(57)【要約】  回転電機は、固定子および回転子を備える。撮像装置は、回転子の一部である検査対象部を撮像することにより検査対象部の画像データを生成し、生成した画像データを画像処理装置に送信する。画像処理装置は、撮像装置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部におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報を生成する。生成されたひずみ変化情報を用いて、回転子の状態を検査する。
2020090082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子および固定子を有する回転電機を検査する検査方法であって、
前記回転子の一部である検査対象部を撮像装置によって撮像することにより検査画像データを取得する検査画像データ取得ステップと、
取得した前記検査画像データに基づいて、デジタル画像相関法により前記検査対象部におけるひずみの分布の変化をひずみ変化情報として生成する変化情報生成ステップとを含む、回転電機の検査方法。
【請求項２】
第１の期間に前記検査対象部を撮像することにより初期画像データを取得する初期画像データ取得ステップをさらに含み、
前記検査画像データ取得ステップは、第１の期間より後の第２の期間に前記検査対象部を撮像することにより検査画像データを取得するステップを含み、
前記変化情報生成ステップは、前記初期画像データおよび前記検査画像データに基づいて、前記ひずみ変化情報を生成するステップを含む、請求項１に記載の回転電機の検査方法。
【請求項３】
前記ひずみ変化情報に基づいて、前記回転電機の運転を継続可能な時間を決定する時間決定ステップを、さらに含む、請求項１または２に記載の回転電機の検査方法。
【請求項４】
前記ひずみ変化情報に基づいて、前記回転電機の前記回転子の回転速度の適正値を決定する速度決定ステップを、さらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機の検査方法。
【請求項５】
前記検査画像データ取得ステップは、
前記回転子を回転させながら前記撮像装置により前記検査対象部を撮像するステップを、含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機の検査方法。
【請求項６】
前記回転子は、
軸方向に延びるとともに巻線を収容する回転子コアと、
前記回転子コアの前記軸方向の端部に設けられた取付部に取り付けられ、前記巻線を保持する保持環とを含み、
前記検査対象部は、前記保持環に設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転電機の検査方法。
【請求項７】
前記検査対象部は、前記軸方向に対して垂直な径方向において前記取付部と重なる前記保持環の部分を含む、請求項６に記載の回転電機の検査方法。
【請求項８】
前記回転子コアは、気体が導入される溝状のエアパス部を有し、
前記検査対象部は、前記軸方向に対して垂直な径方向において前記エアパス部と重なる前記保持環の部分に設けられる、請求項６または７に記載の回転電機の検査方法。
【請求項９】
前記回転子コアは、前記軸方向を中心とする周方向に互いに間隔をおいて形成された複数の溝状のスロットを有し、
前記検査対象部は、前記軸方向に対して垂直な径方向において前記複数のスロットとそれぞれ重なる前記保持環の複数の部分に設けられる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の回転電機の検査方法。
【請求項１０】
前記回転子は、
軸方向に延びるとともに巻線を収容する回転子コアと、
前記回転子コアの前記軸方向の端部に設けられた取付部に取り付けられ、前記巻線を保持する保持環と、
前記保持環に取り付けられるエンドプレートとを含み、
前記保持環は第１および第２の端部を有し、前記第１の端部が前記取付部に取り付けられ、前記エンドプレートが前記第２の端部に取り付けられ、
前記検査対象部は、前記エンドプレートに設けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転電機の検査方法。
【請求項１１】
前記ひずみ変化情報と、前記回転子にクラックが生じた場合の前記検査対象部のひずみの分布の傾向を表す傾向情報とに基づいて、前記回転子に生じたクラックの位置を推定する位置推定ステップをさらに含む、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の回転電機の検査方法。
【請求項１２】
前記傾向情報は、前記保持環にクラックが生じた場合のひずみの分布を表す第１の分布情報と、前記回転子コアにクラックが生じた場合のひずみの分布を表す第２の分布情報とを含み、
前記位置推定ステップは、前記ひずみ変化情報ならびに前記第１および第２の分布情報に基づいて、前記保持環および前記回転子コアに生じたクラックの位置を推定するステップを、さらに含む、請求項１１に記載の回転電機の検査方法。
【請求項１３】
前記ひずみ変化情報に基づいて、前記位置推定ステップにおいて推定された位置に生じたクラックの寸法を推定するクラック寸法推定ステップをさらに含む、請求項１１または１２に記載の回転電機の検査方法。
【請求項１４】
回転子および固定子を有する回転電機を検査する検査装置であって、
前記回転子の一部である検査対象部を撮像することにより検査画像データを取得する撮像装置と、
前記撮像装置により取得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前記検査対象部のひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報を生成する変化情報生成部とを備える、回転電機の検査装置。
【請求項１５】
回転子および固定子を有する回転電機であって、
前記回転子は、
軸方向に延びるとともに巻線を収容する回転子コアと、
前記回転子コアの前記軸方向の端部に設けられた取付部に取り付けられ、前記巻線を保持する保持環とを含み、
前記保持環には、デジタル画像相関法によりひずみの分布の変化をひずみ変化情報として生成するためのランダムパターンが形成されている、回転電機。
【請求項１６】
回転子および固定子を有する回転電機であって、
前記回転子は、
軸方向に延びるとともに巻線を収容する回転子コアと、
前記回転子コアの前記軸方向の端部に設けられた取付部に取り付けられ、前記巻線を保持する保持環と、
前記保持環に取り付けられるエンドプレートとを含み、
前記保持環は第１および第２の端部を有し、前記第１の端部が前記取付部に取り付けられ、前記エンドプレートが前記第２の端部に取り付けられ、
前記エンドプレートには、デジタル画像相関法によりひずみの分布の変化をひずみ変化情報として生成するためのランダムパターンが形成されている、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機等の回転電機においては、回転に伴う遠心力が応力として回転子に加わるので、回転子の経年的な劣化が懸念されている。特に、電力会社で用いられるような大型の発電機（例えばタービン発電機）は巨大な回転子を有し、その回転子が高速で回転されるので、回転子に非常に大きな応力が加わる。そのような応力が繰り返し加わると、最終的には回転子が破損に至る可能性がある。【０００３】
一般的に、タービン発電機の回転子は、回転子コア（鉄心）、巻線および保持環を含み、巻線は、回転子コアに形成されたスロット内に収容されるとともに、その一部は回転子コアの軸方向端部においてスロットの外側に延出している。その巻線の延出部分を保持するため、回転子コアの両端部には保持環が取り付けられている。【０００４】
保持環は、遠心力によって回転子コアから外れないように焼嵌め等によって回転子コアに強固に固定されているため、保持環には応力が生じやすい。保持環の応力を抑制する手法は種々提案されている。例えば特許文献１に記載されるタービンロータにおいては、保持環が回転子コアに対して軸方向に移動することを防止するため、回転子コアの外周部に径方向に突出するロックキーが設けられ、保持環の内周部にロックキーを受け入れるロックキー溝が形成される。ロックキー溝の形状および寸法は、保持環の応力集中が抑制されるように設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許６５６６７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転子に非常に大きな応力が繰り返し加わるので、応力集中が抑制するための対策が講じられていても、継続使用によって最終的には回転子が破損に至る可能性が高い。そのため、回転子の状態を定期的に検査し、回転子が破損に至る前に、補修または部品交換等の適切な処置を実施することが求められる。従来は、回転電機を分解して部品毎に検査を実施しており、多大な時間およびコストが必要になるという問題点があった。【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、回転子の状態を短時間で効率良く検査することが可能な回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転電機の検査方法は、回転子および固定子を有する回転電機を検査する検査方法であって、 回転子の一部である検査対象部を撮像装置によって撮像することにより検査画像データを取得する検査画像データ取得ステップと、取得し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 検査対象部におけるひずみの分布の変化をひずみ変化情報として生成する変化情報生成ステップとを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る回転電機の検査方法によれば、デジタル画像相関法によって検査画像データから検査対象部のひずみの分布の変化がひずみ変化情報として生成されるので、回転電機を分解することなく、ひずみ変化情報を用いて回転子の状態を短時間で効率良く検査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における検査装置および回転電機を示す模式図である。
【図２】実施の形態１における画像処理装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における保持環およびその周辺部の外観斜視図である。
【図４】実施の形態１における回転子コアの断面図である。
【図５】実施の形態１におけるスロットと回転子巻線との関係について説明するための模式図である。
【図６】実施の形態１における保持環およびその周辺部の切り欠き斜視図である。
【図７】実施の形態１における保持環およびその周辺部の断面図である。
【図８】実施の形態１におけるランダムパターンの形成例について説明するための切り欠き斜視図である。
【図９】実施の形態１における検査装置の一連の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施の形態１におけるひずみ分析処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態１におけるひずみ分析処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】実施の形態２における検査対象部について説明するための外観斜視図である。
【図１３】実施の形態３における検査対象部について説明するための外観斜視図である。
【図１４】実施の形態４における検査対象部について説明するための外観斜視図である。
【図１５】実施の形態５における検査対象部について説明するための外観斜視図である。
【図１６】実施の形態６における検査対象部について説明するための外観斜視図である。
【図１７】実施の形態７における検査対象部について説明するための外観斜視図である。
【図１８】実施の形態７におけるエンドプレートおよびその周辺部を示す軸垂直断面図である。
【図１９】回転電機の組み立て途中におけるエンドプレートおよびその周辺部を示す軸垂直断面図である。
【図２０】実施の形態７におけるひずみ分析処理を示すフローチャートである。
【図２１】実施の形態８における検査対象部について説明するための軸垂直断面図である。
