JP2012218145A - コイルカッティングツール及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補修及び保守管理のための取り外しを容易にするために巻線終端部のようなコイルを切断する工具及び方法を提供すること。
【解決手段】電動機械におけるコイルを切断するためのツール（１０）及び方法が開示される。１つの実施形態において、ツール（１０）は、遠位端上に刃先（１５）を有するブレード（１２）を含む。ブレード（１２）は、近位端上で複動油圧シリンダ（１４）に作動可能に接続される。ツール（１０）は更に、複動油圧シリンダ（１４）に結合されて且つこれから遠位方向で長手方向に延びる少なくとも１つのガイドアーム（１６）を含み、該少なくとも１つのガイドアーム（１６）は、ブレード（１２）と並んで配置されてブレード（１２）の経路に平行に延びる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、全体的に、ＡＣモータ、発電機、及び変圧器のコイルのような機械の巻線終端部などのコイルに関する。より具体的には、本発明は、補修及び保守管理のための取り外しを容易にするために巻線終端部のようなコイルを切断する工具及び方法に関する。

発電機及びモータのような電動機械は、ロータ及びステータを含む。ロータは、一般に、鍛鋼品から構成され、ロータの長さにわたって延在する幾つかのスロットを含む。ロータは、ロータ巻線と呼ばれる導体をロータのスロット内に配置することにより電気的に巻かれる。ステータは一般に、幾つかのスタックされた金属積層体から構成される。ステータはまた、ステータの長さにわたって延在するスロットを含み、ステータのスロット内にステータコイルとして知られる導体を配置することにより電気的に巻き付けられる。

摩耗に応じて、ステータコイルは、ステータから取り外して定期的に交換しなければならない。このような取り外しは、往復式鋸を用いて巻線終端部を切断し、切断したコイル端部を取り外すことにより成し遂げられてきた。往復式鋸を用いた巻線終端部の切断は、環境を汚す塵埃を発生させ、環境、健康、及び安全上の懸念を生じさせる。加えて、コイルがアスベスト断熱材を用いて断熱されている場合には、往復式鋸の使用並びに結果として生じる塵埃が特に問題となる場合がある。また、これは、作業者の疲労を生じさせ、作業者の負傷の危険性を伴う。加えて、この方法は、巻線終端部を個別に切断しなければならないので、多くの時間がかかることが多い。この状況は、機械のダウンタイムが長くなり、従って、コストが増大する一因となる。巻線終端部はまた、剪刀動作のカッターを用いて切断されてきたが、これは、コイルが狭いスロット又はスペースに位置し、剪刀動作のカッターを作動させる余地が残っていない場合には実用的ではない。

ENERPAC Hydraulic Technology Worldwide, "Hydraulic Cutterheads," 1 page, 2011, retrieved from: http://www.enerpac.com/en-Us/products/specialty-tools/whc-and-whr-series-hydraulic-cutter-heads-0.

本開示の第１の態様は、遠位端上に刃先を有するブレードと、ブレードの近位端に作動可能に接続された複動油圧シリンダと、複動油圧シリンダに接続されて且つこれから遠位方向で長手方向に延びる少なくとも１つのガイドアームと、を備え、少なくとも１つのガイドアームがブレードと並んで配置されてブレードの経路に平行に延びるツールを提供する。

本開示の第２の態様は、コイルのペアを切断する方法を提供する。本方法は、遠位端上に刃先を有するブレードと、該ブレードの近位端に作動可能に接続された複動油圧シリンダと、複動油圧シリンダに接続されて且つこれから遠位方向で長手方向に延びるガイドアームのペアとを含むツールを提供するステップを含む。少なくとも１つのガイドアームがブレードと並んで配置されて且つブレードの経路に平行に延びる。ツールは、ガイドアームのペア間にコイルのペアが捕捉されるように配置され、ピン部材がガイドアームのペア内で各アームの遠位端において孔を貫通して挿入され、コイルのペアがピン部材とブレードとの間に捕捉される。本方法は更に、複動油圧シリンダを係合するステップと、ブレードを格納するステップと、ピン部材を取り外すステップとを含む。

