JP2006050893A - 電気機械のステータコアのウェッジを除去するための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電気機械におけるステータコアの巻線の上に位置するウェッジを除去するための装置を提供する。
【解決手段】 ウェッジ除去装置は、シリンダ（３９）を備えたテレスコピック要素（３６、３８）を両端部に有する細長いフレーム（３２）を含み、テレスコピック要素（３６、３８）は、フレームの対向する側部に沿ったパッド（４０）をステータコア（１２）の直径方向に対向したウェッジ（１６）に対して係合させる。フレームには、キャリッジ（５０）を支持するリニア駆動組立体が取付けられ、キャリッジ（５０）は、駆動組立体及びフレームに対し長手方向に移動する。キャリッジは、直径方向対向型ヘッド（７０）を支持し、シリンダ（７８）が、ヘッドを半径方向外向きに移動させてウェッジと係合させかつ下にある波形スプリングを圧縮する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電気機械におけるステータコアの巻線の上に位置するウェッジを除去するための装置及び方法に関し、具体的には、スロットに対して長手方向に平行にウェッジを切断して、ウェッジの除去及び機械の改修を可能にするための装置及び方法に関する。

発電機のような電気機械においては、ステータコアは、コア内に巻線を保持するためのスロットウェッジ止めシステムを有する。巻線は、円周方向に間隔を置いて配置された長手方向に延びるスロット内に配置され、スロットはその半径方向内端部に沿ってダブテール状又はテーパ状表面を有する。通常、複数のウェッジは、各円周方向に間隔を置いて配置されたスロットの全長に沿って延びて、巻線をスロット内に保持する。ウェッジの半径方向外側面はテーパ状になっており、テーパスライドをウェッジの下に位置させて、テーパスライドによりウェッジをダブテール状スロットに対して半径方向内向きに押付ける。最近の電気機械構成においては、波形スプリングをスライド又はウェッジの下に位置させて、波形スプリングによりウェッジを半径方向内向きに付勢する。波形スプリングは、ウェッジに対して３５００ポンドほどもの力を加えることができる。

改修の間に、ステータコアを再ウェッジ施工し又は巻直すことは通常の手法であり、従ってウェッジの除去が必要となる。ウェッジは通常、それらを長手方向に半分にのこ引きすることによって除去される。波形スプリングが使用されていなかったこれ迄の場合には、手動式鋸を使用してウェッジを分割し、それらをステータコアから除去していた。しかしながら、波形スプリングを用いてウェッジを付勢している場合には、波形スプリングにより、切断を行うにつれてウェッジの半分片が互いの方向に移動することになる。すなわち、波形スプリングの作用により、ウェッジが切断ブレードを拘束するようになり、それによって、ずれ並びにツール及びコア損傷を引き起すと同時に作業者への傷害の可能性も発生させる。波形スプリングによって付勢したウェッジを除去するための作業は、通常は手動式チゼルを用いる、労働集約的で、単調で、時間がかかりかつ経費のかかる工程をもたらしていた。
米国特許６，５８４，６８０号公報

従って、安全に、安価にかつ迅速に、ステータコアからウェッジを除去するための装置及び方法に対する必要性が存在する。

本発明による好ましい実施形態では、電気機械のステータコアの軸方向に延びるスロット内の、該ステータコア内のスプリングによって半径方向内向きに付勢されたウェッジを除去する方法を提供し、本方法は、（ａ）キャリッジを支持するフレームをステータコア内に配置する段階と、（ｂ）互いに直径方向に対向するカッタヘッドをキャリッジ上に設ける段階と、（ｃ）直径方向に対向したステータコアのウェッジに対してヘッドを係合させる段階と、（ｄ）ヘッドによってスプリングの付勢に対抗する方向にウェッジに力を加える段階と、（ｅ）ステータコアの軸線にほぼ平行な方向にウェッジを切断する段階とを含む。

