JP2011172474A - 発電電動機械コイル用のカート支持システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電電動機械のコイル（６１０）用のカートシステムを提供する。
【解決手段】本カートシステムは、ほぼ水平方向に配置された１つ又はそれ以上の支持レール（２００）と、ほぼ垂直方向に配置されかつその一端部において１つ又はそれ以上の支持レールに連結された複数の持上げレール（３１０）と、押圧力を加えるようになった複数のコイルクランプ（７００）とを含む。コイルクランプは、持上げレールに対して取外し可能な方法で取付けられる。本カートシステム上に発電電動機械のコイルを配置することができかつ該コイルに押圧力を加えるように持上げレール上にコイルクランプを配置してテスト手順を可能にすることができる。
【選択図】 図８

Description

本明細書に開示した主題は、発電電動機械コイル用のカート支持システムに関する。より具体的には、本明細書に開示した主題は、模擬荷重条件下でのコイルのテストを可能にするクランプ手段を構成する発電電動機械コイル用のカート支持システムに関する。

発電機のような発電電動機械は通常、ロータ及びステータを含む。ロータには通常、励起源から電流を受けながら発電機を励起する界磁巻線（ロータコイル）が設けられる。ステータには、それから電力が出力される巻線（又はコイル）が設けられる。少なくとも一部の公知のコイル／巻線は、ループを形成するように巻かれた複数の銅伝導体で形成される。より具体的には、コイル／巻線は、運転時に所望の電圧及び電流特性を発生させることができるような方法で構成される。

ロータコイル及びステータ巻線の周りに電気絶縁材を巻付けて、後続層からコイル／巻線を電気的に絶縁する。この絶縁材は、コイル／巻線間におけるアーク放電を防止するのを可能にし、また電気的短絡を引き起こすおそれがある異物から伝導体を遮蔽する。しかしながら、絶縁材の絶縁特性は、該絶縁材が湿った状態になるか或いは損傷した（例えば、振動によって）場合に、性能低下する可能性がある。絶縁材の性能低下領域又は湿潤領域を通して伝導体により、電圧アークが発生する可能性がある。アークが発生した状態での継続的運転は、時間の経過と共に発電機の有効寿命を早期に短縮させるおそれがある。

ロータコイル及び／又はステータ巻線は、定期的にテストして、発電機の有効寿命を延長させるのを可能にすることができる。少なくとも一部の公知のテスト内では、一群のステータバーは、残りのバーを電気的に接地した状態で、電気的に「互いに結合され」かつセットとしてテストされる。ロータコイル／巻線は、巻付け銅抵抗テスト、分極指数テスト、交流インピーダンステスト、過電圧テスト及び空隙磁束プローブテストのような様々な電気的テストを受けさせることができる。絶縁材は、様々な巻線／コイルの層を隣接する層から絶縁するために使用される。この絶縁材内に断層が存在する場合には、機械に対する損傷が発生するおそれがあり或いは効率の低下が生じるおそれがある。構成要素を発電機内に据付ける前に、前述した様々なテストを行なって、巻線／コイル内のあらゆる断層状態又は欠陥を特定する。欠陥が発見された場合には、その部位を特定しかつ問題点を修復する（例えば、アーク放電領域内に付加的絶縁材料を取付けかつテストを再び実行する）ことができる。このプロセスは、テスト下にある構成要素の満足なテストが必要な電圧レベルで実行することができるようになる前に、数回繰り返すことが必要となる可能性がある。

米国特許第７，５４７，９９９号公報

本発明の態様によると、発電電動機械のコイル用のシステムを提供する。本システムは、ほぼ水平方向に配置された１つ又はそれ以上の支持レールと、ほぼ垂直方向に配置されかつその一端部において１つ又はそれ以上の支持レールに連結された複数の持上げレールと、押圧力を加えるようになった複数のコイルクランプとを含む。コイルクランプは、持上げレールに対して取外し可能な方法で取付けられる。本システム上に発電電動機械のコイルを配置することができかつ該コイルに押圧力を加えるように持上げレール上にコイルクランプを配置してテスト手順を可能にすることができる。

本発明のこれらの及びその他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付図面と関連させてなした本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から一層容易に理解されるようになるであろう。

発電機の一部分の三次元斜視図。 本発明の態様による、支持レールの斜視図。 本発明の態様による、一対の持上げレールの斜視図。 本発明の態様による、取付け箇所固定具の斜視図。 本発明の態様による、図４に示す取付け箇所固定具の側面図。 本発明の態様による、図２〜図５に示す構成要素を発電電動機械のコイルと組合せたカートシステムの斜視図。 本発明の態様による、図３の持上げレールの一部分上に取付けられたコイルクランプの斜視図。 本発明の態様による、図２〜図５及び図７に示す構成要素を発電電動機械のコイルと組合せたカートシステムの斜視図。

