JP2011182636A - ステータコア軸に対して垂直に延びる平面内のばね棒を使用したステータコアサスペンションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】径方向、接線方向及び軸方向のばね剛性を調整して特定の振動遮断性能に適応させることができるサスペンションシステムの提供。
【解決手段】ステータコアサスペンションシステム１００は、ステータコア１０６をフレーム１１６から振動遮断するためにステータコア１０６とフレーム１１６とに連結された１つ又は複数のばね棒１２０を含む。ばね棒１２０の縦軸は、ステータコア１０６の軸に対して略垂直に延びる平面に配置される。ステータコアサスペンションシステム１００は、関連する電動機１０２へと選択的に組み立てるためにモジュラーサスペンションセクション内に配置できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、概して、電動機のサスペンションシステムに関し、特にステータコア軸に対して略垂直な平面内の（１つ又は複数の）ばね棒を使用したステータコアサスペンションシステムに関する。

発電機、又はモータなどの電動機のステータコアサスペンションは、ステータコアを支持し、基礎に取り付けられた支持構造（例えばフレーム）に対して振動を遮断する必要がある。例えば、大型の二極発電機には、固締が損なわれ、環境・健康・安全（ＥＨＳ）の床振動の限度を超えるまで基礎が振動することを避けるような振動の遮断が必要になる。

図１〜３は、ばね棒１２（図２を参照）を含む従来のステータコアサスペンション１０を示す。図１は側断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図３は斜視図を示す。理解されるように、複数のキーバー１４が備えられ、各々が、ステータコアを構成する周囲方向に離間したステータコアセクション群１３のそれぞれのステータコアセクション１３に結合する。キーバー１４は、振動を遮断するばね棒１２を介してフレーム１６にも取り付けられる。図２に最も明確に示すように、ばね棒１２が（鎖線で示す）ステータコアセクション１３に対して周囲方向に離間し、ステータコアに対して軸方向に平行になるように、ばね棒１２をキーバー１４の両側にボルト止めしても良い。図３に示すように、サスペンションは、幾つかのフレームセクション板２２を含むフレーム１６に結合される。システムの剛性は軸方向に延びるばね棒の断面と長さとによって調整される。

米国特許第７２０２５８７Ｂ２号

本発明の第１の態様は、ステータコアの周囲に配置され、第１のばね棒支持体と、隣接する第２のばね棒支持体とを含むセクション部材と、第１のばね棒支持体に連結された第１の端部と、隣接する第２のばね棒支持体に連結された第２の端部とを有し、ばね棒がステータコアの軸に対して略垂直な平面に延びるように構成されたばね棒と、ステータコアに連結されたキーバーと、ばね棒を第１の端部と第２の端部との中間でキーバーに連結するばね・キーバー連結部材とを備えるステータコアサスペンションシステムを提供する。

本発明の第２の態様は、互いに連結するように構成され、周囲方向に離間した複数のばね棒支持体を含むセクション部材を各々が備える複数のモジュラーサスペンションセクションと、第１のばね棒支持体に連結された第１の端部と、隣接する第２のばね棒支持体に連結された第２の端部を各々が有し、平面内に縦に配置される複数のばね棒と、第１の端部と、第２の端部との中間で各ばね棒に連結され、ステータコアに連結するように各々が構成されたキーバーとを備えたステータコアサスペンションシステムが提供される。

本発明の第３の態様は、ロータと、ロータの周囲のステータコアと、互いに連結するように構成され、ステータコアの周囲方向に離間して配置されたセクション部材によって位置決めされる複数のばね棒支持体を各々が含む複数のモジュラーサスペンションセクションを含むステータコアサスペンションシステムと、第１のばね棒支持体に連結された第１の端部と、隣接する第２のばね棒支持体に連結された第２の端部とを各々が有し、平面に対して縦に位置する複数のばね棒と、第１の端部と、第２の端部との中間で各ばね棒に連結され、ステータコアのステータコアセクションに連結するように各々が構成されたキーバーと、を備えた電動機が提供される。

本発明の例示的な態様は、本明細書に記載の課題、及び／又は記載されていない他の課題を解決するように考案されている。

本発明の上記及びその他の特徴は、開示の様々な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明からより容易に理解されよう。