本発明のこれらの及びその他の態様、利点並びに顕著な特徴は、図面全体を通して同じ参照符号が同様な部品を指している添付図面と関連させて本発明の実施形態を開示した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明の１つの実施形態によるツールを示す図。 本発明の１つの実施形態による方法を示す図。

本発明の少なくとも１つの実施形態を電気機械に関連した用途に関して以下で説明している。本発明の実施形態は、ＡＣモータの形態の電気機械に関して説明しているが、本発明の教示は、限定ではないが、発電機、変圧器、及びコイルを有する他の機械を含む、他の電気機械にも同様に適用可能である点は理解される。更に、本発明の少なくとも１つの実施形態は、公称サイズに関し且つ公称寸法のセットを含んで以下で説明されている。しかしながら、本発明の実施形態は、あらゆる好適なモータ、発電機、及び／又は他の機械にも同様に適用できる点は当業者には理解されるはずである。更に、本発明は、種々の規模の公称サイズ及び／又は公称寸法にも同様に適用できる点は当業者には理解されるはずである。

上述のように、本発明の態様は、電動機械又は電気機械の巻線終端部のようなコイルを切断するツール及び方法を提供する。

図１に示すように、ツール１０は、その遠位端上に鋭い刃先１５を有するブレード１２を含む。ブレード１２の近位端は、複動油圧シリンダ１４に作動可能に接続されている。１つの実施形態において、複動油圧シリンダは、約１５．２４ｃｍ（約６インチ）のストローク長を有することができ、約２０．６８ｍＰａ（約３，０００ｐｓｉ）の圧力を出力することができる。少なくとも１つのガイドアーム１６は、ブレード１２の経路と並んで平行に複動油圧シリンダ１４から遠位方向で長手方向に延びる。１つの実施形態において、ツール１０は、ブレード１２の両側部に配置された２つのガイドアーム１６、１８を含むことができる。第１のガイドアーム１６及び第２のガイドアーム１８は各々、ツール１０の作動中にブレード１２を案内するために内面上にそれぞれ第１のトラック１７及び第２のトラック１９を含む。

ツール１０の作動中、ブレード１２は、裁断機と同様に、目的とする切断位置に対して垂直にブレード１２を保持しながら、ガイドアーム１６、１８において第１及び第２のトラック１７、１９に沿って滑動する。第１及び第２のガイドアーム１６、１８は各々、遠位端を貫通する孔を有することができ、この孔にピン部材２０を挿入することができる。１つの実施形態において、ピン部材２０は、別個に形成される要素であり、他の実施形態では、ピン部材２０は、第１及び第２のガイドアーム１６、１８の一方又は両方と一体化することができる。ピン部材２０は、第１及び第２のガイドアーム１６、１８の遠位端と互いに取り外し可能に接続される。

ツール１０は更に、第１及び第２のガイドアーム１６、１８の各々に取り付けられる安定化プレート２１を含むことができる。安定化プレート２１は、第１及び第２のガイドアーム１６、１８間に所望のスペースを維持し、ブレード１２がガイドアーム１６、１８間で作動できるようにし、更に、コイル２２、２４をガイドアーム１６、１８間に固定できるようにするのに役立つ。

第１及び第２のガイドアーム１６、１８は、互いに間隔を置いて配置され、コイル２２、２４のペアが第１及び第２のガイドアーム１６、１８の間に嵌まり、第１のコイル２２がペアにされた第２のコイル２４の遠位方向に配置されるようになる。コイル２２、２４は、１つの実施形態において、巻線終端部とすることができる。典型的には、コイル２２、２４は、銅又は他の導電性材料で作ることができる。種々の実施形態において、コイル２２、２４は、断面で実質的に矩形とすることができ、スタックされ且つ絶縁することができる。１つの実施形態において、ペアにされた各コイル２２、２４は、厚みが約１．２７ｃｍ（約０．５インチ）と約３．５ｃｍ（約１．５インチ）間とすることができる。コイル２２、２４のペアは、全体として全長が約１１．４ｃｍ（約４．５インチ）とすることができ、従って、安定化プレート２１の遠位の縁部とピン部材２０との間の第１及び第２のガイドアーム１６、１８に沿った距離は少なくとも約１１．４ｃｍになるはずである。

