図１１に基づいて説明する。まず、計測部２０は楔３４の検査対象面５０の計測変形分布の計測結果を取得する（図１０のステップＳＴ１９、計測ステップ）。具体的に、計測変形分布としては、楔３４の検査対象面５０における２点以上のひずみの分布が計測される。例えば、図１１Ｃに示した、楔３４の各計測位置におけるＹ１、Ｙ２、Ｙｎ（ｎは２以上の整数）の変形量の値である。
　次に、入力部２２７から、楔３４に力が加わっていない時の検査対象面５０の形状、および楔３４の形状の情報が入力される（図１０のステップＳＴ１８、入力ステップ）。すなわち、図１１Ａの実際の形状の情報が入力される。次に、関係記憶部２２８は、コア３１と楔３４との接触部３００のモデル化を行い、当該モデルにバネ３５の反力Ｆを加える位置をモデル化する。例えば、図１１Ｂに示すように、実際の楔３４（図１１Ａ）の軸方向Ｚにおいて、反力Ｆは一定として、楔３４を２次元のモデルにする。そして、楔３４とスロット３３との接触部３００を拘束条件として、反力Ｆが楔３４に加わる範囲を荷重が負荷される範囲としてモデルに反映する。
　上記モデルを、材料力学または有限要素法などの数値解析により解き、図１１Ｄに示す検査対象面５０の変形分布（Ｙ１、Ｙ２、・・・Ｙｎ）と、反力Ｆとの変形反力関係を取得し、関係記憶部２２８に記憶する（図１０のステップＳＴ２０、関係記憶ステップ）。尚、ここでは変形反力関係の取得を、数値解析にて行う例を示したが、これに限られることはなく、実験的に求めることも考えられる。また、このことは以下の実施の形態においても同様であるためその説明は省略する。
　次に、ステップＳＴ２０にて記憶されている変形反力関係（図１１Ｄ）とステップＳＴ１９の計測結果から、バネ３５の反力Ｆを推定して推定反力として出力する。具体的には、推定部２２９が、ステップＳＴ１９の楔３４の検査対象面５０の計測変形分布、ここでは計測位置が３箇所における変形量のＹ１、Ｙ２、Ｙｎから、ステップＳＴ２０で保存した変形反力関係を設定し、反力Ｆを推定反力として推定する（図１０のステップＳＴ２１、推定ステップ）。図１１Ｃに示したように、検査対象面５０の変形分布（Ｙ１、Ｙ２・・・Ｙｎ）と、バネ３５の反力Ｆとの変形反力関係に示すように、計測位置およびひずみの変形量と、変形反力関係から反力Ｆが推定される。
　尚、上記実施の形態１において、楔３４の検査対象面５０の計測位置である計測点については特に示していないが、図１２を用いて他の例について説明する。図１２Ａは図４に示したスロット３３における実際の楔３４、バネ３５、コア３１との構成を示した図である。図１２Ｂは図１２Ａに示した構成をモデル化して示した図である。図１２Ｃは図１２Ａに示した楔３４の検査対象面５０における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。
　例えば、図１２に示すように、楔３４の検査対象面５０の計測点として、ひずみの変化量が最大となる、楔３４の検査対象面５０の計測点を、周方向Ｘの中央点ＸＭ（変形値はＹＭ）と、計測できるひずみ分布の端部となるコア３１との接触部３００の近傍の２点ＸＥ１（変形値はＹＥ１）、ＸＥ２（変形値はＹＥ２）を計測点とすると精度よく分布を把握できる。さらに、計測点を追加することで分布をさらに精度よく把握し、推定反力を精度よく推定できる。尚、このことは以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。
　尚、上記実施の形態１においては、楔３４の変形分布は、デジタル画像相関法によるひずみ変形分布の例を示したが、これに限られることはなく、例えば、楔３４の検査対象面５０の変位または角度のいずれの変形分布を使用してもよい。変形分布を計測するパラメータは、計測が行い易いパラメータを選択できる。計測方法はひずみゲージ、光ファイバ、ひずみセンサ、サンプリングモアレカメラなどでもよい。尚、このことは以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。
　尚、上記実施の形態１においては、図７においては検査装置２２０をそれぞれの部位にて示したが、当然のことながら、例えば図１３に示すように、検査装置２２０は、少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現されるプロセッサ５１と、情報を記憶するメモリ５２とを有していれば実現可能である。尚、このことは以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。
