JP2000278918A - 現場でのステータ組立て方法 - Google Patents

現場でのステータ組立て方法

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JP2000278918A JP2000025869A JP2000025869A JP2000278918A JP 2000278918 A JP2000278918 A JP 2000278918A JP 2000025869 A JP2000025869 A JP 2000025869A JP 2000025869 A JP2000025869 A JP 2000025869A JP 2000278918 A JP2000278918 A JP 2000278918A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電機のステータを現場で組立てる改良型方
法を提供する。 【解決手段】 組立てベース５６をステータフレーム５
０内に配置し、複数のコアモジュール１０をステータフ
レーム内に挿入し、コアモジュールをクランプしてステ
ータコア５２を形成し、キーバー６６を締め付けてステ
ータコアをステータフレームに固着することにより現場
で組立てる。１つの実施例では、コアモジュールを貫通
ボルト６５によりクランプする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電機器の設計製造
及び組立に関し、さらい詳細には発電機のステータの組
立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】作動可
能な発電機は、フレームとコアを含むステータ、ロー
タ、少なくとも１つのコイル巻線、及び発電機をターン
ギヤまたはタービンに結合する結合手段よりなる。
【０００３】発電機のステータのコアはタービン発電機
セットの部品のうち最大の部品である。ステータのコア
は従来より、比較的薄い鋼板を何千枚も積み重ねて層状
となし、それらを圧縮しクランプしてステータコアの形
状（例えば大きな円筒状）にすることにより製造されて
いる。ステータコアの幾何学的形状を維持し、発電機の
運転時ステータコアにかかる電磁力に耐えるようにする
ためクランプが必要とされる。せいそうたいのクランプ
が適切に行われないと、発電機の運転時磁気インパルス
またはコアの楕円膨脹により鋼板が振動を起こすことに
なる。加えて、せいそうたいの間に空隙があると耐熱性
が高くまた冷却効率が低下することになる。鋼板間に充
填剤を挿入して鋼板の中高に起因する空隙を保障するこ
とが一般的に行われている。さらに、これらの充填剤に
よりクランプ圧が鋼板の領域全体に亘って均等に分布さ
れるようになる。
【０００４】ステータのコアは最終的な製造組立サイト
で鋼板を直接組み立てることにより製造されるのが一般
的である。しかしながら、ステータのコアはサイズは大
きく適切なクランプが必要であるため組立のための大き
い床面積を必要とすることまた高い能力のクレーンを必
要とすることなどステータのコアの製造に種々の難点が
ある。従来、円筒形のステータコアを形成するために２
つの組立方法が用いられてきた。その１つは、鋼板をス
テータのフレーム内に直接積み重ねる方法、もう１つの
方法は、鋼板を最初に積み重ねた後外部の積み重ね用取
り付け具でクランプする方法である。完成したステータ
のコアを大型クレーンで吊り上げてステータのフレーム
内に乗せる。
【０００５】従来の方法によるステータのコアの製造に
は、完成までに時間がかかることまた他の関連の製造上
の難点がある。例えば、コアをステータのフレーム内に
直接積み重ねる場合、製造工程を開始する前にフレーム
を組立サイトへ運ぶ必要がある。さらに、中間工程でコ
アの圧縮を行う装置を用いて鋼板を積み重ねてその長さ
を増加させるタービンに圧縮を行いそれらをクランプす
る必要がある。一方、ステータのコアを外部の取り付け
具内で製造する場合、製造前にフレームをそのサイトま
で持ち込む必要はないが、外部の取り付け具自体が製造
コストを増加させる原因となり、サイトの床面積がそれ
だけ必要となる。加えて、外部の取り付け具を用いる方
法では組立済みのコアをステータのフレーム内に吊り上
げ吊り下ろすに必要な充分な高さをもつ大型もクレーン
が必要となる。従来の製造方法のいずれを用いるにし
ろ、コアの積み重ね工程には数日を必要とする。
【０００６】従来の方法で組み立てるステータのコアは
これらの組立上の難点に加えて動作上の問題もある。か
かるコアには使用時整定または弛緩するという傾向があ
る。この傾向を減少するために組立時に種々の一体化法