ブレード１２は、シャフト２６により複動油圧シリンダ１４に結合することができる。コネクタ部材２８は更に、複動油圧シリンダ１４とブレード１２との間に配置することができる。コネクタ部材２８は、実質的に環状形状とすることができ、シャフト２６が貫通して通る孔を有する。第１及び第２のガイドアーム１６、１８は更に、例えば、ボルト又は他の締結具によりコネクタ部材２８に取り付けることができる。１つの実施形態において、コネクタ部材２８が近位端上にネジ留めされ、遠位端上には複動油圧シリンダ１４がネジ留めされる。従って、コネクタ部材２８及び複動油圧シリンダ１４は、互いに螺着結合され、すなわち、互いにネジ止めすることができる。

ブレード１２並びに第１及び第２のガイドアーム１６、１８は、鋼材で作ることができる。１つの実施形態において、ブレード１２は、Ｓ７工具鋼で作ることができる。ツール１０の作動は、約２０．６５ｃｍ²（約３．２ｉｎ²）の面積にわたり約２０．６８ｍＰａ（約３，０００ｐｓｉ）の力を提供することができる。

また、コイル２２、２４のペアを切断する方法が提供される。図２に移り、ステップＳ１において、上述のようにツール１０が提供される。ツール１０は、遠位端上に鋭い刃先１４を有するブレード１２と、ブレード１２の近位端に作動可能に接続された複動油圧シリンダ１４とを含む。少なくとも第１のガイドアーム１６、或いは、図１に示す実施形態と同様にして第１及び第２のガイドアーム１６、１８のペアが複動油圧シリンダ１４に接続されており、そこから遠位方向で長手方向に延びる。第１のガイドアーム１６、及び存在する場合には第２のガイドアーム１８は、ブレード１２に並んで配置され、ブレード１２の経路に平行に延びる。１つの実施形態において、ブレード１２並びに第１及び第２のガイドアーム１６、１８は、鋼材で作ることができる。

ステップＳ２において、ツール１０は、コイル２２、２４のペアが第１及び第２のガイドアーム１６、１８のペアの間で捕捉されるようにコイル２２、２４の周りに配置することができる。コイル２２、２４は、コイル２２がコイル２４の遠位に位置するように配置される。

ステップＳ３において、ピン部材２０は、第１及び第２のガイドアーム１６、１８において孔３０、３２を通じてコイル２２、２４の遠位に挿入することができる。従って、ピン部材２０は、ガイドアーム１６、１８、ピン部材２０、及び安定化プレート２１／ブレード１２によって固定されるコイル２２、２４をツール１０内に捕捉する。コイル２２、２４のペアの各々は、厚みが約１．２７ｃｍ〜約３．５ｃｍの間とすることができ、コイル２２、２４のペアは、全体として全長が約１１．４ｃｍとすることができる。

ステップＳ４において、ツール１０は、複動油圧シリンダ１４を係合することにより作動される。ブレード１２が単一のストロークで第１のコイル２４及び次いで第２のコイル２２を剪断して切断を実施すると、ピン部材２０が反動荷重を受ける。１つの実施形態において、このストロークは、コイル２２、２４の両方を切断するのに約２１秒を必要とする可能性がある。複動油圧シリンダ１４によって提供される力は、約２０．６５ｃｍ²（約３．２ｉｎ²）の面積にわたり約２０．６８ｍＰａ（約３，０００ｐｓｉ）とすることができる。

切断が実施されると、ステップＳ５においてブレード１２が格納され、ステップＳ６において、ピン部材２０が第１及び第２のガイドアーム１６、１８から取り外される。１つの実施形態において、本方法は、約９０秒の間に実施することができる。次に、Ｓ７において、可搬式及び携帯式とすることができるツール１０をコイル２２、２４から取り外し、コイルの後続のペア又は単一のコイルで使用できるように準備される。