本発明による別の好ましい実施形態では、電気機械のステータコアの軸方向に延びるスロット内のウェッジを除去する方法を提供し、本方法は、（ａ）ステータコアの直径方向に対向する壁部分間に延びるようにコア内部にフレームを配置する段階と、（ｂ）カッタヘッドを支持し、ステータコアの軸線の周りでピボット運動して、ステータコアの第１のスロット内のウェッジに隣接させてそれが支持したカッタヘッドを位置決めするようにフレームによって支持されたキャリッジを設ける段階と、（ｃ）カッタヘッドを軸方向に移動させてスロット内の複数のウェッジを長手方向に切断して、ウェッジの除去を可能にする段階と、（ｄ）軸線の周りでキャリッジをピボット動させて、第１のスロットから円周方向に間隔を置いて配置された別のスロット内のウェッジに隣接させてカッタヘッドを位置決めする段階とを含む。

本発明による別の好ましい実施形態では、発電機のステータコアの軸方向に延びるスロット内のウェッジを切断するための装置を提供し、本装置は、ステータコア内部に収容可能なフレームと、ステータコアに沿ってかつフレームに対して軸方向に移動するようになった、該フレームによって支持されたキャリッジと、キャリッジによって支持された直径方向対向型ヘッドと、キャリッジ及びヘッドをステータコアに対して軸方向に移動させながら直径方向に対向したウェッジを切断するようになった、該ヘッドの各々によって支持されたカッタとを含む。

次に、図面、特に図１を参照すると、発電機のような電気機械の一部を形成する、全体を符号１０で表したステータコアを示している。ステータコア１０は、円周方向に互いに間隔を置いて配置されかつ半径方向内向き方向に開口した複数の長手方向に延びるスロット１２を有する。巻線１４は、スロット１２内に配置される。図１及び図２に示するように、半径方向内向きに開口したスロット１２は、ウェッジ１６によって封鎖され、該ウェッジ１６は、スロットの半径方向内側開口部に隣接する、スロットの全長に沿った相補形のテーパ面と協同して巻線をスロット１２内部に保持するようになったテーパ面１８を有する。ウェッジ１６の下面は、図２に示すようにテーパ状になっており、テーパスライド２０をウェッジ１６の下に位置させて、テーパスライド２０によりウェッジ１６をスロットのテーパ状又はダブテール状溝内に保持する。スライド２０と巻線１４との間に位置するように、波形スプリング２２をスライド２０の下に位置させる。波形スプリング２２は、スライド及びウェッジを大きな力で半径方向内向きに押圧する。電気機械を改修する、例えば巻直しを行う場合に、ウェッジ１６は除去する必要がある。

ウェッジ止めシステムには、大きな半径方向内向きの力、例えば３５００ポンドのオーダの力が加えられており、これにより、特にウェッジを切断するために使用する鋸が波形スプリングの力のもとで拘束される傾向になるので、ウェッジを除去することが困難になることが、分かるであろう。

図３には、ウェッジ除去組立体を示す。全体を符号３０で表した組立体は、全体として単一平面内に位置するほぼ直線状の外側フレーム３２を含む。フレーム３２は、端部支柱を形成した直径方向に延びるラジアル要素３６及び３８に結合された長手方向に延びるサポート部材３４を含む。ラジアル要素３６及び３８は、互いに対してテレスコピックであり、直径方向にステータコアのスロットに向けて又は離れるように部材３４を伸長及び後退させるための油圧ラム装置３９を備える。フレーム３０の両端部における長手方向部材３４の外端縁部には、直径方向に対向したスロットのウェッジに当接するようになったパッド４０が設けられる。

フレーム３０は、要素３６及び３８がコア内で直径方向に延びた状態で、ステータコア内部に長手方向に配置されることが、分かるであろう。油圧ラム３９が作動すると、パッド４０は、直径方向に対向したスロット内のウェッジ１６に対して係合する。

フレーム３０には、全体を符号５２で表したリニア駆動組立体上に全体を符号５０で表したキャリッジ組立体が取付けられる。リニアムーブメント組立体５２は、両端部においてかつフレームの両端部に隣接して駆動ボックス５４及び遊動ボックス５６を含む。駆動ボックス５４及び遊動ボックス５６は、フレーム３０の端部支柱３６、３８に取付けられた軸受によってピボット動可能に支持される。リニア駆動組立体５２は、ステータコア軸線の周りで回転するように取付けるのが好ましい。４つのレール又はバー５８が、それぞれ駆動及び遊動ボックス５４及び５６間で延び、キャリッジ５０が、リニア駆動組立体５２の両端部間でバー又はレール５８に沿って軸方向に摺動移動するように該バー又はレール５８上に摺動可能に取付けられる。