従来のステータコアサスペンションの側断面図である。 図１の従来のサスペンションのＡ−Ａ線に沿った縦断面図である。 図１の従来のサスペンションの部分破断斜視図である。 本発明の実施形態によるステータコアサスペンションの断面図である。 本発明の実施形態による、一対のセクション部材を含むステータコアサスペンションのモジュラーサスペンションセクションの側面図である。 図４のばね棒よりも多いばね棒を含む、本発明の実施形態によるステータコアサスペンションの断面図である。 本発明の実施形態による、単一のセクション部材を含むステータコアサスペンションのモジュラーサスペンションセクションの側面図である。 ステータコアサスペンションの代替実施形態の一部の拡大断面図である。 図８に示すステータコアサスペンションの断面図である。 ばね棒支持体に連結された単一のばね棒の詳細断面図である。 一実施形態による、ばね棒支持体に連結された一対のばね棒の詳細断面図である。 別の実施形態による、ばね棒支持体に連結された一対のばね棒の詳細断面図である。 本発明の実施形態による、ステータコアサスペンションの多数の異なるサイズのモジュラーサスペンションセクションの側面図である。 図１３の多数の異なるサイズのモジュラーサスペンションセクションを使用したステータコアサスペンションの側面図である。

開示の図面は縮尺通りではないことに留意されたい。図面は開示の典型的な態様のみを示すことを意図するものであり、開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図中、同様の番号は図面を通して同様の要素を示す。

本発明の実施形態によるステータコアサスペンションシステムは、ステータコアをフレームから振動遮断するためにステータコアとフレームとに連結される（１つ又は複数の）ばね棒を含む。従来のシステムとは異なり、各ばね棒の縦軸はステータコアの軸に対して略垂直に延びる平面に配置される。このようにして、サスペンションシステムは、互いに選択的に連結して電動機のステータコアサスペンションを形成できるモジュラーサスペンションセクション内に構成することができる。

図４〜９を参照すると、本発明の実施形態によるステータコアサスペンションシステム１００が示されている。図４を参照すると、本発明の実施形態によるステータコアサスペンションシステム１００の断面図が（説明のため簡略化された形態で）示されている。ステータコアサスペンションシステム１００は、ロータ１０４と、ロータの周囲のステータコア１０６とを含む発電機又はモータなどの電動機１０２で使用されるように配置される。理解されるように、発電機の場合は発電し、モータの場合は回転運動を発生する電気を使用するために、ロータ１０４とステータコア１０６は動作中、電磁結合される。電動機１０２のその他の特徴は簡明にするために省略するが、当業者が認識する範囲内である。図４には示されていないが、ステータコア１０６をステータコアセクション１３（図３）内に構成しても良い。各セクション１３は、キーバー１１４（図４で１つだけに符号が付されている）を受けるキーバー用スロットを含む。

本発明の実施形態によるステータコアサスペンションシステム１００は、ステータコアをフレームから振動遮断するためにステータコア１０６とフレーム１１６とに連結されたばね棒１２０を含む。図４及び５に最も明確に示すように、（１つ又は複数の）ばね棒１２０はステータコア１０６の軸（Ａ）に対して略垂直の平面に延びる（１つのばね棒についてのみ示す）縦軸（ＬＡ）を含む。ばね棒１２０は、適切な機械的特性を備える公知の又は今後開発される金属又は合金から製造したもので良い。

本明細書で用いる「ばね棒１２０」は、個々に取り付けられてサスペンションシステム１００を形成する複数の別個の部材、又は単一で、一体の又は一体部材に近い部材を含み得る。図１０及び１２に示すような前者の場合は、各々別個の部材１２０がばね棒支持体１３２に固定的に連結され、図１１に示すような後者の場合は、単一部材１２０のある箇所がばね棒支持体１３２に固定的に連結される。いずれの場合も、連結は溶接により、又はその他の機械的固定具によって行っても良い。しかし、ばね棒１２０の一体の性質又は別個の性質はばね棒支持体１３２内に隠れているため、これらの異なる実施形態の外見は観察できないことを付記しておく。従って、異なる実施形態は、図面間で異なるようには見えない。以下では、別途必要がない限り、「ばね棒１２０」という用語は別個の部材、及び単一で、一体部材の一部を集合的に示すために用いられる。各ばね棒１２０は別の支持構造とは異なり可撓性であるため、ステータコアの振動を吸収することができる。従来のシステムとは異なり、サスペンション１００は実質的に連続する、ステータコア１０６の周囲方向に離間した（１つ又は複数の）ばね棒１２０を備えている。

図５及び１３に示すように、一実施形態において、ばね棒支持体１３２は軸方向に延びるばねビームの形態をとることができ、追加のサスペンション要素を備えることで三次元の遮断作用を可能にするように設計できる。あるいは、ばね棒支持体１３２は剛性で、それ以上のサスペンション作用を行わないものであっても良い。図７及び１３に示すように、サスペンションモジュール１４０が単一のセクション部材１３０のみを含む別の代替形態では、ばね棒支持体１３２は広範囲の軸方向長さを有する必要はない。