【図２２】画像処理装置の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る検査装置と、その検査装置による検査対象である回転電機の全体構成を示す模式図である。実施の形態１に係る回転電機は、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である。
【００１３】
図１に示すように、回転電機１００は、フレーム１と、そのフレーム１内に収容されるガスクーラー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）が循環されており、ガスクーラー２はその冷媒を冷却する。固定子３は、固定子コア（固定子鉄心）３１および固定子巻線３２を含む。固定子コア３１は円筒形状を有し、フレーム１内に固定的に設けられる。固定子コア３１の内周部には複数のスロット（溝部）が形成される。固定子コア３１の各スロット内に電機子巻線としての固定子巻線３２が収容される。固定子巻線３２の一部は固定子コア３１の両端部から引き出され、コイルエンド３２ａを形成する。一方のコイルエンド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。メインリードを通して、発電された電力が回転電機１００から外部に取り出される。
【００１４】
回転子４は、一対の回転軸４１、回転子コア（鉄心）４２および保持環４３ａ，４３ｂを含む。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。以下、一対の回転軸４１および回転子コア４２の軸心と平行な方向を軸方向と呼ぶ。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を単に径方向と呼び、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を単に周方向と呼ぶ。
【００１５】
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ている。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。固定子コア３１および固定子巻線３２は、回転子コア４２の径方向外方に位置し、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固定子巻線３２に電流が生じる。保持環４３ａ，４３ｂは、回転子コア４２の一端部および他端部にそれぞれ取り付けられ、固定子コア３１の外部にそれぞれ露出する。
【００１６】
検査装置２００は、撮像装置２１０ａ，２１０ｂ、駆動機構２１１ａ，２１１ｂ，画像処理装置２２０および表示装置２４０を含む。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、回転子４の一部である検査対象部を撮像することにより検査対象部の画像データを生成し、生成した画像データを画像処理装置２２０に送信する。駆動機構２１１ａ，２１１ｂは、撮像装置２１０ａ，２１０ｂをフレーム１内で移動させる。
【００１７】
本実施の形態では、保持環４３ａ，４３ｂに検査対象部が設定される。撮像装置２１０ａは、保持環４３ａの近傍に設けられ、駆動機構２１１ａによって移動されつつ保持環４３ａを撮像する。撮像装置２１０ｂは、保持環４３ｂの近傍に設けられ、駆動機構２１１ｂによって移動されつつ保持環４３ｂを撮像する。
【００１８】
撮像装置２１０ａ，２１０ｂは、特定の初期期間に保持環４３ａ，４３ｂを撮像し、生成した画像データを初期画像データとして画像処理装置２２０に送信する。初期期間は、例えば、回転電機１００が製造されてから回転電機１００の運転が開始される前の期間である。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保持環４３ａ，４３ｂを撮像し、生成した画像データを検査画像データとして画像処理装置２２０に送信する。検査期間は、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る。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検査期間が定められてもよい。さらに、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検査期間が定められてもよい。また、回転子４に加わる応力は、回転子４の回転回数、回転速度および回転加速度等に依存するので、回転子４の回転回数、回転速度および回転加速度の少なくとも１つに基づいて検査期間が定められてもよい。あるいは、フレーム１内の温度または湿気によって回転子４の劣化速度は異なるので、フレーム１内の温度または湿気に基づいて検査期間が定められてもよい。なお、初期期間は、請求項における第１の期間に該当し、検査期間は、請求項における第２の期間に該当する。
【００１９】
本例では、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる保持環４３ａ，４３ｂの撮像は、原動機により回転子４が低速で回転される状態で行われる。例えば、撮像装置２１０ａ，２１０ｂの各々がストロボ光源および撮像素子を含み、回転子４の回転に同期してストロボ光源が発光するとともに撮像素子が撮像を行う。この場合、撮像装置２１０ａ，２１０ｂを周方向に移動させることなく、保持環４３ａ，４３ｂの周方向の全体を撮像することができるので、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【００２０】
画像処理装置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部におけるひずみの分布の変化をひずみ変化情報として生成する。デジタル画像相関法は、対象物の変形の前後に対象物の表面を撮像し、得られたデジタル画像データの輝度分布から対象物の表面に変位量と変位方向を同時に求める方法である。ひずみ変化情報は、検査対象部における変位量および変位方向を含む。表示装置２４０は、画像処理装置２２０により生成された種々の情報を表示する。
【００２１】
図２は、画像処理装置２２０の機能的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、画像処理装置２２０は、撮像制御部２２１、画像データ取得部２２２、画像データ記憶部２２３、ひずみ変化情報生成部２２５、傾向情報記憶部２２６、クラック位置推定部２２８、クラック寸法推定部２２９および運転条件決定部２３１を含む。
【００２２】
撮像制御部２２１は、上記の初期期間および検査期間に検査対象部を撮像するように撮像装置２１０ａ，２１０ｂおよび駆動機構２１１ａ，２１１ｂを制御する。画像データ取得部２２２は、撮像装置２１０ａ，２２０ｂから送信された初期画像データを取得し、その初期画像データを画像データ記憶部２２３に出力する。また、画像データ取得部２２２は、撮像装置２１０ａ，２１０ｂから送信された検査画像データを取得し、その検査画像データを画像データ記憶部２２３およびひずみ変化情報生成部２２５に出力する。
【００２３】
画像データ記憶部２２３は、画像データ取得部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。ひずみ変化情報生成部２２５は、画像データ取得部２２２から与えら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保持環４３ａ，４３ｂのひずみ変化情報を生成する。
【００２４】
具体的には、ひずみ変化情報生成部２２５は、画像データ記憶部２２３に記憶された初期画像データと、画像データ取得部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、初期期間から現時点までの期間における検査対象部のひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報を生成する。ひずみ変化情報生成部２２５は、生成したひずみ変化情報をクラック位置推定部２２８に出力する。
【００２５】
ひずみ変化情報生成部２２５は、検査期間が到来する毎に、画像データ記憶部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、画像データ取得部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、運転期間と呼ぶ。）における検査対象部のひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報を生成してもよい。この場合、各検査期間のひずみ変化情報に基づいて、各運転期間におけるひずみの分布の変化の度合い（以下、ひずみ変化度と呼ぶ。）を求めることができる。そのひずみ変化度に基づいて、回転子４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、回転子４に異常が生じたと判定し、作業者に通知してもよい。
【００２６】
また、画像処理装置２２０が、各検査期間に生成されたひずみ変化情報を記憶するひずみ変化情報記憶部をさらに含んでもよい。この場合、複数の検査期間における複数のひずみ変化情報の比較に基づいて、異常判定を行うことができる。
【００２７】
傾向情報記憶部２２６は、回転子４にクラックが生じた場合における検査対象部のひずみの分布の変化の傾向を表す傾向情報を記憶する。傾向情報は、回転子４に生じたクラックの位置と回転子４におけるひずみの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。ここで、クラックは、回転子４の損傷の例であり、欠けおよび亀裂を含む。クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報生成部２２５から与えられたひずみ変化情報および傾向情報記憶部２２６に記憶された傾向情報に基づいて、回転子４においてクラックが生じている位置（以下、クラック位置と呼ぶ。）を推定する。この場合、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報を用いた逆解析により、クラック位置を推定することができる。
【００２８】
本例において、傾向情報は、複数の分布情報を含む。複数の分布情報は、回転子４の複数の異なる部位に対応する。各分布情報は、対応する部位にクラックが生じた場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報および複数の分布情報との比較に基づいて、クラック位置を推定する。クラック位置推定部２２８は、推定したクラック位置をクラック寸法推定部２２９および運転条件決定部２３１に出力する。
【００２９】
クラック寸法推定部２２９は、ひずみ変化情報生成部２２５から与えられたひずみ変化情報に基づいて、クラック位置推定部２２８により推定されたクラック位置におけるクラックの寸法（以下、クラック寸法と呼ぶ。）を推定する。この場合、クラック寸法推定部２２９は、ひずみ変化情報を用いた逆解析により、クラック寸法を推定することができる。クラック寸法推定部２２９は、推定したクラック寸法を運転条件決定部２３１に出力する。
【００３０】
運転条件決定部２３１は、クラック位置推定部２２８により推定されたクラック位置およびクラック寸法推定部２２９により推定されたクラック寸法に基づいて、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、運転可能時間と呼ぶ。）および回転子４の適正な回転速度（以下、適正速度と呼ぶ。）を含む。この場合、運転条件決定部２３１は、材料特性および破壊力学に基づく公知の方法により、クラック位置およびクラック寸法から運転可能時間および適正速度を算出することができる。
【００３１】
回転子４に加わる応力は回転子４の回転速度に依存するので、回転子４の回転速度を制限することにより、回転子４に加わる応力を低減することができる。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、回転子４を適正速度で回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。
【００３２】
表示装置２４０は、運転条件決定部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、回転子４の回転速度を適正速度に調整することで、回転速度を制限しながらであっても回転電機１００の長寿命化を実現することができる。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することができる。