図４を参照すると、駆動ボックス５２は、対応する方向にシャフト６２を駆動する電気モータ６０を含む。シャフト６２の両端部に隣接して、チェーン６６を駆動する駆動スプロケット６４が取付けられる。各チェーン６６の反対側端部は、キャリッジ５０に接続される。チェーン６６は、遊動ボックスによって支持された、図示しない遊びスプロケットの周りで長手方向に延びる。その結果、モータ６０を起動してシャフト６２を駆動することによって、チェーン６６は、バー５８に沿って選択した両長手方向にキャリッジ５０を平行移動させるか又は駆動する。

図５及び図６に最もよく示すように、キャリッジ５０は、全体を符号７０で表した１対の直径方向に対向した（直径方向対向型）カッタヘッドを支持する。カッタヘッド７０は、半径方向外端部に複数のローラ７４を支持するほぼ直線状フレーム７２を含む。ローラ７４は、図６に最もよく示すように鋸７７の鋸ブレード７６を夾叉しており、鋸ブレード７６の両側の各々には４つのローラが配置されるのが好ましい。キャリッジ５０はまた、カッタヘッド７０を半径方向外向き又は内向きに移動させるための油圧シリンダ７８（図３）を含む。従って、シリンダ７８を作動させることにより、それぞれのヘッド７０のローラ７４は、ステータコアの直径方向に対向するスロット内のウェッジと係合することができる。以下に説明するように、シリンダ５８によってローラに、従って直径方向に対向したウェッジに、該ウェッジの下に位置する波形スプリングを圧縮するのに十分な力を加えて、鋸ブレード７６が拘束されずにウェッジを切開くことを可能にする。

図５を参照すると、半径方向外向きに延びた切断位置における各鋸ブレード７６、好ましくは回転鋸７７を示す。鋸ブレード７６は、符号８４の位置において直線状フレーム７２にピボット動可能に連結されたシャーシ８２上に取付けられた電気モータ８０によって駆動される。ピボット８４から反対側のモータ８０の端部に隣接する空気シリンダ８６は、フレーム７２とモータ８０とを相互結合して、半径方向内側のウェッジ非接触位置と、ウェッジに向き合った半径方向外側の鋸引き位置との間で鋸ブレード７６をピボット動させるようにし、この鋸引き又は切断位置は、図５及び図６の両方に示している。鋸ブレード７６は、ローラ７４から内側の位置に半径方向内向きに後退させることができる。

本発明のウェッジ除去システムを使用するために、フレーム３０は、直径方向に対向したステータコアスロットの直径方向に対向するウェッジにパッド４０を整列させた状態で、ステータコア１０内部に長手方向に配置される。支柱３６、３８の各々内の油圧シリンダ又は油圧ラム３９を作動させて、直径方向に対向したウェッジ１６と係合させ、フレーム３０をステータコア内部に固定する。フレーム３０は、ステータコア内部で限られた長さだけ延び、またウェッジ除去組立体の位置でのウェッジ切断が成功裏に完了したとき、長手方向に更なる長手方向位置に位置決めし直されて、スロットの各々内のウェッジの切断を完了させることが、分かるであろう。

ステータコア内部にフレームを固定した状態で、キャリッジ組立体５０及びヘッド７０を含むリニア駆動組立体５２を、フレームパッド４０が係合したウェッジを有するスロットから円周方向に間隔を置いて配置されたスロット内の直径方向に対向したウェッジにヘッド７０が整列する位置に回転させる。例えば、図１に示すように、リニア組立体５２を回転させて、パッド４０が係合した直径方向に対向したウェッジに隣接して直径方向に対向したウェッジにヘッド７０を整列させる。リニア組立体５２が隣接するスロットのウェッジに整列すると、油圧シリンダ７８を作動させて、ヘッド７０を半径方向外向きに移動させてウェッジに対してローラ７４を係合させる。シリンダ７８によって、ローラ７４を通して作用する十分な力をヘッド７０に加えて、ウェッジ１６の下に位置する波形スプリング２２を圧縮させる。波形スプリング２２を圧縮した状態で、鋸ブレード７６用の電気モータ８０を作動させる。空気シリンダ８６もまた作動させて、ウェッジと係合するように鋸ブレード７６をピボット動させて、ウェッジの中央部分を長手方向に切開く。