フレーム１１６は、（１つ又は複数の）セクション部材１３０と、本明細書で詳細に記載するように、公知の又は今後開発される方法でサスペンションシステム１００を基礎に連結するいずれかの機構とを含んでも良い。各ばね棒１２０は、ばね棒の両端の中間で、ステータコア１０６を支持するばね・キーバー連結部材１２４によって、対応するキーバー１１４（図４で１つだけに符号が付されている）に連結される。すなわち、ステータコア１０６の（明瞭にするため番号は付さない）それぞれのキーバー用スロット内に配置された各キーバー１１４によって連結されている。「中間」という用語を用いているが、ばね棒１２０の両端間に正確に位置決めする必要はないことを理解されたい。

図８を参照すると、各ばね・キーバー連結部材１２４は長さ調整装置１２６を含む。長さ調整装置１２６はターンバックル装置１２８を含んでも良いが、これに限定されない。ターンバックル装置１２８は、一端でばね棒１２０に固定され、他端でキーバー１１４に固定されるように、２つのねじ山部材１２８Ｌ、１２８Ｒを含む。ねじ山部材１２８Ｌ、１２８Ｒはボルト１２８Ｂによって互いにねじ連結される。一方のねじ山部材１２８Ｌは左ねじを、他方のねじ山部材１２８Ｒは右ねじを含み、ボルト１２８Ｂを回すと、回す方向に応じてキーバー１１４とばね棒１２０が互いに接近するように、又は更に離れるように動く。ばね・キーバー連結部材１２４は、溶接、ボルトなどの機械的固定具などの公知のいずれかの方法又は今後開発される方法で、ばね棒１２０及び／又はキーバー１１４に連結される。ばね・キーバー連結部材１２４は、ねじ連結又は溶接連結により、ばね棒１２０とキーバー１１４に取り付けることができる。

前述のように、従来のシステムとは異なり、ばね棒１２０の縦軸（ＬＡ）はステータコア１０６の軸Ａに対して略垂直に延びる平面１２２に配置される。従来のシステムでは、ばね棒１２（図３）はステータコアの軸に対して平行に延びている（図２のセクション１３）。この配置に対応するため、一実施形態ではセクション部材１３０はステータコア１０６の周囲に延び、ステータコア１０６の周囲方向に離間した複数のばね棒支持体１３２を含む。ばね棒支持体１３２は、その他の部材と共に（１つ又は複数の）ばね棒１２０を支持する。部材はばね棒１２０から垂直に延びるように示されているが、ばね棒支持体１３２は多様な異なる形状や形態をとることができ、ステータコア１０６を振動可能に支持するために十分ないずれかの適当な金属又は合金で製造されても良い。ばね棒支持体１３２は、例えば溶接やその他の機械的固定具などの公知のいずれかの方法又は今後開発される方法で、セクション部材１３０に連結されても良い。セクション部材１３０は、例えば金属又は合金を含んでも良く、ステータコア１０６及びロータ１０４がそれを通って延びる開口中央部を有する略円形である。セクション部材１３０は、フレーム１１６の残りの部分によって基礎（図示せず）に連結される。図４に示すように複数のばね棒１２０が使用される場合は、各ばね棒１２０は第１のばね棒支持体１３２Ａに連結された第１端部１３４Ａと、第１のばね棒支持体に隣接する第２のばね棒支持体１３２Ｂに連結された反対側の第２の端部１３４Ｂとを含む。図１１に最も明確に示すように、単一のばね棒１２０が使用される場合、ばね棒は、周囲方向に離間する様々なばね棒支持体１３２によって、例えばばね棒の部分が接する箇所でばね棒が支持されても良い。いずれの場合も、前述のように、ばね棒１２０は、例えば溶接又はその他の機械的固定具を用いてばね棒支持体１３２に連結されても良い。セクション部材１３０は平面１２２、又はステータコア１０６の軸Ａに対して略垂直に延びる平面１２２と略平行な面に配置されても良い。前述の構造の実施形態を実施することで実現できる利点は、ばね棒支持体１３２によって捩じれ及び曲げ振動吸収、及びその回転が許容されることであり、これは一般的には従来のサスペンションによっては対処し得ないものである。