と大きなクランプ力を必要とするが、これらにより組立
時間とコストがさらに増加する。加えて、せいそうたい
を定位置で保持するためにコアの端部に重量のある構造
部材が必要となり、また将来的に再び締め付け作業を行
うためのアクセスが必要となる。
【０００７】発電機をサイトで組み立てるに必要な部品
を製造するためのコストを最小限に抑えることが望まし
い。発電機の部品を過大な量製造すると貯蔵コストが増
加し製品に無駄が生じることになる。このため、発電機
の部品の在庫管理を改善することにより過大な量の生産
に起因する製造及び貯蔵コストを減少する必要がある。
【０００８】従って、作動可能なステータを現場または
他の場所で組み立てる方法を改良する必要が依然として
存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明はステータを現場
で組立てる方法を提供することにより上記の必要性を満
足するものである。
【００１０】この組立て方法は、種々の段階で、ステー
タフレーム、組立てベース、複数のステータコアモジュ
ール、少なくとも１つのキーバー、複数のコイル巻線及
び１つの実施例では複数の貫通ボルトを利用する。
【００１１】本発明のステータ組立て法によると、ステ
ータは、組立てベースをステータフレーム内に配置し、
ステータの複数のコアモジュールをステータフレーム内
に挿入し、ステータのコアモジュールをクランプしてス
テータコアを形成し、キーバーを締め付けてステータコ
アをステータフレームに固着することにより現場で組立
てることができる。１つの実施例では、ステータのコア
モジュールを貫通ボルトによりクランプする。
【００１２】ステータコアを現場で組立てた後、複数の
コイル巻線をステータコアに巻き付けることによりステ
ータを完成させる。コイル巻線の巻付け工程では現場で
の迅速巻取法を用いることが望ましい。
【００１３】本発明の組立て法を用いると、ユーザーは
ステータを現場で、即ち発電機の最終的使用サイトの近
くで組立てることが可能となる。ステータの現場組立て
方法を用いると、前もって組立てたステータを輸送する
必要がなくなる。その結果、関連の吊上げ装置、輸送コ
スト及び完成したステータの積み込み、輸送、積み降ろ
しに必要な時間も減少する。このステータ組立て方法は
また組立て済みのステータを取付け位置に配置するため
に常用する大型クレーンを現場で必要としなくなる。
【００１４】本発明の方法のその他の利点については、
製造者が発電機の部品を専用の部品工場で前もって製造
できることにより得られるものである。このアプローチ
は製造コストの点で効率が高いだけでなく、製造者は発
電機部品を工場で製造し貯蔵できるようになる。その結
果、ステータの部品をすぐに使用するための在庫が可能
となる。このため、製造者は発電機に対する顧客の注文
に、発電機を予め組立てておく場合よりも迅速に応じる
ことができると共に部品の過剰な生産を行う可能性が減
少する。同様に、本発明の現場組立て法では、予め部品
を組立てておく方式により顧客の注文からステータ及び
発電機の現場での据付けまでの一貫したサイクル時間が
減少する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本明細書において用いる用語「現
場」は、組立済み発電機の最終使用サイトの近傍におけ
る任意の組立て位置を一般的に指すものである。
【００１６】同一参照番号が図面全体に亘って同様な構
成要素を指示する図面を参照して、図１は本発明に使用
するステータコア製造用のコアプレート２０の一例を示
す。各コアプレート２０は鋼板のような鉄材から打ち抜
き加工により製造され、複数の孔２２、ノッチ２６及び
溝２８を有する。コアプレート２０は、例えばリング２
４を形成するようにリング状に配置する。各リング２４
は、多層のステータコアモジュールの単一層を形成す
る。図１に示す例では、９個のコアプレート２０を単一
リング２４を形成するように配置しているが、本発明の
範囲から逸脱することなく任意適当な数のコアプレート
を任意の所望直径のステータコアに使用できるような形
状に製造することが可能である。
【００１７】図２に示すように、多層のステータコアモ
ジュール１０は複数のリング２４を積み重ねて形成す
る。リング２４を積み重ねるに際し、各コアプレート２
０の孔２２、ノッチ２６、溝２８が隣接するリング２４
のコアプレート２０の孔２２、ノッチ２６、溝２８とそ
れぞれ整列するように重ねる。図２に示す例では、５個
のリング２４を積み重ねて１つのコアモジュール１０を
形成しているが、本発明の範囲から逸脱することなく任
意適当な数の層を用いてもよい。
