JP2014060915A - 一体型モータ／コンプレッサ用取り外し可能巻固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】モータエンクロージャ（圧力容器）からの取り外しが可能な、モータ用の固定子を提供する。
【解決手段】加圧ガス冷却高速モータは、圧力容器１０内に配置された固定子コア２０及び回転子アセンブリを有する。固定子は、モータの輸送及び運転時、圧力容器の同心溝と共働して固定子及び回転子アセンブリを圧力容器の適所に固定的に維持する、ばね懸架式軸方向保持機構を有する。圧力容器に形成されたショルダ３３を使用して、圧力容器内の固定子アセンブリを軸方向に位置決めする。キーを設ける場合は、固定子を圧力容器内で角度方向に固定的に位置決めできる。
【選択図】図３

Description

本発明は、遠心コンプレッサを直接的に駆動させる加圧ガス冷却モータに関し、特に、モータエンクロージャ（圧力容器）からの取り外しが可能な、こうしたモータ用の巻固定子の設計に関する。本発明は更に、固定子と回転子を同時に取り外すことを容易にする固定子の配置に関する。

従来のモータ設計には取り外し可能な固定子が提案されていた。例えば、固定子に設けられ且つモータケーシングとクランプリングに設けられた面取りされた嵌合ショルダ間でクランプされた、面取りされたセンタリングリングを用いて取り外し可能な固定子を軸方向に位置決めすることが知られている。こうした配置では、精密なセンタリングが必要なことに加え、加圧ガス冷却モータアセンブリで生じる相対的な熱膨張をあまり許容できない。

また、ウエーブスプリングを用いて、取り外し可能な固定子を軸方向に位置決めし、固定子を角度的且つ弾性的に適所に保持することが提案されている。こうした配置には、スプリングの係合により角度方向に位置決めするために、ケーシング内の一連のオフセットリセスに加え、固定子に設けられたセンタリングリングを用いたセンタリング及びクランピングが含まれる。こうした配置では、加圧ガス冷却モータアセンブリで生じる相対的な熱膨張をあまり許容できない。

米国特許第７７１９１５７号明細書

高圧配管をモータエンクロージャ又は圧力容器から切り離すことなく、一体型コンプレッサアセンブリの巻固定子を取り外せるようにすることが望ましい。こうした高圧で一体型のコンプレッサアセンブリにおいては、故障した固定子をスペアの固定子に簡単に取り替えられることが有利であろう。

以下に詳細に開示する実施例では、高圧配管の切り離しを必要とせずに、固定子コアだけを、又は固定子コアと回転子を同時に取り外すことができる、加圧ガス冷却一体型モータ−コンプレッサユニットの使用を提案する。巻固定子は、取り付け及び取り外しを容易にする小径のクリアランスを用いた圧力容器に適合する。

一実施例では、オリジナルのばね懸架式軸方向保持機構が、上記目的のために、モータエンクロージャとして機能する厚壁の圧力容器に設けられた同心溝内に設置される。取り外し可能な固定子の位置決め及び保持機構は、軸方向の位置決め用に圧力容器に設けられたショルダと、角度方向の位置決め及び保持用のキーシステムとを有し、これらは、トルクを支承するように適当に寸法決めされている。

より具体的には、圧力容器内で巻固定子がショルダによって軸方向に配置される。ばね懸架式軸方向保持機構が、操作上のトルク及び故障トルクによる固定子の移動を抑制するために十分な軸方向の力を創出し、更に輸送時に固定子を抑止するように機能する。ばね懸架式機構は、運転時、圧力容器に対する固定子の差動的な熱膨張を十分に許容する軸方向移動を行う。

キーシステムは、輸送時又は運転状況下において巻固定子が圧力容器内でいかなる認知可能な角度にも回転又は回動しないように、圧力容器内の巻固定子の角度方向の位置を維持する。