【００３３】
運転条件決定部２３１は、回転子４の回転速度を制御する図示しない制御装置に、決定した適正速度を出力してもよい。この場合、制御装置によって回転子４の回転速度を自動的に適正速度に調整することができる。また、運転条件決定部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ときに、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することができる。
【００３４】
ひずみ変化情報生成部２２５により生成されたひずみ変化情報、クラック位置推定部２２８により推定されたクラック位置、クラック寸法推定部２２９により推定されたクラック寸法のうち少なくとも１つが表示装置２４０により表示されてもよい。この場合、作業者は、表示装置２４０の表示を見て、種々の情報を取得することができる。
【００３５】
回転子４の詳細について説明する。ここで、複数の図面における各部の位置関係を明確にするため、互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義し、図中にＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を表す矢印を付す。Ｘ方向は、上記の軸方向に相当し、Ｙ方向およびＺ方向は、上記の径方向にそれぞれ相当する。
【００３６】
以下、主として保持環４３ａおよびその周辺部の構成を説明する。保持環４３ｂおよびその周辺部は、保持環４３ａおよびその周辺部と同様の構成を有する。図３は、保持環４３ａおよびその周辺部の外観斜視図である。図３に示すように、回転軸４１の一端部には、フランジ部５ａが形成される。フランジ部５ａに原動機（タービン）の回転軸が接続される。上記のように、回転子コア４２は回転軸４１と同軸を有し、軸方向に延びる。保持環４３ａは、円筒形状を有し、回転子コア４２と回転軸４１との連結部を取り囲むように設けられる。回転子コア４２の外周部には、軸方向に延びる１対の磁極部４２１、複数のスロット４２３および複数の抜け止め部４２４が形成されている。図２においては、１対の磁極部４２１のうち一方の磁極部４２１のみが示される。各磁極部４２１には、軸方向に延びる複数のエアパス部４２２が形成されている。
【００３７】
図４は、回転子コア４２の断面図である。図４の断面は、軸方向に垂直な断面（以下、軸垂直断面と呼ぶ。）である。図４に示すように、周方向において、回転子コア４２の軸垂直断面の外周部に連続的な凹凸が形成される。軸垂直断面において、各エアパス部４２２および各スロット４２３は凹状である。実際には、エアパス部４２２およびスロット４２３は、軸方向に延びる溝状である。複数のエアパス部４２２およびスロット４２３は、周方向に互いに間隔をおいて形成される。
【００３８】
各磁極部４２１は、磁極中央部４２１ａおよび一対の磁極端部４２１ｂを含む。周方向において磁極中央部４２１ａを挟むように一対の磁極端部４２１ｂが設けられる。磁極中央部４２１ａと一対の磁極端部４２１ｂとの間に複数のエアパス部４２２が設けられる。具体的には、各磁極部４２１の一端部から中央部に向けて一対のエアパス部４２２が所定の長さだけ延び、各磁極部４２１の他端部から中央部に向けて一対のエアパス部４２２が所定の長さだけ延びる。各エアパス部４２２を通して、回転子コイルエンド（後述の回転子巻線４４Ａ，４４Ｂの両端部）を冷却したガスが放出される。
【００３９】
ここで、回転子コア４２の軸心Ｃ１を通りかつ軸方向に平行な仮想面ＶＰを定義する。回転子コア４２の外周部は、仮想面ＶＰを境界とする領域Ｒ１および領域Ｒ２を含む。一方の磁極部４２１は、周方向における領域Ｒ１の中央に設けられ、他方の磁極部４２１は、周方向における領域Ｒ２の中央に設けられる。複数のスロット４２３および複数の抜け止め部４２４は、周方向において一対の磁極部４２１の間で交互に並ぶように設けられる。領域Ｒ１の複数のスロット４２３内には、界磁巻線としての回転子巻線４４Ａが収容される。領域Ｒ２の複数のスロット４２３内には、界磁巻線としての回転子巻線４４Ｂが収容される。
【００４０】
各スロット４２３内において、回転子巻線４４Ａ，４４Ｂの径方向外方には、くさび４８が配置される。各抜け止め部４２４は、鉤状の先端部を有し、くさび４８を係止する。これにより、遠心力によって各スロット４２３から回転子巻線４４Ａ，４４Ｂが抜け出ることが防止される。周方向における各磁極部４２１の幅は、周方向における各抜け止め部４２４の幅よりも大きく設定される。各抜け止め部４２４の幅を比較的小さく設定することにより、回転子巻線４４Ａ，４４Ｂの巻数を適切に設定することができる。また、各磁極部４２１の幅を比較的大きく設定することにより、回転子コア４２から発生される磁束を適切に調整することができる。本例では、周方向における磁極中央部４２１ａおよび磁極端部４２１ｂの各々の幅が、周方向における各抜け止め部４２４の幅よりも大きい。
【００４１】
図５は、領域Ｒ１に設けられるスロット４２３と回転子巻線４４Ａとの関係について説明するための模式図である。図５には、領域Ｒ１および回転子巻線４４Ａが平面的に示される。なお、図５においては、横方向が軸方向（Ｘ方向）に対応し、縦方向が周方向に対応する。領域Ｒ２に設けられるスロット４２３および回転子巻線４４Ｂは、図５のスロット４２３および回転子巻線４４Ａと同様の構成を有する。
【００４２】
図５に示すように、回転子巻線４４Ａは、軸方向に延びる複数の線状部４４１と、周方向に延びる複数の線状部４４２とを含み、磁極部４２１の周りで螺旋を描くように一体的に設けられる。複数の線状部４４１は、領域Ｒ１の複数のスロット４２３内にそれぞれ収容されるとともに、複数のスロット４２３の軸方向外側にそれぞれ延出する。複数の線状部４４２は、複数のスロット４２３の軸方向外側に配置される。回転子巻線４４Ａの一端部Ｅ１および他端部Ｅ２は、回転子コア４２に設けられた内部通路を通して回転子コア４２の軸方向外側に引き出され、図示しない励磁機に接続される。
【００４３】
図６は、保持環４３ａおよびその周辺部の切り欠き斜視図である。図６には、磁極部４２１、エアパス部４２２、スロット４２３および抜け止め部４２４の各々に関して、その端部のみが示される。回転子巻線４４Ａの各線状部４４１は、スロット４２３の端部から軸方向外側に延出し、線状部４４２とつながる。保持環４３ａは、スロット４２３の外側に延出する回転子巻線４４Ａの部分を覆うように設けられる。スロット４２３の軸方向外側において、保持環４３ａと回転子巻線４４Ａとの間には、円筒状の絶縁部材４５が配置される。保持環４３ａの一端部は、磁極部４２１および複数の抜け止め部４４の端部に接合される。
【００４４】
以下、保持環４３ａの一端部および他端部をそれぞれコア側端部４３１およびプレート側端部４３２と呼ぶ。また、保持環４３ａのコア側端部４３１が接合される磁極部４２１および複数の抜け止め部４４の端部を取付部４２５と呼ぶ。軸方向におけるコア側端部４３１の幅は、軸方向における回転子コア４２の取付部４２５の幅と等しく、径方向においてコア側端部４３１と取付部４２５とは互いに重なる。保持環４３ａのプレート側端部４３２は、回転軸４１の径方向外方に位置する。コア側端部４３１は、請求項における第１の端部に該当し、プレート側端部４３２は、請求項における第２の端部に該当する。
【００４５】
遠心力によって保持環４３ａが回転子コア４２から外れないように、保持環４３ａのコア側端部４３１は回転子コア４２の取付部４２５に強固に接合される必要がある。そこで、本例では、保持環４３ａのコア側端部４３１が焼嵌めにより回転子コア４２の取付部４２５に接合される。
【００４６】
コア側端部４３１は、軸方向に垂直な端面４３１ａを含み、プレート側端部４３２は、軸方向に垂直な端面４３２ａを含む。プレート側端部４３２の端面４３２ａには、円環状のエンドプレート９が取り付けられる。保持環４３ａと回転子コア４２との焼嵌め時には、保持環４３ａのコア側端部４３１が収縮するため、保持環４３ａの形状が全体的に変形する可能性がある。そこで、プレート側端部４３２の端面４３２ａにエンドプレート９が取り付けられることにより、保持環４３ａの変形が抑制される。エンドプレート９は、回転軸４１に接触せず、エンドプレート９の内周面と回転軸４１の外周面との間には空間が形成される。
【００４７】
遠心力によってエンドプレート９が保持環４３ａから外れないように、エンドプレート９はプレート側端部４３２に強固に固定される必要がある。そこで、本例では、エンドプレート９は焼嵌めによりプレート側端部４３２に接合される。
【００４８】
図７は、保持環４３ａおよびその周辺部の断面図である。図７の断面は、軸方向に平行な断面（以下、軸平行断面と呼ぶ。）であり、一のスロット４２３内の線状部４４１に沿った断面である。なお、図７においては、左方向が回転子コア４２の中央に向かう方向（図６の右方向）に相当する。
【００４９】
図７に示すように、スロット４２３内に回転子巻線４４Ａの線状部４４１が配置される。図中において、スロット４２３の端部４２３ａが点線で示される。線状部４４１は、スロット４２３の端部４２３ａを超えて軸方向に延びる。上記のように、スロット４２３内において、回転子巻線４４Ａの線状部４４１に重なるようにくさび４８が配置される。くさび４８が抜け止め部４２４の鈎状の先端部（図４）により係止されることにより、スロット４２３内から線状部４４１が抜け出ることが防止される。軸方向においてくさび４８と隣り合うようにくさび４９が配置される。くさび４９は、くさび４８と絶縁部材４５との間に位置する。くさび４９により、軸方向において絶縁部材４５が位置決めされる。
【００５０】
回転子コア４２の取付部４２５およびくさび４８には、周方向に沿って凹部４２５ｒが形成される。保持環４３ａのコア側端部４３１の内周部には、凹部４２５ｒと重なるように周方向に沿って凹部４３ｒが形成される。この凹部４２５ｒ，４３ｒ内にリングキー４７が配置される。リングキー４７は、回転子コア４２の軸心Ｃ１（図４）を中心とする円環形状を有する。リングキー４７により、保持環４３ａが回転子コア４２に対して軸方向に移動することが阻止される。
【００５１】
上記のように、画像処理装置２２０（図１）は、保持環４３ａ，４３ｂに設定された検査対象部の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部のひずみ変化情報を生成する。デジタル画像相関法では、検査画像データに含まれるランダムパターンの変化に基づいて、検査対象部におけるひずみの分布の変化が得られる。そこで、検査対象部には、ランダムパターンが形成される。ランダムパターンとは、規則性を有さないパターンであり、例えば、ランダムに配置された多数のドットにより構成される。ランダムパターンは、想定されるひずみに対して十分な分解能でデジタル画像相関法による計測を実施することができるように形成される。
【００５２】
図８は、ランダムパターンの形成例について説明するための切り欠き斜視図である。なお、図８の斜視図は、図６の斜視図とは視点が異なり、回転子コア４２の中央側に視点がある。図８には、保持環４３ａに対するランダムパターンの形成例が示されるが、保持環４３ｂにも同様にしてランダムパターンが形成される。
【００５３】
図８の例では、検査対象部が保持環４３ａの外周面の全体に設定される。この場合、図８の外周面の全体にランダムパターンＰ１が形成される。ランダムパターンＰ１は、例えば、検査対象部に塗料が塗布されることによって形成される。具体例として、コントラストが大きく異なる２色（例えば白と黒）の塗料が用いられる。白色の塗料が保持環４３ａ，４３ｂの外周面の全体に塗布され、その上に複数の微細な黒点が不均一に配置されるように黒色の塗料が塗布される。これにより、白黒の２色からなるランダムパターンＰ１が形成される。黒点の大きさは、数μｍ〜数ｍｍの範囲で設定される。黒点が小さいほど、デジタル画像相関法によるひずみの分解能が向上する。また、黒点間の距離が小さいほど、デジタル画像相関法によるひずみの分解能が向上する。黒点の大きさ、黒点間の距離は、計測すべきひずみの大きさおよび検査対象部の変形量に基づいて設定される。
【００５４】