　また、上記実施の形態１においては、巻線を、バネを介して固定する楔を有する固定子の例を示したが、これに限られることはなく、巻線を、バネ機能を有する楔にて固定する固定子の場合も考えられる。その場合は、バネ機能を有する楔の反力に基づいて、上記示したバネと同様に行うことができる。尚、このことは以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。
　上記のように構成された実施の形態１の回転電機の検査装置によれば、
環形状のコアの径方向の内側に形成されたスロットに配置された巻線を、バネを介してまたはバネ機能を有して固定する楔を有する固定子と、前記固定子の径方向の内側に所定の間隔を隔てて配置された回転子とを備えた回転電機を検査する回転電機の検査装置において、
前記楔に力が加わらない状態の前記楔の前記スロットから露出する検査対象面の形状を入力する入力部と、
前記楔の前記検査対象面における前記バネまたは前記楔の反力と、前記入力部に入力された前記楔の前記検査対象面の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶部と、
前記楔の前記検査対象面の計測変形分布を計測する計測部と、
前記計測変形分布と前記変形反力関係とから推定反力を推定する推定部と、
前記推定反力から前記楔の緩みの良または不良を判定する判定部とを備え、
　また、回転電機の検査方法によれば、
環形状のコアの径方向の内側に形成されたスロットに配置された巻線を、バネを介してまたはバネ機能を有して固定する楔を有する固定子と、前記固定子の径方向の内側に所定の間隔を隔てて配置された回転子とを備えた回転電機を検査する回転電機の検査方法において、
前記楔に力が加わらない状態の前記楔の前記スロットから露出する検査対象面の形状を入力する入力ステップと、
前記楔の前記検査対象面における前記バネまたは前記楔の反力と、前記入力ステップにて入力された前記楔の前記検査対象面の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶ステップと、
前記楔の前記検査対象面の計測変形分布を計測する計測ステップと、
前記計測変形分布と前記変形反力関係とから推定反力を推定する推定ステップとを備え、
　さらに、前記推定反力から前記楔の緩みの良または不良を判定する判定ステップを備えたので、
　楔の検査対象面の計測変形分布から楔の緩みが推定されるので、楔の形状および楔を支持する支持構造を変形することなく、また、回転電機を分解することなく、楔の状態を短時間で効率良く検査することが可能となる。よって、当該検査に要因により楔の強度が低下することがなくなる。
　また、前記計測部は、計測点として、前記楔の前記検査対象面の周方向における中央点を含み、
２点以上計測する場合は、前記検査対象面の前記コアに一番近い点を含み、
計測するので、
楔の複数点を計測点としているので、複数回の計測を必要とせず、一度の計測で反力の変化を効率良く検査できる。
　また、前記楔の前記検査対象面の前記変形分布および前記計測変形分布は、前記検査対象面のひずみ、変位、または、角度のいずれかの分布であるので、
　楔の緩みの変化を確実に判定できる。
実施の形態２．
　本実施の形態２は、上記実施の形態１で示した検査装置２２０および回転電機１００の検査方法において、図９に示したステップＳＴ１５の“楔３４の緩み量を推定する”処理の内容が異なる。よって、この異なる“楔３４の緩み量を推定する”処理の内容についてのみ図１４および図１５を用いて説明する。
　図１４は本実施の形態２における、上記実施の形態１の図９に示したステップＳＴ１５の“楔３４の緩み量を推定する処理”の内容を示すフローチャートである。尚、上記実施の形態１の図１０にて当該類似の処理を示している。図１５Ａは図４に示したスロット３３における実際の楔３４、バネ３５、コア３１の構成を示した図である。図１５Ｂは図１５Ａに示した構成をモデル化して示した図である。図１５Ｃは図１５Ａに示した楔３４の検査対象面５０における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。図１５Ｄは実施の形態２における変形反力関係を示した式である。
　次に、上記実施の形態１にて示した“楔３４の緩み量を推定する（ステップＳＴ１５）”の処理内容の異なる部分を中心に、図１４および図１５に基づいて説明する。まず、実施の形態１の図１０のステップＳＴ１８に相当する図１４のステップＳＴ２４では、図１０のステップＳＴ１８の内容に追加して、回転電機１００のコア３１と楔３４との接触部３００の形状および楔３４とバネ３５との接触部の形状が入力される。そして、この形状情報には寸法公差が含まれている。