固定子の回転子への偏心を最小化し、ひいては不釣合いな磁力を制限するために、直径方向のクリアランスを選択する。この直径方向のクリアランスは、固定子の熱膨張が圧力容器に過度の応力をかけることを防止するために十分な大きさである。工具は、圧力容器への巻固定子（及び回転子）の取り付け及び圧力容器からの巻固定子（及び回転子）の取り外しを助けるために用いる。

本明細書に記載の実施例により、電気モータの巻固定子を修理又は交換のために圧力容器から取り外すことができる。オリジナルの巻固定子に修理が必要になった場合、オリジナルの巻固定子をスペアの巻固定子に交換しながら、顧客側ではモータ／コンプレッサアセンブリを引き続き操業及び稼働させることができる。

加圧ガス冷却一体型モータ−コンプレッサユニットの一実施例である。 結合リングとワイヤリングコネクタを含む巻固定子コアの斜視図である。 図１の実施例に係る、圧力容器内の固定子アセンブリの断面図である。 図３の固定子コアアセンブリの底部にある、圧力容器の固定子コアの挿入及び取り外しを容易にするためのローラをより詳細に示す図である。 固定子コアアセンブリの底部にあるローラの斜視図である。 図３の固定子アセンブリの部分をより詳細に示す図である。 固定子コアアセンブリの圧力容器への挿入及び圧力容器からの取り外しを行うための工具をより詳細に示す。 圧力容器内の固定子アセンブリの角度位置を固定するためのキーシステムの断面図である。 図８のキーシステムの長手方向断面図である。

図１は、加圧ガス冷却一体型モータ−コンプレッサユニットの実施例を示す。図１において、圧力容器１０は（図２に示す）固定子コア２０を内包している。圧力容器１０は、入口、出口、ブッシング、プレート、及び必要な入力部への結合部を有し、この結合部は、固定子リード１１、固定子計器１２、ガス入口１３、ガス出口１４、及びアクセス開口プレート１５（カバープレートは不図示）を有する。

図２は、軸方向保持装置２１に取り付けられた巻固定子コア２０を示す。以下に詳細を示すが、軸方向保持装置２１は、遷移及び動作条件時に、圧力容器内の固定子コアの軸方向位置を維持する。図３は、圧力容器１０内の固定子コア２０のアセンブリを示す。工具３１を用いて、圧力容器１０内で固定子コア２０を配置し、この配置はローラ３２によって容易になる。ショルダ３３は、固定子コアを適所に保持するために圧力容器１０内に形成され、軸方向溝３５内に配置された軸方向保持装置２１と共働する。当業者には明らかなように、回転子アセンブリ３４は固定子コア２０内に配置される。

図４は、固定子コア２０の底部に位置するローラ３２の、図３の断面図をより詳細に示す。図５は、固定子コア２０の底部にあるローラ３２の斜視図である。

図６及び図７は、圧力容器１０内の固定子コア２０を軸方向にロックするために設けられた軸方向保持装置２１をより詳細に示す。図６に示すように、回転子及び固定子の挿入前は、ナット６０がプランジャ６５のシャフトに締め付けられており、キャリヤアセンブリ６２内に保持されるスプリングワッシャ６１を圧迫している。最初は、キャリヤアセンブリ６２が半径方向内側に保持されるように束縛されている（不図示）。

回転子及び固定子が工具３１によって適所に移動した後、この束縛は取り外される。その後、図６に示すように、キャリヤアセンブリ６２は圧力容器の溝３５に向けて半径方向に移動する。ナット６０が緩むと、スプリングワッシャ６１が作動して、スナップリング６４がこれらのナットを捕捉する。キャリヤアセンブリ６２は、適所に配置されると、半径方向スロット６６内で調節するキャリヤボルト６７（図７）によって適所に固定される。

図７は、これらの軸方向ロック構造を示す斜視図であり、円弧状のキャリヤアセンブリ６２が、２つのナット６０とスプリングワッシャ６１（不図示）を備え、キャリヤアセンブリ６２の各円弧状部に組み付けられている。また、図７に示すように、工具３１で回転子及び固定子アセンブリの挿入及び抜き取りを行う。工具３１は、固定子アセンブリに形成された対応するねじ状部に嵌合する一連のねじ状のロッドを含む。ロッドが他端においてプレート又はディスク（不図示）に結合されることで、固定子アセンブリをステータアセンブリから取り外すとき又はステータアセンブリに挿入するときに均一な圧力をかけることができる。