保持環４３ａ，４３ｂは、回転子コア４２およびエンドプレート９と強固に接合されるため、これらの接合部分には、回転電機１００の運転中だけでなく回転電機１００の停止時においても、応力が集中しやすい。また、保持環４３ａ，４３ｂと回転子コア４２との間には、これらの相対的な軸方向の移動を阻止するリングキー４７が配置されており、このリングキー４７と接触する保持環４３ａ，４３ｂの部分および回転子コア４２の部分にも応力が集中しやすい。それにより、保持環４３ａ，４３ｂには、定常的にひずみの分布が生じている。保持環４３ａ，４３ｂにおけるひずみの分布は、保持環４３ａ，４３ｂおよびその周辺部にクラック等の損傷が生じた場合に変化する。そこで、本実施の形態では、検査対象部である保持環４３ａ，４３ｂの外周面の検査画像データを用いて、保持環４３ａ，４３ｂ、回転子コア４２およびエンドプレート９の状態が検査される。
【００５５】
図９〜図１１は、検査装置２００の一連の動作を示すフローチャートである。図９〜図１１を参照しながら検査装置２００による回転電機１００の検査方法について説明する。
【００５６】
まず、図９のステップＳ１において、画像処理装置２２０の撮像制御部２２１が、初期期間に検査対象部を撮像するように撮像装置２１０ａ，２１０ｂおよび駆動機構２１１ａ，２１１ｂを制御する。具体的には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂが軸方向に移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂが撮像を行う。これにより、保持環４３ａ，４３ｂの外周面の全体を表す初期画像データが生成される。画像データ取得部２２２は、撮像装置２１０ａ，２１０ｂから送信される初期画像データを取得する。取得された初期画像データは画像データ記憶部２２３に記憶される。
【００５７】
ステップＳ２において、撮像制御部２２１は、検査期間が到来したか否かを判定する。検査期間が到来すると、ステップＳ３に進み、撮像制御部２２１が、検査対象部である保持環４３ａ，４３ｂを撮像するように撮像装置２１０ａ，２１０ｂおよび駆動機構２１１ａ，２１１ｂを制御する。この場合、撮像制御部２２１は、ステップＳ１と同様に撮像装置２１０ａ，２１０ｂおよび駆動機構２１１ａ，２１１ｂを制御する。これにより、保持環４３ａ，４３ｂの外周面の全体を表す検査画像データが生成され、画像データ取得部２２２が、撮像装置２１０ａ，２１０ｂから送信される検査画像データを取得する。ステップＳ４において、画像処理装置２２０が後述のひずみ分析処理を行う。その後、検査装置２００は、ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。
【００５８】
図１０および図１１には、ひずみ分析処理の詳細が示される。以下の説明では、必要に応じて、保持環４３ａ，４３ｂを互いに区別せずに保持環４３と呼ぶ。保持環４３ｂに関する処理と保持環４３ａに関する処理とは同じであるので、これらを区別せずに保持環４３に関する処理として説明する。
【００５９】
ステップＳ１１において、ひずみ変化情報生成部２２５は、画像データ記憶部２２３に記憶された初期画像データおよび画像データ取得部２２２により取得された検査画像データに基づいて、ひずみ変化情報を生成する。ステップＳ１２において、クラック位置推定部２２８は、ステップＳ１１で生成されたひずみ変化情報に基づいて、検査対象部におけるひずみの分布が初期期間から変化しているか否かを判定する。具体的には、ひずみ変化情報により表されるいずれかの部分の変位量が規定値以上である場合、検査対象部におけるひずみの分布が変化していると判定される。規定値は、保持環４３ａ，４３ｂ、回転子コア４２の取付部４２５およびエンドプレート９のいずれかでクラックが発生し始めるときに検査対象部に現れる変位量に設定される。すなわち、保持環４３ａ，４３ｂ、回転子コアの取付部４２５およびエンドプレート９のいずれかでクラックが生じている場合、ひずみ変化情報により表される変位量が規定値以上となる。検査対象部におけるひずみの分布が変化している場合にはステップＳ１３に進み、そうでない場合にはステップＳ１１に戻る。
【００６０】
本例では、傾向情報記憶部２２６に記憶される傾向情報が、第１〜第５の分布情報を含む。第１の分布情報は、保持環４３のコア側端部４３１でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。第２の分布情報は、保持環４３のプレート側端部４３２でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。第３の分布情報は、コア側端部４３１とプレート側端部４３２との間の保持環４３の部分（以下、中間部と呼ぶ。）でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。第４の分布情報は、回転子コア４２の取付部４２５でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。第５の分布情報は、エンドプレート９でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。なお、本実施の形態における第１の分布情報は、請求項における第１の分布情報に該当し、本実施の形態における第４の分布情報は、請求項における第２の分布情報に該当する。
【００６１】
ステップＳ１３において、クラック位置推定部２２８は、ステップＳ１１で生成されたひずみ変化情報に基づいて、保持環４３のコア側端部４３１におけるひずみの分布が変化しているか否かを判定する。具体的には、保持環４３のコア側端部４３１における変位量が上記の規定値以上であるか否かが判定される。保持環４３のコア側端部４３１または回転子コア４２の取付部４２５でクラックが発生している場合、保持環４３のコア側端部４３１における変位量が規定値以上となり、保持環４３のコア側端部４３１におけるひずみの分布が変化していると判定される。
【００６２】
コア側端部４３１におけるひずみの分布が変化している場合、ステップＳ１４に進み、そうでない場合、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１４において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報により表される変化後のひずみの分布と、第１の分布情報により表されるひずみの分布とが互いに類似しているか否かを判定する。上記のように、第１の分布情報は、保持環４３のコア側端部４３１でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。例えば、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報により表されるコア側端部４３１の変化後のひずみの分布と、ひずみ変化情報により表されるコア側端部４３１のひずみの分布との間の一致度を算出し、その一致度が予め定められたしきい値よりも大きい場合、ひずみ変化情報および第１の分布情報におけるひずみの分布が類似していると判定する。ひずみ変化情報および第１の分布情報におけるひずみの分布が類似している場合、ステップＳ１５に進み、そうでない場合、ステップＳ１７に進む。
【００６３】
ひずみ変化情報および第１の分布情報におけるひずみの分布が類似している場合、クラック位置推定部２２８は、保持環４３のコア側端部４３１にクラックが発生していると推定する。この場合、ステップＳ１５において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報および第１の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により保持環４３のコア側端部４３１におけるクラック位置を推定する。さらに、ステップＳ１６において、クラック寸法推定部２２９が、ひずみ変化情報および第１の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により保持環４３のコア側端部４３１におけるクラック寸法を推定し、ステップＳ１９に進む。
【００６４】
ステップＳ１４において、ひずみ変化情報および第１の分布情報におけるひずみの分布が類似していない場合、クラック位置推定部２２８は、保持環４３のコア側端部４３１ではなく、回転子コア４２の取付部４２５にクラックが発生していると推定する。この場合、ステップＳ１７において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報および第４の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により回転子コア４２の取付部４２５におけるクラック位置を推定する。上記のように、第４の分布情報は、回転子コア４２の取付部４２５でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。さらに、ステップＳ１８において、クラック寸法推定部２２９が、ひずみ変化情報および第４の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により回転子コア４２の取付部４２５におけるクラック寸法を推定し、ステップＳ１９に進む。
【００６５】
ステップＳ１９において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報に基づいて、保持環４３のプレート側端部４３２でひずみの分布が変化しているか否かを判定する。具体的には、保持環４３のプレート側端部４３２における変位量が上記の規定値以上であるか否かが判定される。保持環４３のプレート側端部４３２またはエンドプレート９でクラックが発生している場合、保持環４３のプレート側端部４３２における変位量が規定値以上となり、保持環４３のプレート側端部４３２におけるひずみの分布が変化していると判定される。
【００６６】
保持環４３のプレート側端部４３２でひずみの分布が変化している場合、ステップＳ２０に進み、そうでない場合、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２０において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報により表される変化後のひずみの分布と、第２の分布情報により表されるひずみの分布とが互いに類似しているか否かを判定する。上記のように、第２の分布情報は、保持環４３のプレート側端部４３２でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。この場合、クラック位置推定部２２８は、ステップＳ１４と同様にして、類似か否かを判定する。ひずみ変化情報および第２の分布情報におけるひずみの分布が類似している場合、ステップＳ２１に進み、そうでない場合、ステップＳ２３に進む。
【００６７】
ひずみ変化情報および第２の分布情報におけるひずみの分布が類似している場合、クラック位置推定部２２８は、保持環４３のプレート側端部４３２にクラックが発生していると推定する。この場合、ステップＳ２１において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報および第２の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により保持環４３のプレート側端部４３２におけるクラック位置を推定する。さらに、ステップＳ２２において、クラック寸法推定部２２９が、ひずみ変化情報および第２の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により保持環４３のプレート側端部４３２におけるクラック寸法を推定し、ステップＳ２５に進む。
【００６８】
ステップＳ２０において、ひずみ変化情報および第２の分布情報におけるひずみの分布が類似していない場合、クラック位置推定部２２８は、保持環４３のプレート側端部４３２ではなく、エンドプレート９にクラックが発生していると推定する。この場合、ステップＳ２３において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報および第５の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析によりエンドプレート９におけるクラック位置を推定する。上記のように、第５の分布情報は、エンドプレート９でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。さらに、ステップＳ２４において、クラック寸法推定部２２９が、ひずみ変化情報および第５の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析によりエンドプレート９におけるクラック寸法を推定し、ステップＳ２５に進む。