　次に、実施の形態１の図１０のステップＳＴ２０に相当する図１４のステップＳＴ２５では、上記実施の形態１の図１０のステップＳＴ２０の内容に追加して、コア３１と楔３４との接触部３００の寸法公差の範囲内で変化させて、材料力学または有限要素法などの数値解析により解き、検査対象面５０の変形分布と反力との関係である変形反力関係を取得する。具体的には図１５に示すように、コア３１と楔３４の接触箇所毎に材料力学または有限要素法などの数値解析により解き、図１５に示す検査対象面５０の変形分布と反力との関係を取得する。当該取得結果は関係記憶部２２８に記憶する。
　次に、ステップＳＴ２５で保存した変形反力関係と、図１４のステップＳＴ１９にて取得した、楔３４の検査対象面５０の計測変形分布としてひずみを２点以上計測して入力する。そして、図１４のステップＳＴ１９の計測結果から、図１４のステップＳＴ２６で推定反力を推定する。図１５の検査対象面５０の変形分布と反力との関係に示すように、計測した位置およびひずみの変形値と関係記憶部２２８に保存した変形反力関係からひずみ位置および値の分布が、もっとも一致するコア３１と楔３４との接触箇所を求める。次に、その接触箇所を境界条件として検査対象面５０の変形分布と反力の変形反力関係を、関係記憶部２２８から選択し、ステップＳＴ１９の計測結果を入力して推定反力を推定する。
　尚、本実施の形態２においては、楔３４と楔３４を支持する構造としての、コア３１およびバネ３５との寸法公差を付加するため、例えば、上記実施の形態１にて示した図１２に示すように、計測点は、ひずみの変化量が最大となる楔３４の検査対象面５０の計測位置を周方向Ｘの中央点ＸＭ（変形値はＹＭ）と、計測できるひずみ分布の端部となるコア３１との接触部３００近傍の２点ＸＥ１（変形値はＹＥ１）、ＸＥ２（変形値はＹＥ２）とをそれぞれ計測すると分布を把握できる。さらに、検査対象面５０の周方向Ｘの中央点ＸＭから寸法公差の最大値と最小値とだけずれた位置を計測点として追加することで、コア３１と楔３４との接触部分がずれても変化量の最大値を求められ、推定反力を精度よく推定できる。
　上記のように構成された実施の形態２の回転電機の検査装置および回転電機の検査方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記入力部は、前記回転電機の組み付け時の前記楔と前記楔を支持する構造との寸法公差が入力され、
前記関係記憶部に記憶される前記変形反力関係は、前記寸法公差の内で変化させて取得されるものであり、
　また、前記入力ステップは、前記回転電機の組み付け時の前記楔と前記楔を支持する構造との寸法公差が入力され、
前記関係記憶ステップは、記憶される前記変形反力関係が、前記寸法公差の内で変化させて取得されるものであるため、
　楔と楔を支持する構造、例えばコアの接触状況を反映して楔の緩みを判定できるため、緩みの判定精度を向上できる。
　また、前記計測部は、計測点として、前記楔の前記検査対象面の周方向における中央点を含み、
２点以上計測する場合は、前記検査対象面の前記コアに一番近い点を含み、
３点以上計測する場合は、前記回転電機の組み付け時の前記楔と前記コアとの接触位置の寸法公差の最大値または最小値だけ前記楔の前記検査対象面の前記中央点から周方向にずらした点として計測するので、
楔の複数点を計測点としているので、複数回の計測を必要とせず、一度の計測で反力の変化を効率良く検査できる。
実施の形態３．
　本実施の形態３は、上記実施の形態１で示した検査装置２２０および回転電機１００の検査方法において、図９に示したステップＳＴ１５の“楔３４の緩み量を推定する”処理の内容が異なる。よって、この異なる“楔３４の緩み量を推定する”処理の内容についてのみ図１６および図１７を用いて説明する。
　図１６は本実施の形態３における、上記実施の形態１の図９に示したステップＳＴ１５の“楔３４の緩み量を推定する処理”の内容を示すフローチャートである。尚、上記実施の形態１の図１０にて当該類似の処理を示している。図１７Ａは図４に示したスロット３３における実際の楔３４、バネ３５、コア３１の構成を示した図である。図１７Ｂは図１７Ａに示した構成をモデル化して示した図である。図１７Ｃは図１７Ａに示した楔３４の検査対象面５０における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。図１７Ｄは実施の形態３における変形反力関係を示した式である。