本明細書で使用される用語「第１の」、「第２の」及び同様のものは、どのような順序、数量、又は重要度を意味するものではなく、むしろ、１つの要素を別の要素と区別するために用いており、本明細書において数詞のない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろ参照する要素の少なくとも１つが存在することを意味する。数量に関連して使用される修飾語「およそ」は表示値を含めて、文脈によって決まる意味を有する（例えば、特定の量の測定値に付随するある程度の誤差を含む）。本明細書で使用する場合における「１つ又は複数の」という前置表現は、この表現が前置する用語のものの単数及び複数の両方を含み、従ってその用語のものの１つ又はそれ以上を含む（例えば、１つ又は複数の金属という表現は、１つ又はそれ以上の金属を含む）ことを意図している。本明細書に開示した範囲は、包括的であり且つ独立して組合せ可能である（例えば、「最大約２５ｍｍまでの又はより具体的には約５ｍｍ〜約２０ｍｍ」の範囲というのは、「約５ｍｍ〜約２５ｍｍ」の範囲の端点及び全ての中間値などを含む）。

本明細書では様々な実施形態について説明してきたが、これらの実施形態における要素の様々な組合せ、変形又は改良を当業者が行なうことができ、これらもまた本発明の技術的範囲内にあることは、本明細書から理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、添付の特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することを意図している。

１０：ツール
１２：ブレード
１４：複動油圧シリンダ
１５：刃先
１６：第１のガイドアーム
１７：第１のトラック
１８：第２のガイドアーム
１９：第２のトラック
２０：ピン部材
２１：安定化プレート
２２：第１のコイル
２４：第２のコイル
２６：シャフト
２８：コネクタ部材

Claims (10)

1. 遠位端上に刃先（１５）を有するブレード（１２）と、
   前記ブレード（１２）の近位端に作動可能に接続された複動油圧シリンダ（１４）と、
   前記複動油圧シリンダ（１４）に接続されて且つこれから遠位方向で長手方向に延びる少なくとも１つのガイドアーム（１６）と、
   を備え、前記少なくとも１つのガイドアーム（１６）が前記ブレード（１２）と並んで配置されて前記ブレード（１２）の経路に平行に延びる、ツール（１０）。
2. 前記少なくとも１つのガイドアーム（１６）が更に、２つのガイドアーム（１６、１８）を含み、該２つのガイドアーム（１６、１８）は、ブレード（１２）の対向する側部上に配置される、請求項１に記載のツール（１０）。
3. 前記２つのガイドアーム（１６、１８）の各々の遠位端を共に取り外し可能に接続するピン部材（２０）を更に備える、請求項２に記載のツール（１０）。
4. 前記２つのガイドアーム（１６、１８）間の距離を維持するため前記２つのガイドアーム（１６、１８）の各々に取り付けられる安定化プレート（２１）を更に備える、請求項２に記載のツール（１０）。
5. 前記２つのガイドアーム（１６、１８）間の距離がコイル（２２、２４）のペアを収容し、該コイル（２２、２４）のペアは、第１のコイル（２２）が第２のコイル（２４）の遠位にあるように配置され、且つ前記第１及び第２のガイドアーム（１６、１８）間に配置される、請求項４に記載のツール（１０）。
6. 前記、第１のコイル（２２）及び第２のコイル（２４）の各々が、厚みが約１．２７ｃｍと約３．５ｃｍの間である、請求項５に記載のツール（１０）。
7. 前記複動油圧シリンダ（１４）に前記ブレード（１２）を結合するシャフト（２６）を更に備える、請求項１に記載のツール（１０）。
8. 前記複動油圧シリンダ（１４）と前記ブレード（１２）との間に配置されるコネクタ部材（２８）を更に備え、前記コネクタ部材（２８）が、前記シャフト（２６）が貫通して通る孔を含み、前記ガイドアーム（１６、１８）のペアが前記コネクタ部材（２８）に取り付けられる、請求項７に記載のツール（１０）。
9. 前記コネクタ部材（２８）が近位端上にネジ留めされ、前記複動油圧シリンダ（１４）が遠位端上にネジ留めされ、前記コネクタ部材（２８）及び前記複動油圧シリンダ（１４）が螺着接続される、請求項８に記載のツール（１０）。
10. 前記ピン部材（２０）が、前記２つの長手方向に延びるガイドアーム（１６、１８）の各々における孔に取り外し可能に挿入される、請求項３に記載のツール（１０）。

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