【００６９】
ステップＳ２５において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報に基づいて、保持環４３の中間部におけるひずみの分布が変化しているか否かを判定する。具体的には、保持環４３の中間部における変位量が上記の規定値以上であるか否かが判定される。保持環４３の中間部でクラックが発生している場合、保持環４３の中間部における変位量が規定値以上となり、保持環４３の中間部におけるひずみの分布が変化していると判定される。
【００７０】
保持環４３の中間部におけるひずみの分布が変化している場合、ステップＳ２６に進み、そうでない場合、ステップＳ２８に進む。保持環４３の中間部におけるひずみの分布が変化している場合、クラック位置推定部２２８は、保持環４３の中間部にクラックが発生していると推定する。この場合、ステップＳ２６において、クラック位置推定部２２８が、ひずみ変化情報および第３の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により保持環４３の中間部におけるクラック位置を推定する。上記のように、第３の分布情報は、保持環４３の中間部でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。また、ステップＳ２７において、クラック寸法推定部２２９が、ひずみ変化情報および第３の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析により保持環４３の中間部におけるクラック寸法を推定し、ステップＳ２８に進む。
【００７１】
ステップＳ２８において、運転条件決定部２３１は、推定されたクラック位置およびクラック寸法に基づいて、材料特性および破壊力学に基づく公知の方法により、適正な運転条件（運転可能時間および適正速度）を決定し、決定した運転条件を表示装置２４０に出力する。これにより、表示装置２４０は、運転条件決定部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、回転子４の回転速度を適正速度に調整することで、回転電機１００の長寿命化を実現することができる。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することができる。
【００７２】
ステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ２６におけるクラック位置の推定は、上記のような逆解析を用いた方法ではなく、他の方法で行われてもよい。例えば、ひずみの分布の複数の変化パターンと、各変化パターンに対応するクラック位置とを示すテーブルが予め用意される。クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報により表されるひずみの分布の変化が、テーブルに含まれる複数の変化パターンのいずれに該当するかを判定し、その変化パターンに対応するクラック位置をテーブルから取得してもよい。
【００７３】
また、ステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２７におけるクラック寸法の推定は、上記のような逆解析を用いた方法ではなく、他の方法で行われてもよい。例えば、ひずみの分布の複数の変化パターンと、各変化パターンに対応するクラック寸法とを示すテーブルが予め用意される。クラック寸法推定部２２９は、ひずみ変化情報により表されるひずみの分布の変化が、テーブルに含まれる複数の変化パターンのいずれに該当するかを判定し、その変化パターンに対応するクラック寸法をテーブルから取得してもよい。
【００７４】
また、ステップＳ２８における運転条件の決定は、材料特性および破壊力学に基づく方法ではなく、他の方法で行われてもよい。例えば、クラック位置、クラック寸法、運転可能時間および適正速度の関係を表すマップが予め用意される。運転条件決定部２３１は、推定されたクラック位置およびクランク寸法に対応する運転可能時間および適正速度をマップから取得してもよい。
【００７５】
また、ニューラルネットワーク等を用いた機械学習により複数のパラメータの関係を表す学習データが生成され、その学習データを用いて、クラック位置、クラック寸法および運転条件が推定または決定されてもよい。
【００７６】
以上説明したように、実施の形態１に係る回転電機１００の検査方法によれば、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂの外周面のランダムパターンＰ１が撮像され、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保持環４３ａ，４３ｂにおけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。この場合、生成されたひずみ変化情報に基づいて、保持環４３ａ，４３ｂおよびその周辺部における損傷の有無および損傷の程度を推定することができる。したがって、回転電機１００を分解することなく、短時間で効率良く回転子４の状態を検査することができる。
【００７７】
また、実施の形態１では、初期期間に検査対象部が撮像されることにより初期画像データが生成され、その後の検査期間に撮像された検査対象部が撮像されることにより検査画像データが生成される。これらの初期画像データおよび検査画像データに基づいてひずみ変化情報が生成されるので、検査対象部におけるひずみの分布の変化を正確に求めることができる。それにより、回転子４の状態を精度良く検査することができる。
【００７８】
また、実施の形態１では、生成されたひずみ変化情報および保持環４３ａ，４３ｂにおけるひずみの分布の変化の傾向を表す傾向情報に基づいて、クラック位置およびクラック寸法が推定される。これにより、クラック位置およびクラック寸法から回転電機１００の適切な運転条件を決定することができ、回転電機１００の長寿命化を実現しつつ、補修または部品交換を適切な時期に実施することができる。
【００７９】
また、実施の形態１では、保持環４３ａ，４３ｂでクラックが発生した場合のひずみの分布を表す第１〜第３の分布情報、回転子コア４２の取付部４２５でクラックが発生した場合のひずみの分布を表す第４の分布情報、およびエンドプレート９でクラックが発生した場合のひずみの分布を表す第５の分布情報に基づいて、保持環４３ａ，４３ｂ、回転子コア４２およびエンドプレート９におけるクラック位置およびクラック寸法が推定される。これにより、検査対象部である保持環４３ａ，４３ｂだけでなく、その周囲にある回転子コア４２およびエンドプレート９の状態も検査することができる。
【００８０】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態２では、上記実施の形態１と検査対象部が異なる。図１２は、実施の形態２における検査対象部について説明するための外観斜視図である。実施の形態２では、図１２に示すように、保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１の外周面にランダムパターンＰ２が形成される。すなわち、検査対象部が保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１の外周面に設定される。
【００８１】
検査時には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂが軸方向に移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂがコア側端部４３１の外周面のランダムパターンＰ２を撮像する。これにより、検査対象部の検査画像データが生成される。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コア側端部４３１の外周面におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。その後、上記実施の形態１と同様の処理により、ひずみ変化情報に基づいて、クラック位置およびクラック寸法が推定されるとともに、運転条件が決定および出力される。具体的には、図１０のステップＳ１３〜Ｓ１８の処理により、コア側端部４３１および回転子コア４２の取付部４２５におけるクラック位置およびクラック寸法が推定される。また、図１１のステップＳ２８の処理により、運転条件が決定および出力される。
【００８２】
このように、実施の形態２では、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１の外周面のランダムパターンＰ２が撮像され、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コア側端部４３１の外周面におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。上記のように、保持環４３ａ，４３ｂと回転子コア４２とは、コア側端部４３１と取付部４２５との接合のみによって互いに固定される。そのため、コア側端部４３１のひずみの分布は変化しやすい。そこで、検査対象部をコア側端部４３１に限定することにより、保持環４３ａ，４３ｂの状態を効率良く検査することができる。
【００８３】
また、コア側端部４３１におけるひずみの分布の変化に基づいて、回転子コア４２の取付部４２５におけるクラック位置およびクラック寸法を推定することができる（図１０のステップＳ１７，Ｓ１８参照）。これにより、保持環４３ａ，４３ｂだけでなく回転子コア４２の状態も効率良く検査することができる。
【００８４】
さらに、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲が保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１の外周面に限定されるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。また、撮像装置２１０ａ，２１０ｂの移動範囲が限定されるので、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【００８５】
また、軸方向においてコア側端部４３１の外周面のランダムパターンＰ２が撮像装置２１０ａ，２１０ｂの撮像視野内に収まる場合には、撮像装置２１０ａ，２１０ｂを軸方向に移動させることなく、検査対象部を撮像することができる。これにより、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【００８６】
＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態３では、上記実施の形態１と検査対象部が異なる。図１３は、実施の形態３における検査対象部について説明するための外観斜視図である。実施の形態３では、図１３に示すように、保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１の端面４３１ａにランダムパターンＰ３が形成される。すなわち、実施の形態３では、検査対象部が保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａに設定される。この場合、撮像装置２１０ａ，２１０ｂは、保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａに対向するように配置されてもよい。
【００８７】
検査時には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂが径方向に移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂが端面４３１ａのランダムパターンＰ３を撮像する。これにより、検査対象部の検査画像データが生成される。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コア側端部４３１の端面４３１ａにおけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。その後、上記実施の形態１と同様の処理により、ひずみ変化情報に基づいて、クラック位置およびクラック寸法が推定されるとともに、運転条件が決定および出力される。
【００８８】