　次に、上記実施の形態１にて示した“楔３４の緩み量を推定する（ステップＳＴ１５）”の処理内容の異なる部分を中心に、図１６および図１７に基づいて説明する。まず、実施の形態１の図１０のステップＳＴ１８およびステップＳＴ２０と同様に変形反力関係を取得して保存する。次に、楔３４の検査対象面５０の計測変形分布としてひずみを１点以上、複数回計測して入力する（図１６のステップＳＴ２９）。
　次に、ステップＳＴ２０で保存した変形反力関係と、ステップＳＴ２９の計測結果から、推定反力としての反力変化量を推定する（図１６のステップＳＴ３２）。具体的には、ステップＳＴ２９の計測の時間間隔をあけて複数回行い、計測した変形量の差分を求める。図１７Ｃに示すように、検査対象面５０の変形の差分の変化量ΔＹを求める。次に、その変化量ΔＹとステップＳＴ２０で保存した検査対象面５０の変形の変化量ΔＹと反力の変形反力関係を、関係記憶部２２８から選択し、変化量ΔＹを入力して推定反力としての反力変化量ΔＦを推定する。以下の工程は推定反力である反力変化量ΔＦに基づいて、楔３４の良または不良などが判定されるものである。
　上記のように構成された実施の形態３の回転電機の検査装置および回転電機の検査方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記計測部は、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
前記推定部は、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求めるものであり、
　また、前記計測ステップは、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
前記推定ステップは、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求めるものであるため、
　楔の検査対象面の計測点の数を削減でき、計測時間を削減できる。
実施の形態４．
　本実施の形態４は、上記実施の形態１で示した検査装置２２０および回転電機１００の検査方法において、図９に示したステップＳＴ１５の“楔３４の緩み量を推定する”処理の内容が異なる。よって、この異なる“楔３４の緩み量を推定する”処理の内容についてのみ図１８および図１９を用いて説明する。また、本実施の形態４では、上記実施の形態２と同様に、変形反力関係は、寸法公差の内で変化させて取得されている。
　図１８は本実施の形態４における、上記実施の形態１の図９に示したステップＳＴ１５の“楔３４の緩み量を推定する処理”の内容を示すフローチャートである。尚、上記実施の形態１の図１０にて当該類似の処理を示している。図１９Ａは図４に示したスロット３３における実際の楔３４、バネ３５、コア３１の構成を示した図である。図１９Ｂは図１９Ａに示した構成をモデル化して示した図である。図１９Ｃは図１９Ａに示した楔３４の検査対象面５０における計測位置と変形量との関係を示したグラフである。図１９Ｄは実施の形態４における変形反力関係を示した式である。
　次に、上記実施の形態１にて示した“楔３４の緩み量を推定する（ステップＳＴ１５）”の処理内容の異なる部分を中心に、図１８および図１９に基づいて説明する。まず、実施の形態２の図１４のステップＳＴ２４およびステップＳＴ２５と同様に変形反力関係を取得して関係記憶部２２８に記憶する。また、実施の形態３のステップＳＴ２９と同様に計測を行う。
　次に、ステップＳＴ２５で保存した変形反力関係と、ステップＳＴ２９の計測結果から、推定反力を推定する（図１８のステップＳＴ３７）。まず、ステップＳＴ２９の計測の時間間隔をあけて複数回行い、計測した変形量の差分である変化量を求める。具体的には図１９に示すように、検査対象面５０の変形量の差分である変化量ΔＹを求める。図１９の検査対象面５０の変形と反力との関係に示すように、計測したひずみ位置および変化量ΔＹと、関係記憶部２２８に保存した位置およびひずみの変形値が、一致するコア３１と楔３４との接触箇所を求める。次に、その接触箇所を境界条件として検査対象面５０の変形の変化量ΔＹと反力との関係を、関係記憶部２２８から選択し、ステップＳＴ２９の計測結果を入力して推定反力を推定する。
　上記のように構成された実施の形態４の回転電機の検査装置および回転電機の検査方法によれば、上記各実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記計測部は、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