本発明の図面は正確な縮尺でないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様のみを示すことを意図しており、従って本発明の技術的範囲を限定するものとして考えるべきではない。図面では、同じ参照符号付けが、図面間で同様の要素を表している。

図１は、発電機１０の一部分の三次元斜視図を示している。発電機１０は、スピンドル１００と分極端１３０の周りに配置された一群のコイル１２０（又は巻線）とを有するロータ１１０を含むことができる。ステータ１４０が、ロータ１１０の周りに配置される。

経験によると、発電機界磁要素（例えば、ロータ）は、保守を必要とする構成要素であることを示している。発電機界磁要素が非常に高い遠心荷重及び温度サイクル下で作動していることを考えると、それは当然のことである。発電機の寿命の間における幾つかの時点において、一部の構成要素を改修することが望ましいと言える。界磁要素の改修は一般的に、界磁要素つまりロータ巻線／コイルの絶縁し直しを中心に行なわれる。幾つかのケースでは、界磁要素の完全交換が好ましい場合がある。発電機界磁要素の信頼性は、新規な最新絶縁材料が元の損耗した絶縁材と交換されかつ目下の整備懸案事項を解決することができるので、巻直しにより高められる。新規な銅コイルは、より大きい断面積を有しており、電流密度及び加熱を減少させることができる。ステータ巻線も、同様に性能強化するか又は交換することができる。性能強化／巻直しプロセスの間に、新規な又は性能強化した巻線／コイルは、様々な段階で作業しかつ検査することが必要になる。ステータ巻線及びロータコイルは、高重量の構成要素でありかつ移動させること及び取扱うことが困難である。本発明は、ステータ及び／又はロータ巻線／コイルについて搬送し、テストしかつ作業するようになったカートシステムの改善を提供する。

図２は、本発明の態様による、カートシステムで使用することができる支持レール２００の斜視図を示している。支持レール２００は、カートシステムのための基礎要素であり、主レール本体要素２１０、スロット付き内部支持レール２２０、フート要素２３０、コイルベッド部材２４０及び任意選択的な迅速解放ピン２５０（１つのみ示す）を含む。主本体要素２１０の頂面は、その一部分内に配置された１つ又はそれ以上のスロット２１５を含むことができる。内部支持レール２２０の頂面もまた、その一部分内に配置された１つ又はそれ以上のスロット２２５を含むことができる。コイルベッド部材は、あらゆる好適なファスナ（例えば、ネジ、ボルト、ナット、接着剤など）を使用することによって主本体要素２１０の頂面に締結することができる。コイルベッド部材２４０は、ステータ又はロータの巻線或いはコイルを損傷させることがない材料で形成されるのが好ましい。非限定的な実施例として、コイルベッド部材２４０は、銅、木材、複合木材又はポリマー材料で形成することができる。

図３は、本発明の態様による、カートシステムと共に使用することができる一対の持上げレール３００の斜視図を示している。各持上げレール３１０は、その中に形成された複数の孔３１５を有する細長い部材で構成される。孔は、ピン３２０を受ける通路を形成する。ピン３２０は、ほぼ「Ｌ」又は「Ｔ」字形とするか或いはその中に屈曲部を有することができ、かつ孔３１５内に挿入可能になるように構成される。一般的に、ピン３２０は、持上げレール３１０の両側面上の２つの垂直方向に整列した孔３１５内に挿入される。１つ又はそれ以上のピン３２０を利用して、ロータのコイル又は巻線の様々な層を支持することができる。各持上げレール３１０は、矩形断面を有することができかつ調整可能とすることができる複数セクションを含むことができる。例えば、各持上げレール３１０は、複数セクション又は複数伸縮セクションで形成することができ、またこのような又は同様な構成を使用して、各持上げレール３１０における調整可能な高さ機構を得ることができる。

一対の持上げレール３１０は、その頂部において持上げカプリング３３０及び好適なファスナ３３５によって接合することができる。ファスナ３３５は、ナット、ボルト及びワッシャの組合せ或いはあらゆるその他の好適なファスナ装置とすることができる。持上げカプリング３３０内に孔３３７を設けて、持上げ機構（例えば、クレーン）の取付けを可能にするようにすることができる。別の構成では、フック、ループ又はあらゆるその他の好適な取付け箇所もまた、使用することができる。１つのそれに代わる実施例として、持上げカプリング３３０の下方及び周りにストラップ又はフックを通しかつクレーンに取付けることができる。一般的な巻線及びコイルは、極めて高重量であり、従ってクレーン又は持上げ装置を使用して、カートシステム及び／又は巻線／コイルを移動させることが可能になる。

