JP2014533092A - ステータコア用のクランプ構造 - Google Patents

Abstract

フレームと、複数の成層体を備えたステータコアと、これらの成層体を軸方向で一緒にクランプするクランプ構造とを有する発電機が設けられている。クランプ構造は、ステータコアの第１の端部に係合している複数の第１のフィンガプレートと、第１のフィンガプレートと協働し、互いに間隔を置いて配置された複数の第１の凹所を含む第１のスペーサプレートと、それぞれボルトとこれに対応する摺動可能なブシュとを備えた複数の第１の係合構造と、第１の係合構造に係合する第１のばねリングと、第１のばねリングに負荷を与えるためにフレームに連結された第１の負荷付与構造とを有していて良い。

Description

関連出願に関する相互参照
この出願は、参照により本明細書に含ませることができる、２０１１年１１月９日に提出された米国仮出願Ｎｏ．６１／５５７５９０，の利益を請求する。

技術分野
本発明は、主として発電機に関し、より詳しくは、クランプ構造によって軸方向でクランプされた複数の成層体を有するステータコアに関する。

背景技術
タービン発電機は、発電機に連結されたガスタービンエンジンを有していて良い。図１には、従来の形式の発電機１０の一部が示されている。この発電機１０は、複数の成層体１４を含むステータコア１２を有している。第１のクランプ構造は、ステータコアの第１の端部に係合している。第１のクランプ構造は、第１のフィンガプレート１６と、該第１のフィンガプレート１６に係合している第１のスペーサプレート１８とを有している。ばねリング２０と、環状のクランプリング２２と、ステータフレームに固定された複数の取付けバー２４と、ボルト２６と、ナット２８とを介して第１のスペーサプレート１８に力がかけられる。第１のスペーサプレート１８から突起１８Ａが軸方向で延びており、ばねリング２０に設けられた対応する溝２０Ａに係合している。第２のクランプ構造（図示せず）は、第１のクランプ構造と同様の形式で構成されており、ステータコアの第２の端部に係合する。

発明の概要
本発明の第１の態様によれば、フレームと、該フレームに積層された複数の成層体を備えたステータコアと、これらの成層体を軸方向で一緒にクランプするクランプ構造とを有する発電機が設けられている。クランプ構造は、互いに隣接して配置され、ステータコアの第１の端部に係合している複数の第１のフィンガプレートと、第１のフィンガプレートと協働する第１のスペーサプレートと、該第１のスペーサプレートに対して相対的に摺動可能な複数の第１の係合構造と、第１の係合構造に係合する第１のばねリングと、第１のばねリングに負荷を与えるためにフレームに連結された第１の負荷付与構造とを有していて良い。ばねリングは、第１の係合構造と、第１のスペーサプレートと、第１のフィンガプレートとを介して負荷をステータコアへと伝える。複数の第１の係合構造は、負荷が第１のばねリングにかけられたときに、第１のばねリングと共に、第１のスペーサプレートに対して相対的に半径方向の移動が可能となって良い。

第１のスペーサプレートはリング状であって、互いに間隔を置いて環状に配置された複数の第１の凹所を有している。

第１の係合構造はそれぞれ、隣接するフィンガプレートの間のギャップにほぼ位置合わせされている。

第１の凹所はそれぞれ半径方向で延びる最長の寸法を備えた楕円形状を有していて良い。

第１の係合構造はそれぞれ、第１のスペーサプレートに対して相対的に摺動することができるブシュと、該ブシュに螺合するボルトとを有していて良い。ボルトは、第１のばねリングに接触する第１の端部と、Ｏリングに結合された第２の端部とを有していて良い。

第１のばねリングは環状の皿形リングを有していて良い。

第１の負荷付与構造は、フレームに固定されている複数の取付けバーと、環状の第１のクランプリングと、第１のクランプリングを通って延在し、取付けバーに螺合する複数の第１のコアスタッドと、クランプリングに第１のばねリングへの負荷を付与させるようにコアスタッドに連結された複数の第１のナットと、を含む。