前記推定部は、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求めるものであり、
　また、前記計測ステップは、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
前記推定ステップは、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求めるものであるため、
楔の検査対象面の計測点の数を削減でき、計測時間を削減できる。
　さらに、楔と楔を支持する構造、例えばコアの接触状況を反映して、楔の緩みを判定でき、緩みの判定精度を向上できる。
実施の形態５．
　本実施の形態５は、実施の形態１で示した検査装置のなかで、図７に示した決定部２３１の処理内容が異なる。この点についてのみ説明する。図２０は実施の形態５の回転電機の検査方法のフローチャートを示す。
　上記各実施の形態にて得られたいずれかの推定反力を入力する（図２０のステップＳＴ４０）。次に、回転電機１００が運転中に楔３４に加わる力として、巻線３６の形状および巻線３６流れる電流量を入力する（図２０のステップＳＴ４１）。次に、ステップ４０とステップＳＴ４１との入力より、回転電機１００の運転中の巻線３６の振動値を推定する（図２０のステップＳＴ４２）。具体的には、ステップＳＴ４１の入力から回転電機１００の運転中に生じる電磁加振力を推定し、ステップＳＴ４０で入力した推定反力よりも大きくなったら巻線３６が振動すると判定する。
　そして、電磁加振力より反力が小さくなった楔の数と振動値との関係を予め数値解析で求め、計測した楔３４の推定反力のコア３１内の分布から、巻線３６の振動値を推定する。次に、ステップＳＴ４２で推定した結果を基に、予め設定されている巻線３６の振動値の基準値以上であるか否かを判定する。基準値以上であると推定されたスロット３３の楔３４の更新を決定する（図２０のステップＳＴ４３）。
　上記のように構成された実施の形態５の回転電機の検査装置および回転電機の検査方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記回転電機の前記固定子および前記巻線の形状情報、前記回転電機の運転中に前記楔に加わる外力および前記推定反力から、前記コアの前記スロットに設置されている前記巻線全体の前記回転電機の運転中に振動する振動値を推定して、前記スロットの前記楔の更新の有無を決定する決定ステップを備えたので、
楔を更新する箇所をスロット毎に決定することができ、楔の更新時間を削減できる。
　本開示は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されるが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１　フレーム、１００　回転電機、２　ガスクーラ、２０　計測部、２１０Ａ　撮像装置、２１０Ｂ　撮像装置、２１１Ａ　駆動装置、２１１Ｂ　駆動装置、２２０　検査装置、２２１　制御部、２２２　取得部、２２３　第１記憶部、２２４　生成部、２２５　検査部、２２６　第２記憶部、２２７　入力部、２２８　関係記憶部、２２９　推定部、２３０　判定部、２３１　決定部、２４０　表示装置、３　固定子、３１　コア、３２Ａ　コイルエンド部、３３　スロット、３４　楔、３５　バネ、３６　巻線、３７　導体、３８　絶縁部、４　回転子、４１　回転軸、４２　回転子コア、４３Ａ　保持環、４３Ｂ　保持環、５０　検査対象面、Ｘ　周方向、Ｙ　径方向、ＹＯ　外側、ＹＩ　内側、Ｚ　軸方向。

Claims (12)

  1. 環形状のコアの径方向の内側に形成されたスロットに配置された巻線を、バネを介してまたはバネ機能を有して固定する楔を有する固定子と、前記固定子の径方向の内側に所定の間隔を隔てて配置された回転子とを備えた回転電機を検査する回転電機の検査装置において、
    前記楔に力が加わらない状態の前記楔の前記スロットから露出する検査対象面の形状を入力する入力部と、
    前記楔の前記検査対象面における前記バネまたは前記楔の反力と、前記入力部に入力された前記楔の前記検査対象面の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶部と、
    前記楔の前記検査対象面の計測変形分布を計測する計測部と、
    前記計測変形分布と前記変形反力関係とから推定反力を推定する推定部と、