【００１８】発明者Sargeantの出願は、複数のリング２
４からステータのコアモジュール１０を製造する方法を
開示している。この方法では、積み重ねたリング２４を
モジュール取付け具内でクランプすることにより各コア
モジュール１０を製造する。積み重ね、クランプしたリ
ングを真空室内に置いて樹脂を適用する。次いで、この
真空室を加圧して樹脂をコアプレート２０間に浸透させ
る。クランプしたリングを真空室から取り出して、オー
ブンに入れる。樹脂が硬化するまでオーブンを加熱し
て、コアモジュール１０を完成させる。最後に、完成し
たコアモジュール１０をモジュール取付け具から取り外
す。このようにして製造したコアモジュールは、本発明
の発電機組立法に使用可能な部品となる。
【００１９】本発明のステータ組立方法に使用する部品
を図３及び４に示す。図３は、現場で組立中のステータ
を示す展開破断図である。ステータ６０は、ステータフ
レーム５０と、ステータコア５２とよりなる。従来のス
テータとは異なり、ステータ６０は複数のコアモジュー
ル１０を組立てたものである。各コアモジュールは、上
述のプロセスに従って製造する。ステータ６０を製造す
る幾つかの従来式方法とは対照的に、このステータコア
５２はフレーム５０内で直接組立てるため、組立サイト
で別個の外部取付け具を用いる必要がなく、積み重ねた
コアモジュールに高圧をかけて圧縮しなくてもよい。ス
テータの組立てに際してモジュラー型設計のステータコ
アを用いることにより、さらに別の利点が得られる。例
えば、コアモジュール１０を予め組立てておき、ステー
タの組立て時点で最終組立てサイトへ輸送することがで
きる。その結果、かかるサイトとは異なる所のより条件
の良い状態でモジュールを予め組立てることが可能とな
る。
【００２０】コアモジュール１０を吊り上げ、フレーム
内に降下させるのに必要な装置は、ステータコア全体を
吊り上げるに必要な装置と比べればそれ程強力でなくて
もよい。この利点があるため、熱伝達及び弛緩を含む動
作特性が改良されたステータコアが得られる。最終的な
組立て時間は数日から僅か１日の短時間に短縮可能であ
る。
【００２１】図３及び４を再び参照して、組立て済みの
発電機８０は、ステータ６０、ロータ６２及び複数のコ
イル巻線６４よりなる。ステータ６０のステータフレー
ム５０の少なくとも一端には軸受ブラケット５８が設け
られているが、図４に示すように、ステータコア５２は
複数のコアモジュール１０よりなる。キーバー６６は、
ステータコア５２をステータフレーム５０のスペーサリ
ング６７に固着して、ステータコア５２がステータフレ
ーム５０内の整列位置に支持されるようにする。ばねバ
ー（図示せず）のような普通の手段をキーバー６６にほ
ぼ平行に配置して、キーバー６６をステータフレーム５
０のスペーサリング６７に固着するようにしてもよい。
キーバー６６の表面は半球状の表面で、後でステータコ
アモジュール１０に固定できるようにノッチ２６の形状
と相補的である。キーバー６６は、ステータコア５２を
ロータ６２及びステータフレーム５０に関して配向し、
その状態に維持する。
【００２２】ロータ６２は、ロータ６２を、例えば回転
ギヤまたはタービン（図示せず）に連結するための連結
手段６８を少なくとも一端に具備する。ロータ６２は、
さらに、ロータ６２と軸受ブラケット５８との間の軸受
７２により、ステータ６０の内部で回転自在に支持され
ている。リード７４はコイル巻線６４に電気接続されて
いる。励磁機（図示せず）がロータ６２を磁化するが、
この励磁機はリング２４内に磁界を誘導して、電流を発
生させ、この電流がリード７４を介して発電機８０から
取り出される。
【００２３】図５は、本発明のステータ組立て方法の好
ましい実施例の工程を含むフローチャートである。図５
は、発電機組立体をさらに完全にするための工程も含ん
でいる。
【００２４】まず、ステータフレーム５０を、図３に示
すようなコアモジュール１０を受け入れる第１の姿勢を
取るように配置するが、この姿勢はコンクリート製基礎
でもよい一般的に隣接する組立て表面またはサイトに関
して好ましくは垂直上方に延びる姿勢である。ステップ
１０２において、組立てベース５６をステータフレーム
５０の一端（即ち、ステータフレームがほぼ垂直の姿勢
であれば底部）に配置する。組立てベース５６は、組立
て時にコアモジュール１０をステータフレーム５０内の
適正位置で支持するために使用する。ステータフレーム
５０の組立て完了後、ステップ１０４において、複数の
モジュール１０をステータフレーム５０内に挿入する。
ステータ組立てに使用するコアモジュール１０の数は、
ステータの所望の長さ及びコアモジュールの選択サイズ
により異なる。コアモジュール１０を全てステータフレ