第１のフィンガプレートはスペーサプレートにボルト留めされている。

クランプ構造はさらに、互いに隣接して配置され、ステータコアの第２の端部に係合する複数の第２のフィンガプレートと、第２のフィンガプレートと協働し、互いに間隔を置いて配置された複数の第２の凹所を含む第２のスペーサプレートと、第２のスペーサプレートに設けられた対応する第２の凹所内にそれぞれ配置される、第２のスペーサプレートに対して相対的に摺動可能な複数の第２の係合構造と、第２の係合構造に係合する第２のばねリングと、第２のばねリングに負荷を与えるためにフレームに連結された第２の負荷付与構造とを有している。第２のばねリングは、第２の係合構造と、第２のスペーサプレートと、第２のフィンガプレートとを介して負荷をステータコアへと伝える。複数の第２の係合構造は、負荷が第２のばねリングにかけられたときに、第２のばねリングと共に、第２のスペーサプレートに対して相対的に半径方向で動くことができる。

本発明の第２の態様によれば、フレームと、該フレームに積層された複数の成層体を備えたステータコアと、これらの成層体を軸方向で一緒にクランプするクランプ構造とを有する発電機が提供される。クランプ構造は、互いに隣接して配置され、ステータコアの第１の端部に係合している複数の第１のフィンガプレートと、第１のフィンガプレートと協働し、互いに間隔を置いて配置された複数の第１の凹所を有する第１のスペーサプレートと、それぞれ対応する第１の凹所内に位置し、ボルトと摺動可能なブシュとを備えた複数の第１の係合構造と、第１の係合構造に係合する第１のばねリングと、第１のばねリングに負荷を与えるためにフレームに連結された第１の負荷付与構造とを有していて良い。

ボルトは、第１のばねリングに接触している第１の端部を有していて良い。第１の係合構造はそれぞれさらに、ばねリングが第１の係合構造に隣接して配置される前に、ボルトと、対応するブシュとが、対応する凹所から脱落するのを防止するために、前記ボルトの第２の端部に結合されたＯリングを有している。

本明細書は、本発明を特に示し、かつ別個に請求した請求項で終わっているが、添付の図面に関連した以下の説明から本発明をよく理解できるものと思料する。図面では、類似の参照符号は類似の要素を示す。

従来の発電機を示す部分断面図である。 本発明による発電機の一部を、ばねリングに明らかな負荷が加えられる前の状態で示した部分断面図である。 本発明による発電機の一部を、ばねリングに負荷が加えられた後の状態で示した部分断面図である。 第１のスペーサプレートと第１の係合構造の一区分を示した図である。

発明の詳細な説明
好適な実施の形態の以下の詳細な説明において、この詳細な説明の一部を構成する添付の図面が参照される。図面には本発明を実施する特定の好ましい実施の形態が例示として示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の思想及び範囲から離れることなく、別の実施形態を行うことができること及び変更をなし得ることを理解されたい。

図２には、タービン発電機の一部を成すのに適した、本発明により構成された発電機１００の一部が示されている。発電機１００は、固定フレーム１０２と、該フレーム１０２に積層された複数の成層体１１２を備えたステータコア１１０と、これらの成層体１１２を軸方向で一緒にクランプするクランプ構造１２０とを有している。

フレーム１０２は、米国特許第３２３７０３５号明細書に教示されたようなシェルを形成していて良い。米国特許第３２３７０３５号明細書の全開示は参照により本明細書に含まれる。

クランプ構造１２０は複数の第１のフィンガプレート１３０を有している（図２〜図４参照）。これら第１のフィンガプレート１３０は、互いに隣接するフィンガプレート１３０の間にギャップＧを置いて互いに隣接して環状に配置されていて良く、ステータコア１１０の第１の端部１１０Ａに係合している。米国特許第２７６１９８７号明細書参照、該明細書の全開示は参照により本明細書に含まれる。図示した実施の形態ではリング状の第１のスペーサプレート１３２はボルト１３２Ｂを介して第１のフィンガプレート１３０に結合されている（図４参照）。図示した実施例では、各ボルト１３２Ｂの頭部が、対応するフィンガプレート１３０に係合しており、ボルト１３２Ｂのねじ山付きステムは、第１のスペーサプレート１３２に設けられた孔にねじ込まれている。

第１のスペーサプレート１３２は、図示した構成では、間隔を置いて環状に配置された複数の第１の凹所１３４を有している。図４に示されているように、第１の凹所１３４はそれぞれ半径方向Ｒで延びる最長の寸法を備えた楕円形状を有していて良い。図示した実施の形態では、対応する第１の孔１３５は各凹所１３４に整列していて、各凹所１３４から延びている（図２及び図３参照）。複数の第１の孔１３５を設ける代わりに、第１の凹所１３４から延びる別の複数の凹所又は環状に延在する１つの溝を設けることができる。