鋸ブレードがウェッジと係合しかつ該ウェッジを切断している状態で、リニア駆動組立体５２を作動させて、キャリッジ５０、従ってヘッド及び鋸ブレード７６をスロットのウェッジに沿って長手方向に引き、それによってウェッジが切断される。波形スプリングを圧縮した状態でウェッジを半径方向外向きの押圧下に維持することによって、波形スプリングが圧縮されていない場合のようにウェッジが鋸ブレードを拘束することなく、鋸ブレードはウェッジを切開くことが可能になることが、分かるであろう。各鋸ブレードがその移動の最終位置に達すると、空気シリンダ８６を作動させて、鋸ブレードを最終ウェッジ切断部から引き戻す。さらに、シリンダ７８を作動させて、切断ウェッジに係合状態から半径方向内き方向にヘッド７０を移動させる。次いで、チェーン６６を逆方向に駆動することによって、リニア駆動組立体に沿って長手方向にキャリッジ５０をその開始位置に移動させる。ヘッドがウェッジから半径方向内側に間隔を置いた状態で、リニア駆動組立体５２をその軸線の周りで手動で回転させて、次の円周方向に隣接するスロット及びウェッジにヘッド７０を整列させる。整列すると、シリンダ７８を作動させて、ヘッド７０を半径方向外向きに移動させてウェッジと係合させかつ波形スプリングを圧縮するのに十分な力をウェッジに加える。鋸をウェッジと係合させかつ駆動組立体に沿ってキャリッジ５０を移動させてウェッジを切断することによる上述の過程が、繰り返される。次いでヘッド７０及び鋸ブレードを切断ウェッジから引き戻し、かつリニア駆動組立体によりキャリッジを開始位置に戻して、更なる円周方向位置に回転させて更なる円周方向に間隔をおいたスロットのウェッジを切断するようにすることが、分かるであろう。

フレーム３０が取付けられたスロットを除いて、全ての円周方向に間隔を置いて配置されたスロットについての切断作業が完了すると、フレーム３２の両端部における油圧ラム３９を後退させて、ステータコアからフレーム３０を切り離すことができる。次いで、フレームを回転させて、切断の完了した直径方向に対向した隣接スロットと係合させる。次いで、切断用ヘッド７０を直径方向に対向したスロットの残存する２つの直径方向に対向した未切断ウェッジに整列させた状態で、作業が繰り返される。これらのスロットの切断が完了すると、ステータコアのその全長又はセクションについてのウェッジ除去作業が終了する。次いで、フレームは、ステータコアのその部分から取外し、長手方向にステータコアの別のセクションに前進させて、次のコアセクション内のスロットのウェッジを切断する前述の過程が繰り返される。

本発明を、現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

ウェッジ、ウェッジスロット及び本発明の好ましい態様によるウェッジ除去装置の一部分を示す、ステータコアの部分軸方向断面図。 ステータコアスロット内のウェッジ、スライド、波形スプリング及び巻線を示す部分側面図。 本発明のウェッジ除去装置の側面図。 図３のほぼ線４−４で取った断面図。 鋸ブレードを示すカッタヘッドの拡大側面図。 カッタヘッドの端面図。

符号の説明

１０ ステータコア
１２ スロット
１４ 巻線
１６ ウェッジ
２０ テーパスライド
２２ 波形スプリング
３０ ウェッジ除去組立体
３２ フレーム
３４ サポート部材
３６、３８ ラジアル要素
３９ 油圧ラム
５０ キャリッジ組立体
５２ リニア駆動組立
５８ レール
６０ 電気モータ
７０ カッタヘッド
７４ ローラ
７６ 鋸ブレード
７８ 油圧シリンダ
８６ 空気シリンダ

Claims (10)