ーム５０内の適正位置に配置した後、ステップ１０６に
おいて、コアモジュール１０をクランプする。コアモジ
ュール１０をクランプするには、ステータコア５２の孔
２２内に軸方向に貫通ボルト６５を挿入し、組立てベー
ス５６を取り外す。貫通ボルト６５は普通の締付け具を
備えており、締め付けると、ステータコア５２が完成す
る。当業者に知られた他の従来型装置によりコアモジュ
ール１０をクランプしてもよい。
【００２５】再び図３及び４を参照して、リング２４の
溝２８を整列させた組立て済みステータコア５２はステ
ータスロット５７を有する。ステップ１０８において、
図３に示すキーバー６６を積み重ねた状態のコアモジュ
ール１０に隣接して挿入する。ばねバー（図示せず）ま
たは他の普通の装置を各キーバー６６とステータフレー
ム５０のスペーサリング６７との間にほぼ平行に配置す
る。キーバー６６を普通の装置によりステータコア５２
に固定する。キーバー６６とスペーサリング６７との間
にばねバー（図示せず）を配置すると、ステータコア５
２をステータフレーム５０に固着できる。この構成は、
発電機８０の運転時にステータ６０のステータコア５２
が半径方向に振動するのを可能にする。ステータコア５
２のステータフレーム５０への固定は適当な普通の装置
により可能であることが分かる。
【００２６】第２の実施例では、ステータフレーム５０
を発電機組立体の残部に関して好ましくは水平方向に延
びる第２の姿勢をとるように配置する。ステップ１１０
では、複数のコイル巻線６４を当該技術分野で知られた
巻回法によりステータスロット５７に巻回する。好まし
い実施例では、現場迅速巻取法(rapid field rewindtec
hniques)によりコイル巻線６４を巻回する。次いで、ス
テップ１１４において、ロータ６２をステータコア５２
内に挿入し、ステップ１１６において軸受７２をロータ
６２と軸受ブラケット５８との間に配置する。その後、
ロータ６２、軸受７２及びブラケット５８をステータコ
ア５２に整列させて、適正な装着と封止が得られるよう
に調整する。この時点において、発電機８０は完全組立
て状態であり、例えば回転ギヤまたはタービン（図示せ
ず）へ取付けることができる。
【００２７】「直立」及び「底部」のような相対的方向
を示すある特定の用語を本発明のある特定の特徴の説明
に用いたが、これらの用語は本発明の範囲を限定するた
めに用いたものではない。
【００２８】当業者は、本発明はその精神または本質的
特徴から逸脱することなく他の特定の形態で実施可能な
ことが分かるであろう。例えば、モジュールをロックす
るためフレームの両端にディスクばね及びキーを挿入す
るようなやり方で完成済みステータコイルを連結する他
の方法もある。従って、本発明の技術的範囲の評価に際
しては、上記明細書の説明でなくて頭書の特許請求の範
囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステータのコアモジュールの製造に用いる単一
層を形成する複数のコアプレートの斜視図。
【図２】ステータのコアモジュールの斜視図。
【図３】組立て時におけるステータの展開破断図。
【図４】組立てが完了した発電機の断面図。
【図５】本発明のステータの現場組立て方法を含む発電
機の組立て方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ ステータのコアプレート ２２ 孔 ２４ リング ２６ ノッチ ２８ 溝 ５０ ステータフレーム ５２ ステータコア ５７ ステータスロット ５８ 軸受ブラケット ６０ ステータ ６２ ロータ ６４ コイル巻線 ６５ 貫通ボルト ６６ キーバー ６７ スペーサリング ６８ 連結手段 ７２ 軸受 ８０ 発電機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン バリー サージェント アメリカ合衆国 フロリダ州 32765 オ ビエド ウエスト ハイ ストリート 409 (72)発明者 カルビン エル パリス アメリカ合衆国 フロリダ州 32820 オ ーランド レーク ピケット ロード 16692 (72)発明者 ガーデブ シン アメリカ合衆国 フロリダ州 32765 オ ビエド ウィルミントン サークル 449

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 現場で発電機のステータを組立てる方法
    であって、 ステータフレームを組立てサイトに配置し、 ステータの複数のコアモジュールをステータフレーム内
    に積み重ね、 ステータの複数のコアモジュールをクランプしてステー