図４及び６に示すように、複数のばね棒１２０が使用される一実施形態では、各ばね棒１２０は略直線状のもので良い。その結果、ばね棒１２０は集合的に略多角形の形状で、平面１２２（図５及び７）に構成される。単一の連続するばね棒１２０が使用される場合、一体又はほぼ一体であるものの図４及び６に示すばね棒とほぼ同一の外見のもので良い。図８及び９に示す代替実施形態では、各ばね棒１２０は略アーチ状のもので良く、ばね棒は集合的に略円形に平面に構成される。更に、本明細書では略円形の、単一の連続するばね棒１２０が使用される場合、一体又はほぼ一体であるものの図８及び９に示すばね棒とほぼ同一の外見のもので良い。図４と６の比較からも分かるように、別個のばね棒、又は一体のばね棒部分の数は変更できる。図４の簡略したものでは、８個のばね棒１２０が使用され、図６では１５個のばね棒１２０が使用される。動作時には、ステータコア１０６内のキーバー用スロットに対応する任意の数のばね棒１２０を使用し得る。

前述の構造の実施形態を実施することで実現できる利点は、特に製造上のコスト及びサイクル時間を節減するステータコアサスペンションシステム１００のモジュール化が可能なことである。より具体的には、任意の数のセクション部材１３０に軸方向に離間した複数のばね棒１２０を取り付けて、選択的に連結されてステータコアサスペンションシステム１００を形成するモジュラーサスペンションセクション１４０を形成し得る。例えば、図５の実施形態では、一対のセクション部材１３０がステータコア１０６に対して軸方向に離間配置され、ばね棒支持体１３２は一対のセクション部材１３０間に（軸方向に）延びる。すなわち、ばね棒支持体１３２はセクション部材１３０を連結し、軸方向に互いに位置決めする。この場合、ばね棒１２０を一対のセクション部材１３０の間に配置しても良い。図６及び７に示すような別の実施形態では、１つのセクション部材１３０が複数のばね棒１２０を支持しても良い。この場合、ばね棒支持体１３２は、モジュラーサスペンションセクション１４０を連結するために必要である広がり以外は実質的な軸方向の広がりを必要としない。

図１３は、図１４に組み立てた状態で示されるステータコアサスペンションシステム１００を構成するように選択的に連結するための、様々なサイズの複数のモジュラーサスペンションセクション１４０を示す。図示のように、各モジュラーサスペンションセクション１４０は、必要な任意の数のセクション部材１３０を含んでも良い。ばね棒１２０はモジュラーサスペンションセクション１４０内の実際的にはどの軸方向位置に配置されても良い。例えば、３つのセクション部材１３０を含むモジュラーサスペンションセクション１４０Ａの場合（図１３）、ばね棒１２０は２つの隣接するセクション部材１３０の間に配置され、他方の隣接するセクション部材１３０の間に配置されるのではない。場合により、モジュラーサスペンションセクション１４０Ｂはばね棒１２０を省いても良い。各モジュラーサスぺンションセクション、例えば１４０Ａは、図１４に示す隣接するばね棒支持体１３２の端部を溶接することによって隣接するモジュラーサスペンションセクション、例えば１４０Ｃに連結される。キーバーのねじ山付き端部１５０は、図１４の右端に示されている。

前述の構造の実施形態を実施することで実現できる利点は、サスペンションシステム１００の径方向、接線方向及び軸方向のばね剛性を調整して特定の振動遮断性能に適応させることができることである。具体的に、例えばばね棒１２０、ばね棒支持体１３２などの部品の断面寸法及び長さを、ステータコア１０６の軸方向範囲全体にわたって、又はステータコア１０６に沿った特定の軸方向位置で適切に決めることによって、ばね剛性の調整を達成できる。剛性をより精密に調整するこの機能は、剛性が主にばね棒１２（図１〜３）の軸方向スパンに左右され、それによって機械の長さが変わると振動遮断性能が変化することを余儀なくされる従来のサスペンションとは異なる。また、本発明の実施形態によれば、サスペンションシステム１００は三次元の全てで調整可能な構造を備えているため、特定の平面又は方向での振動遮断を制御するようにサスペンションシステム１００の径方向、接線方向及び軸方向のばね剛性を調整できる。電動機１０２の長さは軸方向に延びるので、均一なサスペンション性能を得るために補足のモジュラーサスペンションセクション１４０を追加できる。更に、サスペンションシステム１００を受け入れる径方向スペースは、従来のボルト締め又は溶接されたばね棒システムに必要な径方向スペースよりも小さいので、より大きい寸法のステータコア１０６をフレーム１１６内に収容でき、同じ容積でより高いメガワット（ＭＷ）定格又は電力が可能になる。

本明細書で用いる用語は特定の実施形態を記載する目的のためだけに用いられ、開示内容を限定することを意図するものではない。本明細書で用いる単数の冠詞「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は別途指定されない限り複数形も含むことを意図するものである。更に、本明細書で用いる用語「備える」は、記載の特徴、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を示すものであるが、１つ又は複数の別の特徴、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はその集合の存在又は追加を除外するものではない。