このように、実施の形態３では、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａのランダムパターンＰ３が撮像され、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端面４３１ａにおけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。上記のように、コア側端部４３１においてはひずみの分布が変化しやすい。特に、端面４３１ａは、保持環４３ａ，４３ｂの外周面よりも回転子コア４２の取付部４５２に近いので、取付部４５２からの応力が集中しやすく、ひずみの分布が変化しやすい。そこで、検査対象部を端面４３１ａに限定することにより、保持環４３ａ，４３ｂの状態を効率良く検査することができる。
【００８９】
また、上記のように、コア側端部４３１のひずみの分布の変化に基づいて、回転子コア４２の取付部４２５におけるクラック位置およびクラック寸法を推定することができる。これにより、保持環４３ａ，４３ｂだけでなくその周囲の部分の状態も効率良く検査することができる。
【００９０】
また、保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａは目視が容易であるため、ひずみ変化情報から保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａにひずみが生じていることが明らかになった場合に、回転電機１００を分解することなく作業員が保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａを目視で確認することができる。
【００９１】
さらに、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲が保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａに限定されるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。また、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【００９２】
また、径方向において端面４３１ａのランダムパターンＰ３が撮像装置２１０ａ，２１０ｂの撮像視野内に収まる場合には、撮像装置２１０ａ，２１０ｂを径方向に移動させることなく、検査対象部を撮像することができる。それにより、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【００９３】
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態４に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態４では、上記実施の形態１と検査対象部が異なる。図１４は、実施の形態４における検査対象部について説明するための外観斜視図である。実施の形態４では、図１４に示すように、回転子コア４２のエアパス部４２２の径方向外方に位置するコア側端部４３１の部分（以下、エアパス外方端部と呼ぶ。）にランダムパターンＰ４が形成される。すなわち、検査対象部が保持環４３ａ，４３ｂのエアパス外方端部に設定される。各エアパス外方端部はコア側端部４３１の外周面の一部と端面４３１ａの一部とを含み、径方向において各エアパス部４２２と重なる。
【００９４】
検査時には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂがコア側端部４３１の外周面に対向する位置と端面４３１ａに対向する位置とに移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂがエアパス外方端部のランダムパターンＰ４を撮像する。これにより、検査対象部の検査画像データが生成される。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コア側端部４３１のエアパス外方端部におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。その後、上記実施の形態１と同様の処理により、ひずみ変化情報に基づいて、クラック位置およびクラック寸法が推定されるとともに、運転条件が決定および出力される。
【００９５】
なお、回転子コア４２は４つのエアパス部４２２を有するので、保持環４３ａ，４３ｂの各々は４つのエアパス外方端部を含む。図１４においては、１つのエアパス外方端部に形成されたランダムパターンＰ４のみが示されるが、４つのエアパス外方端部の全てにランダムパターンＰ４が形成されてもよい。
【００９６】
上記のように、回転子コア４２において、磁極部４２１の磁極中央部４２１ａおよび磁極端部４２１ｂの各々は、抜け止め部４２４の各々よりも周方向の幅が大きい。そのため、磁極部４２１の磁極中央部４２１ａおよび磁極端部４２１ｂは、抜け止め部４２４に比べて剛性が高い。それにより、保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１のうち、磁極中央部４２１ａと接触する部分および磁極端部４２１ｂと接触する部分に加わる面圧は、他の分に加わる面圧よりも大きい。
【００９７】
各エアパス部４２２は、磁極部４２１の磁極中央部４２１ａと磁極端部４２１ｂとの間に設けられている。すなわち、エアパス外方端部は、磁極中央部４２１ａと接触する部分と磁極端部４２１ｂと接触する部分との間に位置する。そのため、エアパス外方端部においては、面圧の差が大きくなるため、ひずみの分布が変化しやすい。
【００９８】
実施の形態４では、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂのエアパス外方端部のランダムパターンＰ４が撮像され、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エアパス外方端部におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。上記のように、エアパス外方端部のひずみの分布は変化しやすいので、検査対象部をエアパス外方端部に限定することにより、保持環４３ａ，４３ｂの状態を効率良く検査することができる。
【００９９】
また、回転子コア４２のエアパス部４２２の数は４つのみであるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲が保持環４３ａ，４３ｂの４つのエアパス外方端部に限定される。それにより、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。また、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【０１００】
なお、図１４の例では、エアパス外方端部がコア側端部４３１の外周面の一部と端面４３１ａの一部とを含むが、エアパス外方端部がコア側端部４３１の外周面の一部のみまたは端面４３１ａの一部のみを含んでもよい。この場合、撮像時間のさらなる短縮および駆動機構２１１ａ，２１１ｂのさらなる簡略化が可能になる。あるいは、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【０１０１】
＜実施の形態５＞
本発明の実施の形態５に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態５では、上記実施の形態１と検査対象部が異なる。図１５は、実施の形態５における検査対象部について説明するための外観斜視図である。実施の形態５では、図１５に示すように、回転子コア４２の複数のスロット４２３の径方向外方にそれぞれ位置するコア側端部４３１の複数の部分（以下、スロット外方端部と呼ぶ。）にランダムパターンＰ５が形成される。すなわち、検査対象部が保持環４３ａ，４３ｂの複数のスロット外方端部に設定される。各スロット外方端部はコア側端部４３１の外周面の一部と端面４３１ａの一部とを含み、径方向において各スロット４２３と重なる。む。複数のスロット外方端部は、複数のスロット４２３と対応するように周方向に間欠的に設けられる。
【０１０２】
検査時には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂがコア側端部４３１の外周面に対向する位置と端面４３１ａに対向する位置との間で移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂが各スロット外方端部のランダムパターンＰ５を撮像する。
【０１０３】
実施の形態５では、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂの各スロット外方端部のランダムパターンＰ５が撮像され、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各スロット外方端部におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。各スロット外方端部は、隣り合う抜け止め部４２４が接触する保持環４３ａ，４３ｂの部分の間に位置するので、上記のエアパス外方部と比べると程度は低いが、各スロット外方端部においても面圧の差が大きく、ひずみの分布が変化しやすい。そこで、検査対象部をスロット外方端部に限定することにより、保持環４３ａ，４３ｂの状態を効率良く検査することができる。
【０１０４】
また、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲が保持環４３ａ，４３ｂのスロット外方端部に限定されるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。また、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【０１０５】
なお、図１５の例では、各スロット外方端部がコア側端部４３１の外周面の一部と端面４３１ａの一部とを含むが、各スロット外方端部がコア側端部４３１の外周面の一部のみまたは端面４３１ａの一部のみを含んでもよい。この場合、撮像時間のさらなる短縮および駆動機構２１１ａ，２１１ｂのさらなる簡略化が可能になる。あるいは、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【０１０６】
＜実施の形態６＞
本発明の実施の形態６に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態６では、上記実施の形態１と検査対象部が異なる。図１６は、実施の形態６における検査対象部について説明するための外観斜視図である。実施の形態６では、図１６に示すように、プレート側端部４３２の外周面にランダムパターンＰ６が形成される。すなわち、検査対象部が保持環４３ａ，４３ｂのプレート側端部４３２の外周面に設定される。            
検査時には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂが軸方向に移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂがプレート側端部４３２の外周面のランダムパターンＰ６を撮像する。
【０１０７】
図１６の例では、エンドプレート９に、回転子コア４２のエアパス部４２２に導入される冷却ガスの量を調整するためのふさぎ板２５が取り付けられる。上記のように、本例において、エンドプレート９は、保持環４３ａ，４３ｂから外れないように、焼嵌めによって保持環４３ａ，４３ｂに強固に固定される。しかしながら、このような強固な接合により、保持環４３ａのプレート側端部４３２には応力が集中しやすく、ひずみの分布が変化しやすい。
【０１０８】
実施の形態６では、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂのプレート側端部４３２の外周面のランダムパターンＰ６が撮像され、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プレート側端部４３２におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。上記のように、プレート側端部４３２のひずみの分布は変化しやすいので、検査対象部をプレート側端部４３２の外周面に限定することにより、保持環４３ａ，４３ｂの状態を効率良く検査することができる。