図４は、本発明の態様による、カートシステムで使用することができる取付け箇所固定具４００の斜視図を示している。図５は、取付け箇所固定具４００の側面図を示している。取付け箇所固定具４００は、内部支持レール２２０に取付けることができ、また持上げレール３１０を支持しかつ固定するために使用される。取付け箇所固定具４００は、持上げレール３１０の外側又は内側のいずれかに嵌合するような寸法になった支持部材４１０を含む。支持部材４１０は、溶接部４５０により第１のバックプレート４２０に溶接されるのが好ましい。第１のバックプレート４２０は、１つ又はそれ以上のファスナにより第２のバックプレート４２５に連結される。ファスナには、ボルト４３０、ワッシャ４３２及びナット４３４を含むことができる。しかしながら、あらゆる好適なファスナ手段を使用することができる。ナット４３４は、溶接部４３６により第２のバックプレートに溶接することができる。

取付け箇所固定具４００は、第１のバックプレート４２０が支持レール２２０の頂部部分の上方に位置し、第２のバックプレート４２５が頂部表面の下方に位置しかつボルト４３０がスロット２２５を貫通するように該固定具を配向することによって、支持レール２２０に取付けることができる。このようにして、取付け箇所固定具４００は、スロット２２５に沿って摺動させかつあらゆる所望の位置に固定することができる。ボルト４３０を締付けて、スロット２２５に沿った複数位置のいずれかにおいて固定具４００を確実に固定することができる。

図６は、本発明の態様による、図２〜図５に示す要素を備えたカートシステム６００の斜視図を示している。支持レール２２０は、カートシステム６００の底部に設置される。取付け箇所固定具４００は、支持レール２００に取付けられ、また持上げレールの対３００を支持しかつ固定する。持上げレール３１０は、対として或いは３つ又はそれ以上の群として個々に使用することができる。発電機のロータコイル６１０は、複数のピン３２０を使用したカートシステムによって拡張されかつ支持された状態で示している。コイルの個々の層は、様々な検査を行なうのを可能にするように拡張されている。例えば、コイルの周りの絶縁材の状態を検査しかつ／又はテストすることができる。コイル６１０の欠陥領域が特定された場合には、それら欠陥領域を補修することができる。例えば、不適切な絶縁材を備えた領域は、その領域を所望の仕様に復元させることによって補修することができる。本発明のカートシステム６００は、コイル６１０へのアクセスを可能にする。加えて、カート６００及び巻線６１０全体は、クレーン又はホイール（図示せず）を使用することによって様々な作業ステーションに移動させることができる。クレーンは、持上げ部材３３０又はその他の要素の取付けかつコイル／カートを所望の位置又は作業ステーションに搬送するように使用することができる。カートシステムはまた、移動可能なカート又はドリーシステム（図示せず）上に取付けて、同様に搬送するようにすることができる。

図７は、本発明の態様による、カートシステムで使用することができるコイルクランプ７００の斜視図を示している。コイルクランプ７００は、持上げレール３１０に取付けるように構成された取付けブラケット７１０を含む。ピン７１５又はあらゆる好適なファスナを使用して、持上げレール３１０に沿った様々な位置にブラケット７１０を取付けることができる。ブラケット７１０は、加力部材７２０を支持し、加力部材７２０は、内部バネ７３０を含むことができる。調整要素７４０が、ブラケット７１０及び加力部材７２０／バネ７３０に連結され、かつボルト又はネジ付きシャフトを含むことができる。調整要素を回転させると、加力部材７２０は、垂直方向に上方又は下方に移動させることができる。力表示要素７５０を組入れて、クランプ７００によって加えられた力の大きさを表示することができる。例えば、ゴー・ノー・ゴー計測器を使用して、所望の力の範囲及び不要の力の範囲の間を示すことができる。

図８は、本発明の態様による、図２〜図５及び図７に示す要素を備えたカートシステム６００の斜視図を示している。望ましいものとなる可能性があるコイル６１０の１つのテストは、荷重下における電気的テストである。これ迄は、コイルの頂部にわたって多くのチューブを配置しかつ押圧機械によりチューブ上を下方に押圧するようにするものであった。通常、力の大きさは、一貫性がなくかつ測定するのが困難であった。コイルクランプ７００は、押圧つまり「模擬荷重下」タイプテストの間にコイル６１０に付加される押圧力の正しい大きさを加えかつ測定するのを可能にする。