以下の特許請求の範囲に対応する構造、材料、動作及び全ての手段又はステップの同等物、及び機能的要素は、具体的に請求されるその他のクレーム要素と組み合わせて機能を実施するための全ての構造、材料又は動作を含めることを意図するものである。本発明の記述は例示及び説明をするために提示したが、開示された形態での内容を完全に網羅することやそれに限定することを意図するものではない。本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく様々な修正形態や変更形態が当業者には明らかとなろう。実施形態は、開示した原理及び実際の用途を明確に説明するために、かつ企図される特定の用途に適する様々な修正形態を伴う実施形態の開示を当業者が理解できるように選択され、記載されたものである。

１００ ステータコアサスペンションシステム
１０２ 電動機
１０４ ロータ
１０６ ステータコア
１３ ステータコアセクション
１１４ キーバー
１２０ ばね棒
１１６ フレーム
１３２ ばね棒支持体
１２０ 単一部材
１４０ サスペンションモジュール
１２４ ばね・キーバー連結部材
１２６ 長さ調整装置
１２８ ターンバックル装置
１２８Ｌ，１２８Ｒ ねじ山部材
１２８Ｂ ボルト
１２２ 平面
１３０ セクション部材
１３４Ａ 第１の端部
１３２Ａ 第１のばね棒支持体
１３４Ｂ 第２の端部
１３２Ｂ 第２のばね棒支持体
１４０Ａ モジュラーサスペンションセクション
１４０Ｂ モジュラーサスペンションセクション
１５０ ねじ山付き端部

Claims (10)

1. ステータコアサスペンションシステム（１００）であって、
   ステータコア（１０６）の周囲に配置され、第１のばね棒支持体（１３２Ａ）と、隣接する第２のばね棒支持体（１３２Ｂ）とを含むセクション部材（１３０）と、
   前記第１のばね棒支持体（１３２Ａ）に連結された第１の端部（１３４Ａ）と、前記隣接する第２のばね棒支持体（１３２Ｂ）に連結された第２の端部（１３４Ｂ）とを有し、前記ばね棒（１２０）が前記ステータコア（１０６）の軸に対して略垂直な平面（１２２）に延びるように構成されたばね棒（１２０）と、
   前記ステータコア（１０６）に連結されたキーバー（１１４）と、
   前記ばね棒（１２０）を前記第１の端部（１３４Ａ）と前記第２の端部（１３４Ｂ）との中間で前記キーバー（１１４）に連結するばね・キーバー連結部材（１２４）とを備える、ステータコアサスペンションシステム（１００）。
2. 前記セクション部材（１３０）は前記ステータコア（１０６）の周囲方向に離間した複数のばね棒支持体（１３２）を含み、前記ばね棒（１２０）は複数のばね棒（１２０）を含み、各ばね棒（１２０）は第１のばね棒支持体（１３２Ａ）に連結された第１の端部（１３４Ａ）と、隣接する第２のばね棒支持体（１３２Ｂ）に連結された第２の端部（１３４Ｂ）とを有する、請求項１に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
3. 前記各ばね棒（１２０）の縦軸は、前記ステータコア（１０６）の軸に対して略垂直に延びる前記平面（１２２）に配置される、請求項２に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
4. 前記複数のばね棒（１２０）の各々は略直線状のものであり、前記ばね棒（１２０）は集合的に前記平面（１２２）の略多角形状に構成される、請求項２に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
5. 前記複数のばね棒（１２０）の各々は略アーチ状であり、前記ばね棒（１２０）は集合的に前記平面（１２２）の略円形に構成される、請求項２に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
6. 前記セクション部材（１３０）は、前記ステータコア（１０６）の軸に対して略垂直に延びる平面（１２２）に配置される、請求項１に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
7. 前記セクション部材（１３０）は、前記ステータコア（１０６）に対して軸方向に離間した一対のセクション部材（１３０）を含み、前記ばね棒支持体（１３２）は、前記一対のセクション部材（１３０）の間に延びる、請求項１に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
8. 前記ばね・キーバー連結部材（１２４）は長さ調整装置（１２６）を含む、請求項１に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
9. 前記長さ調整装置（１２６）はターンバックル装置（１２８）を含む、請求項８に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。
10. 前記長さ調整装置（１２６）の第１端部は前記ばね棒（１２０）に固定され、前記長さ調整装置（１２６）の第２の反対端は前記キーバー（１１４）に固定される、請求項８に記載のステータコアサスペンションシステム（１００）。

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