【０１０９】
また、上記のように、プレート側端部４３２におけるひずみの分布の変化に基づいて、エンドプレート９におけるクラック位置およびクラック寸法を推定することができる（図１１のステップＳ２３，Ｓ２４参照）。これにより、保持環４３ａ，４３ｂだけでなくエンドプレート９の状態も効率良く検査することができる。
【０１１０】
また、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲が保持環４３ａ，４３ｂのプレート側端部４３２に限定されるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。また、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【０１１１】
また、軸方向において端面４３１ａのランダムパターンＰ６が撮像装置２１０ａ，２１０ｂの撮像視野内に収まる場合には、撮像装置２１０ａ，２１０ｂを径方向に移動させることなく、検査対象部を撮像することができる。それにより、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【０１１２】
なお、図１６の例では、検査対象部がプレート側端部４３２の外周面のみに設定されるが、検査対象部が端面４３２ａのみに設定されてもよく、プレート側端部４３２の外周面および端面４３２ａの両方に設定されてもよい。
【０１１３】
＜実施の形態７＞
本発明の実施の形態７に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態６と異なる点を中心に説明する。実施の形態７では、上記実施の形態６と検査対象部が異なる。図１７は、実施の形態７における検査対象部について説明するための外観斜視図である。実施の形態７では、図１７に示すように、軸方向に垂直または略垂直なエンドプレート９の面（以下、エンドプレート９の表面と呼ぶ。）に、回転軸４１の軸心を中心とする円環状のランダムパターンＰ７が形成される。すなわち、検査対象部がエンドプレート９の表面に設定される。
【０１１４】
図１８は、エンドプレート９およびその周辺部を示す軸垂直断面図である。図１８に示すように、エンドプレート９には、回転軸４１の軸心に関して互いに対称な位置に一対のふさぎ板２５が取り付けられる。エンドプレート９には、周方向の全域にわたって複数のねじ穴９ｈが等角度間隔で形成される。各ふさぎ板２５には、複数のねじ穴９ｈの一部に対応する複数のねじ穴２５ｈが形成されている。複数のねじ穴２５ｈの位置がそれぞれ対応するねじ穴９ｈの位置と一致する状態で、図示しないねじがねじ穴２５ｈを通してねじ穴９ｈにねじ込まれることにより、各ふさぎ板２５がエンドプレート９に固定される。
【０１１５】
エンドプレート９の複数のねじ穴９ｈは、ふさぎ板２５を固定するためのねじ穴９ｈ（以下、固定用のねじ穴９ｈと呼ぶ。）と、ふさぎ板２５の固定には使用されないねじ穴９ｈ（以下、非固定用のねじ穴９ｈと呼ぶ。）を含む。非固定用のねじ穴９ｈは、回転電機１００の組み立て時に使用される。
【０１１６】
図１９は、回転電機１００の組み立て途中におけるエンドプレート９およびその周辺部を示す軸垂直断面図である。図１６に示すように、回転電機１００の組み立て途中において、ふさぎ板２５がエンドプレート９に取り付けられる前に、半円環形状の一対の仮ふさぎ板２９が一時的にエンドプレート９に取り付けられる。各仮ふさぎ板２９には半数のねじ穴９ｈに対応する複数のねじ穴２９ｈが形成される。複数のねじ穴２９ｈの位置がそれぞれ対応するねじ穴９ｈの位置と一致する状態で、図示しないねじがねじ穴２９ｈを通してねじ穴９ｈにねじ込まれることにより、各仮ふさぎ板２９がエンドプレート９に固定される。非固定用のねじ穴９ｈは、一時的に仮ふさぎ板２９を固定するために固定用のねじ穴９ｈとともに使用される。一対の仮ふさぎ板２９は、エンドプレート９上で周方向の全域にわたる円環形状をなし、保持環４３ａ，４３ｂの各々と回転軸４１との間の空間を埋める。これにより、組み立て時において、保持環４３ａ，４３ｂの内部に埃および金属片等の異物が混入することが防止される。
【０１１７】
エンドプレート９と保持環４３ａ，４３ｂとの焼嵌め時には、エンドプレート９の複数のねじ穴９ｈの周囲に圧縮力が加わる。また、回転電機１００の運転時には、エンドプレート９の複数のねじ穴９ｈの周囲に遠心力が加わる。それにより、エンドプレート９において、複数のねじ穴９ｈおよびその周囲には、クラック等の損傷が生じやすい。そこで、本実施の形態では、複数のねじ穴９ｈの周囲のエンドプレート９の表面の領域にランダムパターンＰ７が設定される。
【０１１８】
なお、一対のふさぎ板２５と重なるエンドプレート９の領域（固定用のねじ穴９ｈの周囲の領域）には、ランダムパターンＰ７が形成されなくてもよい。また、回転電機１００の運転時には、ふさぎ板２５のねじ穴２５ｈの周囲においても、遠心力によって損傷が生じる可能性がある。そこで、ふさぎ板２５のねじ穴２５ｈの周囲の領域にランダムパターンが形成されてもよい。
【０１１９】
撮像装置２１０ａ，２１０ｂは、エンドプレート９の表面と対向する領域に配置される。検査時には、原動機によって回転子４が低速で回転される状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂが径方向に移動されながら、撮像装置２１０ａ，２１０ｂがエンドプレート９の複数のねじ穴９ｈの周囲のランダムパターンＰ７を撮像する。なお、径方向においてランダムパターンＰ７が撮像装置２１０ａ，２１０ｂの撮像視野内に収まる場合には、撮像装置２１０ａ，２１０ｂを径方向に移動させることなく、検査対象部を撮像することができる。そのため、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【０１２０】
実施の形態７における検査装置２００の動作について、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。実施の形態７では、ひずみ分析処理が実施の形態１と異なる。図２０は、実施の形態７におけるひずみ分析処理を示すフローチャートである。本例では、傾向情報記憶部２２６に記憶される傾向情報が、第６の分布情報を含む。第６の分布情報は、エンドプレート９でクラックが発生した場合のエンドプレート９の検査対象部におけるひずみの分布を表す。
【０１２１】
図２０に示すように、ステップＳ３１において、ひずみ変化情報生成部２２５は、画像データ記憶部２２３に記憶された初期画像データおよび画像データ取得部２２２により取得された検査画像データに基づいて、ひずみ変化情報を生成する。ステップＳ３２において、クラック位置推定部２２８は、ステップＳ１１で生成されたひずみ変化情報に基づいて、検査対象部におけるひずみの分布が初期期間から変化しているか否かを判定する。
【０１２２】
検査対象部におけるひずみの分布が変化している場合、ステップＳ３３に進み、そうでない場合、ステップＳ３１に戻る。ステップＳ３３において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報および第６の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析によりエンドプレート９におけるクラック位置を推定する。さらに、ステップＳ３４において、クラック寸法推定部２２９が、ひずみ変化情報および第６の分布情報に基づいて、デジタル画像相関法の逆解析によりエンドプレート９におけるクラック寸法を推定し、ステップＳ３５に進む。
【０１２３】
ステップＳ３５において、運転条件決定部２３１は、推定されたクラック位置およびクラック寸法に基づいて、材料特性および破壊力学に基づく公知の方法により、適正な運転条件（運転可能時間および適正速度）を決定し、決定した運転条件を表示装置２４０に出力する。
【０１２４】
これにより、表示装置２４０は、運転条件決定部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、回転子４の回転速度を適正速度に調整することで、回転電機１００の長寿命化を実現することができる。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することができる。
【０１２５】
このように、実施の形態７では、検査対象部としてエンドプレート９のねじ穴９ｈの周囲のランダムパターンＰ７が撮像され、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エンドプレート９のねじ穴９ｈの周囲におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。これにより、エンドプレート９の状態を効率良く検査することができる。
【０１２６】
また、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲がエンドプレート９の表面の領域に限定されるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。また、駆動機構２１１ａ，２１１ｂの構成を簡単にすることができる。
【０１２７】
＜実施の形態８＞
本発明の実施の形態８に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態７と異なる点を中心に説明する。実施の形態８では、上記実施の形態７と検査対象部が異なる。図２１は、実施の形態７における検査対象部について説明するための軸垂直断面図である。実施の形態８では、図２１に示すように、複数のねじ穴９ｈにそれぞれ対応する複数のランダムパターンＰ８が周方向に並ぶように形成されている。すなわち、複数のねじ穴９ｈにそれぞれ対応する複数の検査対象部が周方向に並ぶように設定される。各ねじ穴９ｈは、対応するランダムパターンＰ８内に位置する。
【０１２８】
実施の形態８では、検査対象部としてエンドプレート９の各ねじ穴９ｈの周囲のランダムパターンＰ８が撮像され、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エンドプレート９のねじ穴９ｈの周囲におけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。これにより、エンドプレート９の状態を効率良く検査することができる。
【０１２９】
また、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像範囲がエンドプレート９の各ねじ穴９ｈの周囲の領域に限定されるので、撮像装置２１０ａ，２１０ｂによる撮像時間を短縮することができる。
【０１３０】
＜他の実施の形態＞
上記実施の形態におけるランダムパターンＰ１〜Ｐ８は、貼り付けによって形成されてもよく、投影によって形成されてもよい。また、色の違いではなく凹凸としてランダムパターンＰ１〜Ｐ８が形成されてもよい。あるいは、保持環４３ａ，４３ｂの外周面に自然に現れる模様がランダムパターンＰ１〜Ｐ８として利用されてもよい。
【０１３１】
また、ランダムパターンＰ１〜Ｐ８は、回転電機１００の製造時に形成されてもよく、回転電機１００の製造後であって運転の開始前に形成されてもよく、回転電機１００の運転の開始後に形成されてもよい。回転電機１００の運転の開始後にランダムパターンＰ１〜Ｐ８が形成される場合には、その形成時点で初期画像データが取得されることが好ましい。
【０１３２】
上記実施の形態では、保持環４３ａ，４３ｂと回転子コア４２とが焼嵌めにより互いに接合されるが、溶接等の他の方法で保持環４３ａ，４３ｂと回転子コア４２とが互いに接合されてもよい。同様に、上記実施の形態では、保持環４３ａ，４３ｂとエンドプレート９とが焼嵌めにより互いに接合されるが、溶接等の他の方法で保持環４３ａ，４３ｂとエンドプレート９とが互いに接合されてもよい。
【０１３３】
上記実施の形態において、初期画像データは、初期期間に撮像装置２１０ａ，２１０ｂによって検査対象部が撮像されることにより取得されるが、デフォルトの初期画像データが予め用意されていてもよい。この場合、初期期間における検査対象部の撮像が不要となる。
【０１３４】
上記実施の形態では、原動機によって回転子４が低速回転されながら撮像装置２１０ａ，２１０ｂによって検査対象部が撮像されるが、回転子４が停止された状態で、駆動機構２１１ａ，２１１ｂによって撮像装置２１０ａ，２１０ｂが周方向に移動されながら検査対象部が撮像されてもよい。また、原動機以外の他の回転装置によって回転子４が回転されながら検査対象部が撮像されてもよい。これらの場合、原動機を稼動させることなく、検査対象部の全体を撮像することができる。