図８では、コイル６１０は、重込み（コラプス）状態（つまり、個々の巻層が互いに接触している）として図示している。底部巻層は、コイルベッド部材２４０又はピン３２０上に載置されている。コイルクランプ７００は、加力部材７２０の底部がコイル６１０の頂部巻層に近接するように１つ又はそれ以上の持上げレール３１０に取付けることができる。押圧力を加えるために（コイルを荷重下に模擬するために）、調整要素７４０を回転させて、コイル６１０に接触するように加力部材７２０を下降させる。調整要素７４０を継続して回転させて、より大きいレベルの押圧力を加えることができる。計測器７５０が、所望の力の範囲が加えられた時点を示すことになる。全てのコイルクランプが所望の圧力つまり押圧力になると、選択したテストを行なうことができる。

本発明は、ステータ又はロータ巻線及びコイルを収容し、搬送し、取扱いかつテストするのを大いに可能にするカートシステムを提供する。コイルクランプは、多様なテスト手順の間にオペレータが容易に正確な力を加えかつその力を監視するのを可能にする。

本明細書は最良の形態を含む実例を使用して、本発明を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想到するその他の実例を含むことができる。そのようなその他の実例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。

１０ 発電機
１００ スピンドル
１１０ ロータ
１２０ コイル
１３０ 磁極端
１４０ ステータ
２００ 支持レール
２１０ 主レール本体要素
２１５ スロット
２２０ スロット付き内部支持レール
２２５ スロット
２３０ フート要素
２４０ コイルベッド部材
２５０ 迅速解放ピン
３００ 一対の持上げレール
３１０ 持上げレール
３１５ 孔
３２０ ピン
３３０ 持上げカプリング
３３５ ファスナ
３３７ 孔
４００ 取付け箇所固定具
４１０ 支持部材
４２０ 第１のバックプレート
４２５ 第２のバックプレート
４３０ ボルト
４３２ ワッシャ
４３４ ナット
４３６ 溶接部
４５０ 溶接部
６００ カートシステム
６１０ コイル
７００ コイルクランプ
７１０ 取付けブラケット
７１５ ピン
７２０ 加力部材
７３０ バネ
７４０ 調整要素
７５０ 力表示要素

Claims (10)

1. 発電電動機械のコイル（６１０）用のシステムであって、
   ほぼ水平方向に配置された１つ又はそれ以上の支持レール（２００）と、
   ほぼ垂直方向に配置されかつその一端部において前記１つ又はそれ以上の支持レールに連結された複数の持上げレール（３１０）と、
   前記複数の持上げレールに対して取外し可能な方法で取付けられるように構成されかつ押圧力を加えるようになった複数のコイルクランプ（７００）と、を含み、
   該システム上に前記発電電動機械のコイルを配置することができかつ前記コイルに押圧力を加えるように前記複数の持上げレール上に前記複数のコイルクランプを配置することができる、
   システム。
2. 前記発電電動機械が、発電機及び電動機の少なくとも１つである、請求項１記載のシステム。
3. 前記コイル（６１０）が、ロータコイル及びステータコイルの少なくとも１つである、請求項２記載のシステム。
4. 前記１つ又はそれ以上の支持レール（２００）が、支持部材内に配置された１つ又はそれ以上のスロット（２１５）を有するほぼ細長い部材を含む、請求項１記載のシステム。
5. 前記支持部材（２２０）に対して解放可能に締結されるように構成された１つ又はそれ以上の取付け箇所固定具（４００）をさらに含み、
   前記１つ又はそれ以上の取付け箇所固定具の位置が、前記１つ又はそれ以上のスロットに沿って該１つ又はそれ以上の取付け箇所固定具を摺動させることによって調整可能であり、
   前記１つ又はそれ以上の取付け箇所固定具が、前記複数の持上げレールの下方部分を受けかつ固定する、
   請求項４記載のシステム。
6. 前記１つ又はそれ以上の取付け箇所固定具が、ファスナを使用して前記１つ又はそれ以上の支持レールに固定され、
   前記ファスナが、ナット、ボルト、ネジ及びワッシャの少なくとも１つを含む、
   請求項４記載のシステム。
7. 前記１つ又はそれ以上の支持レールの頂部に設置された少なくとも２つコイルベッド部材（２４０）をさらに含み、
   前記少なくとも２つコイルベッド部材が、前記コイルに対して支持を与える、
   請求項４記載のシステム。
8. 前記複数の持上げレールが、それを貫通して延びる複数の孔を有するほぼ細長い部材を含み、
   前記複数の孔が、各持上げレールを貫通するほぼ水平方向の通路を形成する、
   請求項１記載のシステム。
9. ２つの隣り合う持上げレールの頂部部分に取付けられた持上げカプリング（３３０）をさらに含み、
   前記持上げカプリングが、持上げ要素を取付けるようになった取付けセクションを含む、
   請求項８記載のシステム。
10. 前記持上げカプリングが、ナット、ボルト及びワッシャファスナ装置を使用して前記持上げレールに取付けられる、請求項９記載のシステム。

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