    タスロットを有するステータコアを形成し、 ステータコアをステータフレームに固着し、 複数のコイル巻線をステータスロット内に巻回するステ
    ップよりなる現場での発電機ステータ組立て方法。
  2. 【請求項２】 ステータフレームを配置する前記ステッ
    プはステータフレームをほぼ垂直に配置するステップよ
    りなり、ステータコアをステータフレームに固着した後
    でステータフレームはほぼ水平に再配置することを特徴
    とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 ステータの複数のコアモジュールを積み
    重ねる前記ステップは、組立てベースをステータフレー
    ムの第１の端部にほぼ隣接して挿入し、ステータの複数
    のコアモジュールをステータフレームの第２の端部に積
    み重ねるステップを含むことを特徴とする請求項１の方
    法。
  4. 【請求項４】 ステータフレームを配置する前記ステッ
    プはステータフレームをほぼ水平に配置するステップよ
    りなることを特徴とする請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 ステータフレームを組立てサイトの組立
    てベース上にほぼ垂直に配置するステップをさらに含む
    ことを特徴とする請求項１の方法。
  6. 【請求項６】 ステータの複数のコアモジュールをクラ
    ンプするために、複数の貫通ボルトを使用するステップ
    をさらに含むことを特徴とする請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 現場でステータを組立てる方法であっ
    て、 ステータフレームを組立てサイトに配置し、 ステータの複数のコアモジュールをステータフレーム内
    に積み重ね、 ステータの複数のコアモジュールをクランプしてステー
    タスロットを有するステータコアを形成し、 ステータコアをステータフレームに固着するステップよ
    りなる現場でのテータ組立て方法。
  8. 【請求項８】 ステータフレームを配置する前記ステッ
    プはステータフレームの端部上の組立てサイトでステー
    タフレームをほぼ垂直に配置するステップよりなことを
    特徴とする請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 ステータコアをステータフレームに固着
    した後でステータフレームはほぼ水平に再配置するステ
    ップをさらに含むことを特徴とする請求項８の方法。
  10. 【請求項１０】 ステータフレームを組立てサイトに配
    置する前記ステップはステータフレームを組立てサイト
    の組立てベース上にほぼ垂直に配置するステップよりな
    ることを特徴とする請求項７の方法。
  11. 【請求項１１】 ステータコアをステータフレームに固
    着した後でステータフレームはほぼ水平に再配置するス
    テップをさらに含むことを特徴とする請求項７の方法。
  12. 【請求項１２】 組立てベースを組立てサイト上に配置
    し、ステータフレームの一端を組立てベース上に配置す
    るステップをさらに含むことを特徴とする請求項７の方
    法。
  13. 【請求項１３】 ステータコアをステータフレームに固
    着した後組立てベースをステータフレームから取り外す
    ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２の方
    法。
  14. 【請求項１４】 複数のコアモジュールをクランプして
    ステータコアを形成するために複数の貫通ボルトを使用
    するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７の
    方法。
JP2000025869A 1999-02-04 2000-02-03 現場で発電機のステータを組立てる方法 Expired - Fee Related JP4484296B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/243,943 US6321439B1 (en) 1997-01-21 1999-02-04 Method for assembly of a stator in the field
US09/243943 1999-02-04

Publications (2)

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