複数の第１の係合構造１４０が設けられており、それぞれ第１のスペーサプレート１３２の対応する第１の凹所１３４内に位置している。図示した実施の形態では、各第１の凹所１３４と、対応する係合構造１４０とは、隣接する第１のフィンガプレート１３０の間のギャップＧにほぼ位置合わせされている（図４参照）。同じく図示した実施の形態では、係合構造１４０の数は、第１のフィンガプレート１３０の数と通常は等しい。

第１のばねリング１５０は、第１の係合構造１４０と係合している（図２、図３参照）。図示した実施の形態では、第１のばねリング１５０は環状の皿形リングを有している。第１の負荷付与構造１６０は、第１のばねリング１５０に負荷をかけるためにフレーム１０２に連結されている。図２では、第１のばねリング１５０に全く負荷がかけられていない、またはごく僅かな負荷しかかけられていない。図３では、実質的な負荷が、負荷付与構造１６０を介して第１のばねリング１５０にかけられている。ばねリング１５０は、第１の係合構造１４０、第１のスペーサプレート１３２、第１のフィンガプレート１３０を介して負荷をステータコア１１０へと伝える。

第１の係合構造１４０はそれぞれ第１のブシュ１４２と第１のボルト１４４とを有している。第１のボルト１４４はブシュ１４２に螺合している。第１のブシュ１４２は、対応する第１の凹所１３４内で第１のスペーサプレート１３２に対して相対的に摺動することができる。ブシュ１４２は、非磁性の合金鋼から成っていて良い。凹所１３４の楕円形状及びブシュ１４２のこれより若干小さい楕円形状により、ブシュ１４２は第１のスペーサプレート１３２に対して相対的に半径方向でのみ摺動できる（図４参照）。

ボルト１４４は、第１のばねリング１５０に接触する第１の端部１４４Ａを有していて良い。図示した実施の形態では、第１のばねリング１５０は、ボルトの第１の端部１４４Ａを受容する凹所１５０Ａを有している。ボルト１４４の第２の端部１４４Ｂは、対応する第１の凹所１３４を通って対応する孔１３５内へと延びるねじ山付きステムを有している。第２端部１４４Ｂ上にはＯリング１４６が嵌められている。ボルト１４４の第２の端部１４４Ｂの長さ、対応する孔１３５のサイズ、Ｏリング１４６のサイズは、クランプ構造の組み立て中及び第１のばねリング１５０が第１のボルト１４４の第１の端部１４４Ａと接触する前に、第１の係合構造１４０がそれぞれ、対応する第１の凹所１３４及び第１の孔１３５内で維持されるように設計されている。

第１の負荷付与構造１６０は、ブラケット１０２Ａを介してフレーム１０２に固定されている複数の取付けバー１６２と、環状の第１のクランプリング１６４と、該第１のクランプリング１６４に設けられた孔１６４Ａを通って延在しかつ、取付けバー１６２に設けられたねじ山付き孔１６２Ａに螺合する複数の第１のコアスタッド１６６と、第１のばねリング１５０に負荷を付与する方向にクランプリング１６４を付勢するように前記コアスタッド１６６に連結された複数の第１のナット１６８とを有している。