図８は、固定子コア２０を圧力容器１０内の角度位置にロックするためのキーシステムを詳細に示している。固定子コア２０の外層内に形成された一連のタブ８０は、固定子コア２０の外側スリーブ８１の内面内の対応する凹みと嵌合する。外側スリーブ８１の凹みは、固定子の層の外側スリーブ８１への据え付けを容易にするために、嵌合する対応のタブ８０よりも若干大きくなっている。スリーブ８１の上方の外面に示すキー８２は、圧力容器１０内に固定子コア２０に角度方向に固定的に位置決めするように配置されている。図９に示すように、キー８２は、固定子コア２０の長手方向の長さ全体にわたって延在している必要はない。

現時点で最も実用的で好適な実施形態と考えられるものに関連して本発明を説明したが、本発明は開示の実施形態に限定されず、寧ろ、添付の特許請求の範囲の概念及び範囲内に含まれる様々な修正及び等価の措置も網羅することを意図していることを理解されたい。

１０ 圧力容器
１１ 固定子リード
１２ 固定子計器
１３ ガス入口
１４ ガス出口
１５ アクセス開口プレート
２０ 固定子コア
２１ 軸方向保持装置
３１ 工具
３２ ローラ
３３ ショルダ
３４ 回転子アセンブリ
３５ 軸方向溝
６０ ナット
６１ スプリングワッシャ
６２ キャリヤアセンブリ
６４ スナップリング
６５ プランジャ
６６ 半径方向スロット
６７ キャリヤボルト
８０ タブ
８１ 外側スリーブ
８２ キー

Claims (10)

1. 圧力容器内に取り付けられた固定子及び回転子を含む、加圧ガス冷却高速モータであって、
   前記圧力容器から高圧配管を切り離すことなく、前記圧力容器から前記固定子及び回転子を取り外し可能であり、
   前記モータの輸送及び運転時、前記圧力容器の溝と共働して前記固定子を前記圧力容器の適所に固定的に保持するばね懸架式軸方向保持機構を、前記固定子が有する、モータ。
2. 前記固定子及び回転子アセンブリを前記圧力容器内に軸方向に位置決めする、前記圧力容器に形成されたショルダを更に有する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記固定子を前記圧力容器内で角度方向に位置決めするキーを更に有する、請求項２に記載のモータ。
4. 前記固定子が、前記固定子コアの底部にある一組のホイールを有する、請求項２に記載のモータ。
5. 前記固定子及び回転子アセンブリが、前記固定子コアの底部にある一組のホイールを有する、請求項３に記載のモータ。
6. 圧力容器内に固定子及び回転子アセンブリを含む、加圧ガス冷却高速モータであって、
   前記圧力容器から高圧配管を切り離すことなく、前記圧力容器から前記固定子及び回転子アセンブリを同時に取り外し可能であり、
   前記モータの輸送及び運転時、前記圧力容器の溝と共働して前記固定子及び回転子アセンブリを前記圧力容器の適所に固定的に保持するばね懸架式軸方向保持機構を、前記固定子及び回転子アセンブリが有する、モータ。
7. 前記圧力容器内に前記固定子及び回転子アセンブリを軸方向に位置決めする、前記圧力容器に形成されたショルダを更に有する、請求項６に記載のモータ。
8. 前記固定子を前記圧力容器内で角度方向に位置決めするキーを更に有する、請求項７に記載のモータ。
9. 前記固定子及び回転子アセンブリが、前記固定子コアの底部に一組のホイールを有する、請求項７に記載のモータ。
10. 前記固定子及び回転子アセンブリが、前記固定子コアの底部に一組のホイールを有する、請求項８に記載のモータ。