    前記推定反力から前記楔の緩みの良または不良を判定する判定部とを備えた回転電機の検査装置。
  2. 前記入力部は、前記回転電機の組み付け時の前記楔と前記楔を支持する構造との寸法公差が入力され、
    前記関係記憶部に記憶される前記変形反力関係は、前記寸法公差の内で変化させて取得される請求項１に記載の回転電機の検査装置。
  3. 前記計測部は、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
    前記推定部は、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求める請求項１に記載の回転電機の検査装置。
  4. 前記計測部は、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
    前記推定部は、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求める請求項２に記載の回転電機の検査装置。
  5. 前記計測部は、計測点として、前記楔の前記検査対象面の周方向における中央点を含み、
    ２点以上計測する場合は、前記検査対象面の前記コアに一番近い点を含み、
    ３点以上計測する場合は、前記回転電機の組み付け時の前記楔と前記コアとの接触位置の寸法公差の最大値または最小値だけ前記楔の前記検査対象面の前記中央点から周方向にずらした点を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の検査装置。
  6. 前記楔の前記検査対象面の前記変形分布および前記計測変形分布は、前記検査対象面のひずみ、変位、または、角度のいずれかの分布である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機の検査装置。
  7. 環形状のコアの径方向の内側に形成されたスロットに配置された巻線を、バネを介してまたはバネ機能を有して固定する楔を有する固定子と、前記固定子の径方向の内側に所定の間隔を隔てて配置された回転子とを備えた回転電機を検査する回転電機の検査方法において、
    前記楔に力が加わらない状態の前記楔の前記スロットから露出する検査対象面の形状を入力する入力ステップと、
    前記楔の前記検査対象面における前記バネまたは前記楔の反力と、前記入力ステップにて入力された前記楔の前記検査対象面の形状からの変形分布との関係を変形反力関係として取得して記憶する関係記憶ステップと、
    前記楔の前記検査対象面の計測変形分布を計測する計測ステップと、
    前記計測変形分布と前記変形反力関係とから推定反力を推定する推定ステップとを備えた回転電機の検査方法。
  8. 前記入力ステップは、前記回転電機の組み付け時の前記楔と前記楔を支持する構造との寸法公差が入力され、
    前記関係記憶ステップは、記憶される前記変形反力関係が、前記寸法公差の内で変化させて取得される請求項７に記載の回転電機の検査方法。
  9. 前記計測ステップは、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
    前記推定ステップは、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求める請求項７に記載の回転電機の検査方法。
  10. 前記計測ステップは、前記楔の前記検査対象面の前記計測変形分布を複数回計測し、
    前記推定ステップは、前記計測変形分布の複数回の時間変化と前記変形反力関係とから前記推定反力として反力の変化量を求める請求項８に記載の回転電機の検査方法。
  11. 前記推定反力から前記楔の緩みの良または不良を判定する判定ステップを備えた請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の検査方法。
  12. 前記回転電機の前記固定子および前記巻線の形状情報、前記回転電機の運転中に前記楔に加わる外力および前記推定反力から、前記コアの前記スロットに設置されている前記巻線全体の前記回転電機の運転中に振動する振動値を推定して、前記スロットの前記楔の更新の有無を決定する決定ステップを備えた請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の検査方法。
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