第１のばねリング１５０に負荷がかけられると、第１のばねリング１５０は軸方向で動いて、複数の第１のボルト１４４に負荷を付与し、第１のボルト１４４はさらにこの負荷を、第１のスペーサプレート１３２と、第１のフィンガプレート１３０と、ステータコア１１０の第１の端部１１０Ａへと付与する。上述した通り、図２では、第１のばねリング１５０に負荷が全くかけられていない、または負荷がごく僅かしかかけられておらず、図３では、実質的な負荷が第１のばねリング１５０にかけられている。ばねリング１５０を軸方向で動かすために第１のばねリング１５０に負荷が付与されている間、第１のばねリング１５０は半径方向にも僅かな距離だけ動く。即ち、第１のばねリング１５０は半径方向内側に向かって、ステータコア中心線に沿った軸方向の動きと比較して約１：３の比で動く。第１のボルト１４４は、上述した通り、第１のスペーサプレート１３２に対して相対的に摺動することができ、ブシュ１４２に螺合しているので、第１のボルト１４４とブシュ１４２とは第１のばねリング１５０と共に、第１のスペーサプレート１３２に対して相対的に半径方向に動く。このことは図１に示した従来技術の実施の形態とは対照的である。従来技術の態様では、適合する溝２０Ａ内の突起１８Ａは、スペーサプレート１８を、ひいてはスペーサプレート１８Ａに連結されたフィンガプレート１６を、ばねリング２０と共に半径方向に動かすようになっていた。本発明では、第１のボルト１４４と、対応するブシュ１４２とにより、第１のばねリング１５０は、第１のスペーサプレート１３２及び第１のフィンガプレート１３０とは独立して半径方向に動くことができる。従って、第１のフィンガプレート１３０は、第１のばねリング１５０が半径方向で動くとき、ステータコア成層体の運動を生ぜしめない。

さらに、ボルト１４４がブシュ１４２に螺合されているので、各ボルトの第１の端部１４４Ａからスペーサプレート１３２までの距離は、ステータコアの第１端部１１０Ａにおける平坦度の偏差を考慮して、組み立て中に調節することができる。

クランプ構造１２０はさらに、互いに隣接して配置され、ステータコア１１０の第２の端部に係合している複数の第２のフィンガプレート（図示せず）と、第２のフィンガプレートと協働し、互いに間隔を置いて配置された複数の第２の凹所を有する第２のスペーサプレート（図示せず）と、それぞれ対応する第２のスペーサプレートの第２の凹所内に位置する複数の第２の係合構造（図示せず）と、第２の係合構造に係合する第２のばねリングと、第２のばねリングに負荷を与えるためにフレームに連結された第２の負荷付与構造とを有していて良い。第２のばねリングは、第２の係合構造、第２のスペーサプレート、第２のフィンガプレートを介して負荷をステータコアへと伝える。複数の第２の係合構造は、負荷が第２のばねリングにかけられたときに、第２のばねリングと共に、第２のスペーサプレートに対して相対的に半径方向で動くことができる。第２のフィンガプレート、第２のスペーサプレート、第２の係合構造、第２のばねリング、第２の負荷付与構造は、上述した第１のフィンガプレート、第１のスペーサプレート、第１の係合構造、第１のばねリング、第１の負荷付与構造と同様の構成及び機能であって良い。

本発明の特定の実施の形態を図示し、説明したが、当業者には本発明の思想及び範囲を逸脱することなく変更や改良を行うことができるのは明らかである。従って、特許請求の範囲において、本発明の範囲内にあるこのような変更や改良を全て網羅している。

Claims (19)