1. 電気機械のステータコア（１０）の軸方向に延びるスロット（１２）内の、該ステータコア内のスプリング（２２）によって半径方向内向きに付勢されたウェッジ（１６）を除去する方法であって、
   （ａ）キャリッジ（５０）を支持するフレーム（３２）を前記ステータコア内に配置する段階と、
   （ｂ）互いに直径方向に対向するカッタヘッド（７０）を前記キャリッジ上に設ける段階と、
   （ｃ）直径方向に対向した前記ステータコアのウェッジに対して前記ヘッドを係合させる段階と、
   （ｄ）前記ヘッドによって前記スプリングの付勢に対抗する方向に前記ウェッジに力を加える段階と、
   （ｅ）前記ステータコアの軸線にほぼ平行な方向に前記ウェッジを切断する段階と、
   を含む方法。
2. 前記カッタヘッドの各々上に鋸（７６）を取付ける段階と、前記鋸が前記ウェッジを切開いている時に該鋸が拘束されるのを防止するのに十分な力を前記ヘッドによって前記ウェッジに加える段階とを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記鋸の両側に前記ウェッジを係合させる段階と、前記鋸をピボット動させて前記ウェッジと切断係合させる段階とを含む、請求項２記載の方法。
4. 各前記ヘッド上にローラ（７４）を取付けて、該ローラが各ヘッド上の前記鋸を夾叉して該鋸の両側で前記ウェッジと係合するようにする段階を含む、請求項３記載の方法。
5. 前記フレーム上で前記キャリッジを回転させて前記ヘッドを前記ステータコア内部の隣接するウェッジの列に整列させる段階と、前記ウェッジをほぼ軸方向に切断しながら前記フレームに沿ってほぼ軸方向に前記キャリッジ（５０）を移動させる段階と、前記ステータコア（１０）の両側面間で前記フレーム（３２）を延ばして該コア内部に前記キャリッジを位置決めし、前記カッタヘッドの各々上に鋸を設けて、直径方向に対向するウェッジを切断しながら前記ステータコアに沿って軸方向に前記キャリッジ及びカッタヘッドを前進させる段階との少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
6. 発電機のステータコア（１０）の軸方向に延びるスロット内のウェッジを切断するための装置であって、
   前記ステータコア内部に収容可能なフレーム（３２）と、
   前記ステータコアに沿ってかつ前記フレームに対して軸方向に移動するようになった、前記フレームによって支持されたキャリッジ（５０）と、
   前記キャリッジによって支持された直径方向対向型ヘッド（７０）と、
   前記キャリッジ及びヘッドを前記ステータコアに対して軸方向に移動させながら前記直径方向に対向したウェッジを切断するようになった、前記ヘッドの各々によって支持されたカッタ（７６）と、
   を含む装置。
7. 前記カッタによって切断されている前記直径方向に対向したウェッジに対して半径向外向き方向の力を加えるようになった、前記キャリッジによって支持された流体作動シリンダ（７８）を含む、請求項６記載の装置。
8. 前記カッタ（７０）の各々が鋸（７６）を含み、前記鋸が、前記ウェッジから半径方向内側に間隔を置いた位置と前記ウェッジに沿って軸方向に切断する切断位置との間で移動するように前記ヘッドによってピボット動可能に支持されている、請求項６記載の装置。
9. 前記キャリッジ（５０）が前記ステータコアの軸線に平行な軸線の周りでピボット運動するように前記フレーム（３２）によって支持されて、前記カッタ（７０）が前記ステータコアの周りで円周方向に互いに間隔を置いて配置されたウェッジを切断することを可能にする、請求項６記載の装置。
10. 前記フレームが、前記ステータコアの内壁部分と係合するようになった、該フレームの直径方向に対向する側部に配置されたパッド（４０）を含み、前記フレーム（３２）が、前記パッド（４０）を伸長させて前記ステータコアの内壁部分と係合させかつ前記パッドを前記ステータコアの内壁部分から後退させるように両端部に隣接して配置された伸長後退可能な要素（３６、３８）と、前記フレーム要素を伸長及び後退させる少なくとも１つの流体作動シリンダ（３９）とを含む、請求項６記載の装置。

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