【０１３５】
また、回転電機１００の運転中に撮像装置２１０ａ，２１０ｂによって検査対象部が撮像されてもよい。この場合、回転子４の回転時に生じるひずみを検出することができる。例えば、回転電機１００で短絡が生じた場合には、回転子４が非常に高い速度で回転され、保持環４３ａ，４３ｂの中間部に大きい遠心力が加わり、ひずみの分布が変化する。このような遠心力によるひずみの分布の変化を検出することが可能となる。
【０１３６】
上記実施の形態１〜８における検査方法の２以上が組み合わされてもよい。例えば、実施の形態２における検査方法と実施の形態４における検査方法とが組み合わされ、保持環４３ａ，４３ｂのコア側端部４３１とプレート側端部４３２とに検査対象部が設定されてもよい。あるいは、実施の形態１における検査方法と実施の形態７における検査方法とが組み合わされ、保持環４３ａ，４３ｂの外周面の全体と、エンドプレート９の表面とに検査対象部が設定されてもよい。
【０１３７】
上記実施の形態では、保持環４３ａ，４３ｂの各々に対して１つの撮像装置が用いられるが、保持環４３ａ，４３ｂの各々に対して複数の撮像装置が用いられてもよい。例えば、複数の検査対象部が設定される場合には、検査対象部ごとに異なる撮像装置が用いられてもてもよい。
【０１３８】
画像処理装置２２０の各機能は、電子回路等のハードウェアで実現されてもよく、ソフトウェアで実現されてもよい。図２２は、画像処理装置２２０の少なくとも一部の機能がソフトウェアで実現される例を示す図である。図２２の例では、画像処理装置２２０が、処理装置（プロセッサ）５１および記憶装置（メモリ）５２を備える。処理装置５１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、記憶装置５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、上記実施の形態における画像処理装置２２０の少なくとも一部の機能を実現することができる。例えば、撮像制御部２２１、画像データ取得部２２２、ひずみ変化情報生成部２２５、傾向情報記憶部２２６、クラック位置推定部２２８、クラック寸法推定部２２９および運転条件決定部２３１が処理装置５１により実現され、画像データ記憶部２２３および傾向情報記憶部２２６が記憶装置５２により実現される。
【０１３９】
上記実施の形態は、回転力を電力に変換する発電機に本発明が適用された例であるが、電力を回転力に変換するモータに本発明が適用されてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１  フレーム
２  ガスクーラー
３  固定子
４  回転子
９  エンドプレート
３１  固定子コア
３２  固定子巻線
４１  回転軸
４２  回転子コア
４３ａ，４３ｂ  保持環
４４Ａ，４４Ｂ  回転子巻線
１００  回転電機
２００  検査装置
２１０ａ，２１０ｂ  撮像装置
２１１ａ，２１１ｂ  駆動機構
２２０  画像処理装置
２２１  撮像制御部
２２２  画像データ取得部
２２３  画像データ記憶部
２２５  ひずみ変化情報生成部
２２６  傾向情報記憶部
２２８  クラック位置推定部
２２９  クラック寸法推定部
２３１  運転条件決定部
２４０  表示装置
４２１  磁極部
４２２  エアパス部
４２３  スロット
４２４  抜け止め部
４３１  コア側端部
４３２  プレート側端部
【図１】
2020090082.tif 000003
【図２】
2020090082.tif 000004
【図３】
2020090082.tif 000005
【図４】
2020090082.tif 000006
【図５】
2020090082.tif 000007
【図６】
2020090082.tif 000008
【図７】
2020090082.tif 000009
【図８】
2020090082.tif 000010
【図９】
2020090082.tif 000011
【図１０】
2020090082.tif 000012
【図１１】
2020090082.tif 000013
【図１２】
2020090082.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2020090082.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2020090082.tif 000018
【図１７】
2020090082.tif 000019
【図１８】
2020090082.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
2020090082.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2020090082.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月11日(2021.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
撮像制御部２２１は、上記の初期期間および検査期間に検査対象部を撮像するように撮像装置２１０ａ，２１０ｂおよび駆動機構２１１ａ，２１１ｂを制御する。画像データ取得部２２２は、撮像装置２１０ａ，２１０ｂから送信された初期画像データを取得し、その初期画像データを画像データ記憶部２２３に出力する。また、画像データ取得部２２２は、撮像装置２１０ａ，２１０ｂから送信された検査画像データを取得し、その検査画像データを画像データ記憶部２２３およびひずみ変化情報生成部２２５に出力する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
以下、主として保持環４３ａおよびその周辺部の構成を説明する。保持環４３ｂおよびその周辺部は、保持環４３ａおよびその周辺部と同様の構成を有する。図３は、保持環４３ａおよびその周辺部の外観斜視図である。図３に示すように、回転軸４１の一端部には、フランジ部５ａが形成される。フランジ部５ａに原動機（タービン）の回転軸が接続される。上記のように、回転子コア４２は回転軸４１と同軸を有し、軸方向に延びる。保持環４３ａは、円筒形状を有し、回転子コア４２と回転軸４１との連結部を取り囲むように設けられる。回転子コア４２の外周部には、軸方向に延びる１対の磁極部４２１、複数のスロット４２３および複数の抜け止め部４２４が形成されている。図３においては、１対の磁極部４２１のうち一方の磁極部４２１のみが示される。各磁極部４２１には、軸方向に延びる複数のエアパス部４２２が形成されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
コア側端部４３１におけるひずみの分布が変化している場合、ステップＳ１４に進み、そうでない場合、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１４において、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報により表される変化後のひずみの分布と、第１の分布情報により表されるひずみの分布とが互いに類似しているか否かを判定する。上記のように、第１の分布情報は、保持環４３のコア側端部４３１でクラックが発生した場合の検査対象部におけるひずみの分布を表す。例えば、クラック位置推定部２２８は、ひずみ変化情報により表されるコア側端部４３１の変化後のひずみの分布と、第１の分布情報により表されるコア側端部４３１のひずみの分布との間の一致度を算出し、その一致度が予め定められたしきい値よりも大きい場合、ひずみ変化情報および第１の分布情報におけるひずみの分布が類似していると判定する。ひずみ変化情報および第１の分布情報におけるひずみの分布が類似している場合、ステップＳ１５に進み、そうでない場合、ステップＳ１７に進む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
このように、実施の形態３では、検査対象部として保持環４３ａ，４３ｂの端面４３１ａのランダムパターンＰ３が撮像され、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端面４３１ａにおけるひずみの分布の変化を表すひずみ変化情報が生成される。上記のように、コア側端部４３１においてはひずみの分布が変化しやすい。特に、端面４３１ａは、保持環４３ａ，４３ｂの外周面よりも回転子コア４２の取付部４２５に近いので、取付部４２５からの応力が集中しやすく、ひずみの分布が変化しやすい。そこで、検査対象部を端面４３１ａに限定することにより、保持環４３ａ，４３ｂの状態を効率良く検査することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
図１６の例では、エンドプレート９に、回転子コア４２のエアパス部４２２に導入される冷却ガスの量を調整するためのふさぎ板２５が取り付けられる。上記のように、本例において、エンドプレート９は、保持環４３ａ，４３ｂから外れないように、焼嵌めによって保持環４３ａ，４３ｂに強固に固定される。しかしながら、このような強固な接合により、保持環４３ａ，４３ｂのプレート側端部４３２には応力が集中しやすく、ひずみの分布が変化しやすい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
また、軸方向において端面４３１ａのランダムパターンＰ６が撮像装置２１０ａ，２１０ｂの撮像視野内に収まる場合には、撮像装置２１０ａ，２１０ｂを軸方向に移動させることなく、検査対象部を撮像することができる。それにより、駆動機構２１１ａ，２１１ｂが不要になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１６】
図１９は、回転電機１００の組み立て途中におけるエンドプレート９およびその周辺部を示す軸垂直断面図である。図１９に示すように、回転電機１００の組み立て途中において、ふさぎ板２５がエンドプレート９に取り付けられる前に、半円環形状の一対の仮ふさぎ板２９が一時的にエンドプレート９に取り付けられる。各仮ふさぎ板２９には半数のねじ穴９ｈに対応する複数のねじ穴２９ｈが形成される。複数のねじ穴２９ｈの位置がそれぞれ対応するねじ穴９ｈの位置と一致する状態で、図示しないねじがねじ穴２９ｈを通してねじ穴９ｈにねじ込まれることにより、各仮ふさぎ板２９がエンドプレート９に固定される。非固定用のねじ穴９ｈは、一時的に仮ふさぎ板２９を固定するために固定用のねじ穴９ｈとともに使用される。一対の仮ふさぎ板２９は、エンドプレート９上で周方向の全域にわたる円環形状をなし、保持環４３ａ，４３ｂの各々と回転軸４１との間の空間を埋める。これにより、組み立て時において、保持環４３ａ，４３ｂの内部に埃および金属片等の異物が混入することが防止される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
図２０に示すように、ステップＳ３１において、ひずみ変化情報生成部２２５は、画像データ記憶部２２３に記憶された初期画像データおよび画像データ取得部２２２により取得された検査画像データに基づいて、ひずみ変化情報を生成する。ステップＳ３２において、クラック位置推定部２２８は、ステップＳ３１で生成されたひずみ変化情報に基づいて、検査対象部におけるひずみの分布が初期期間から変化しているか否かを判定する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２７】
＜実施の形態８＞
本発明の実施の形態８に係る回転電機の検査方法、回転電機の検査装置および回転電機について、上記実施の形態７と異なる点を中心に説明する。実施の形態８では、上記実施の形態７と検査対象部が異なる。図２１は、実施の形態８における検査対象部について説明するための軸垂直断面図である。実施の形態８では、図２１に示すように、複数のねじ穴９ｈにそれぞれ対応する複数のランダムパターンＰ８が周方向に並ぶように形成されている。すなわち、複数のねじ穴９ｈにそれぞれ対応する複数の検査対象部が周方向に並ぶように設定される。各ねじ穴９ｈは、対応するランダムパターンＰ８内に位置する。
【国際調査報告】
2020090082.tif 000025
2020090082.tif 000026