1. 発電機であって、
   フレームと、
   該フレーム内に積層された成層体を備えたステータコアと、
   前記成層体を軸方向で一緒にクランプするクランプ構造とを有しており、該クランプ構造は、
   互いに隣接して配置され、かつ前記ステータコアの第１の端部に係合する複数の第１のフィンガプレートと、
   該第１のフィンガプレートと協働する第１のスペーサプレートと、
   該第１のスペーサプレートに対して摺動可能な複数の第１の係合構造と、
   該第１の係合構造と係合する第１のばねリングと、
   該第１のばねリングに負荷を与えるために前記フレームに連結されている第１の負荷付与構造と、を有しており、
   前記ばねリングは、前記第１の係合構造と、前記第１のスペーサプレートと、前記第１のフィンガプレートとを介して前記ステータコアに負荷を伝達し、前記複数の第１の係合構造は、前記第１のばねリングへと負荷が与えられたときに、前記第１のばねリングと供に前記第１のスペーサプレートに対して半径方向の移動が可能であることを特徴とする発電機。
2. 前記第１のスペーサプレートはリング状であって、互いに間隔を置いて環状に配置された複数の第１の凹所を有している、請求項１記載の発電機。
3. 前記第１の係合構造はそれぞれ、隣接するフィンガプレートの間のギャップにほぼ位置合わせされている、請求項２記載の発電機。
4. 前記第１の凹所はそれぞれ、最長寸法が半径方向に延在する楕円形状を有している、請求項２記載の発電機。
5. 前記第１の係合構造はそれぞれ、前記第１のスペーサプレートに対して摺動することができるブシュと、該ブシュに螺合するボルトとを含む、請求項４記載の発電機。
6. 前記ボルトは、前記第１のばねリングに接触する第１の端部と、Ｏリングに結合された第２の端部とを有している、請求項５記載の発電機。
7. 前記第１のばねリングは、環状の皿形リングを含む、請求項１記載の発電機。
8. 前記第１の負荷付与構造は、
   前記フレームに固定された複数の取付けバーと、
   環状の第１のクランプリングと、
   該第１のクランプリングを通って延在し、かつ前記取付けバーに螺合する複数の第１のコアスタッドと、
   前記クランプリングに前記第１のばねリングへの負荷を付与させるように、前記コアスタッドに連結された複数の第１のナットと、を含む、請求項１記載の発電機。
9. 前記第１のフィンガプレートは前記スペーサプレートにボルト結合されている、請求項１記載の発電機。
10. 前記クランプ構造はさらに、
    互いに隣接して配置され、前記ステータコアの第２の端部に係合する複数の第２のフィンガプレートと、
    該第２のフィンガプレートと協働し、互いに間隔を置いて配置された複数の第２の凹所を含む第２のスペーサプレートと、
    該第２のスペーサプレートに設けられた対応する第２の凹所内にそれぞれ配置される、前記第２のスペーサプレートに対して摺動可能な複数の第２の係合構造と、
    該第２の係合構造と係合する第２のばねリングと、
    該第２のばねリングに負荷をかけるために前記フレームに連結された第２の負荷付与構造と、を有しており、
    前記第２のばねリングは、前記第２の係合構造と、前記第２のスペーサプレートと、前記第２のフィンガプレートとを介して前記ステータコアに負荷を伝達し、前記複数の第２の係合構造は、負荷が前記第２のばねリングへと加えられたときに前記第２のばねリングと供に前記第２のスペーサプレートに対して相対的に半径方向で動くことができることを特徴とする、請求項２記載の発電機。
11. 発電機であって、
    フレームと、
    該フレーム内に積層された複数の成層体を備えたステータコアと、
    前記成層体を軸方向で一緒にクランプするクランプ構造とを有しており、該クランプ構造は、
    互いに隣接して配置され、前記ステータコアの第１の端部に係合する複数の第１のフィンガプレートと、
    該第１のフィンガプレートと協働し、互いに間隔を置いて配置された複数の第１の凹所を含む第１のスペーサプレートと、
    それぞれ対応する第１の凹所内に位置していて、ボルトと摺動可能なブシュとを有している複数の第１の係合構造と、
    該第１の係合構造と係合する第１のばねリングと、
    該第１のばねリングに負荷を与えるために前記フレームに連結されている第１の負荷付与構造と、を有していることを特徴とする発電機。
12. 前記第１のスペーサプレートはリング状であって、前記第１の複数の凹所は互いに間隔を置いて環状に配置されている、請求項１１記載の発電機。
13. 前記第１の係合構造はそれぞれ、隣接するフィンガプレートの間のギャップにほぼ位置合わせされている、請求項１２記載の発電機。
14. 前記第１の凹所はそれぞれ、最長寸法が半径方向に延在する楕円形状を有している、請求項１１記載の発電機。
15. 前記ボルトは、前記第１のばねリングに接触する第１の端部を有している、請求項１１記載の発電機。
16. 前記第１の係合構造はそれぞれさらに、前記ばねリングが前記第１の係合構造に隣接して配置される前に、前記ボルトと対応するブシュとが前記対応する凹所から脱落するのを防止するために、前記ボルトの第２の端部に結合されたＯリングを有している、請求項１１記載の発電機。
17. 前記第１のばねリングは、環状の皿形リングを有している、請求項１１記載の発電機。
18. 前記第１の負荷付与構造は、
    前記フレームに固定された複数の取付けバーと、
    環状の第１のクランプリングと、
    該第１のクランプリングを通って延在し、前記取付けバーに螺合する複数の第１のコアスタッドと、
    前記クランプリングに前記第１のばねリングへの負荷を付与させるように、前記コアスタッドに連結された複数の第１のナットと、を含む、請求項１１記載の発電機。
19. 前記第１のフィンガプレートは前記スペーサプレートにボルト留めされている、請求項１１記載の発電機。

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