JP2015012804A

JP2015012804A - ステータコアの支持システム

Info

Publication number: JP2015012804A
Application number: JP2014129760A
Authority: JP
Inventors: アナンド・シャンカール・タナヴデ; Anand Shankar Tanavde; ウィリアム・エドワード・アディス; William E Adis; デイビッド・ロバート・シューマッハー; David R Schumacher; デイビッド・ラジュ・ヤマルティ; David Raju Yamarthi
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-01-19
Also published as: US20150008781A1; US10148147B2; CN204243957U; CH708316A2; US9450466B2; DE102014108833A1; US20160359386A1

Abstract

【課題】電磁機械のステータコアにおける振動を低減する、周辺フレームまたは筐体に電磁機械のステータコアを取り付けるための懸架システムおよび関連方法を提供する。
【解決手段】電磁機械のステータコア２００を支持するためのシステムであって、上部および下部を含む硬質フレーム構造１６０と、それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第１の複数のワイヤロープ部材１１８と、第１の複数のワイヤロープ部材のそれぞれの第１の端部または第２の端部の少なくとも一方を上部に固定するための第１の複数の取付け装置１１４，１１６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、一般に電磁機械に関し、より具体的には、周辺フレームまたは筐体に電磁機械のステータコアを取り付けるための懸架システムおよび関連方法に関する。

発電機などの電磁機械は、一般的には複数の積み重ねられた積層鋼板から構成されるステータコアを含む。ステータコアから生じる振動またはステータコアに伝達される振動は、現在のところ、複数のスプリングバー（このような振動を吸収することを意図した可撓部を組み込んだ硬質の金属バー）を使用してステータコアと周辺硬質フレームとを接続することによって低減されている。

米国特許第７，９４６，０２８号明細書

一実施形態において、本発明は、電磁機械のステータコアを支持するためのシステムであって、上部および該上部の下方にある下部を含む硬質フレーム構造と、それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第１の複数のワイヤロープ部材と、第１の複数のワイヤロープ部材のそれぞれの第１の端部または第２の端部の少なくとも一方を上部に固定するための第１の複数の取付け装置とを備えるシステムを提供する。

別の実施形態において、本発明は、ステータコアおよび該ステータコアを支持するためのシステムを備える電磁機械であって、該システムが、上部および該上部の下方にある下部を含む硬質フレーム構造と、それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第１の複数のワイヤロープ部材と、第１の複数のワイヤロープ部材のそれぞれの第１の端部または第２の端部の少なくとも一方を上部に固定するための第１の複数の取付け装置とを備える電磁機械を提供する。

さらに別の実施形態において、本発明は、電磁機械のステータコアにおける振動を低減する方法であって、硬質フレーム構造に取り付けられる少なくとも１つのワイヤロープ部材を含む懸架システムからステータコアを懸架することを含む方法を提供する。

本発明のこれらの特徴および他の特徴は、本発明の様々な実施形態を描いている添付図面に関連して記載される、本発明の様々な態様に関する以下の詳細な説明からより容易に理解される。

ステータコアに関連する、本発明の一実施形態に係る懸架システムの部分の概略断面図を示している。ステータコアに関連する、本発明の一実施形態に係る懸架システムの部分の概略断面図を示している。ステータコアに関連する、本発明の一実施形態に係る懸架システムの部分の概略断面図を示している。ステータコアに関連する、本発明の一実施形態に係る懸架システムの部分の概略断面図を示している。図１〜図４の懸架システムの部分の概略斜視図を示している。本発明の一部の実施形態で使用されるワイヤロープ部材の部分の概略図を示している。本発明の一部の実施形態で使用されるワイヤロープ部材の概略断面図を示している。本発明の一部の実施形態で使用されるワイヤロープ部材の概略断面図を示している。本発明の一部の実施形態で使用されるワイヤロープ部材および取付け装置の概略断面図を示している。

本発明の図面は一定の縮尺でないことに留意されたい。図面は、本発明の一般的な態様を描くことだけを意図したものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものとして考えられるべきではない。図面において、同じ参照符号は、図面中の同じ要素を表している。

次に、図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態に係る懸架システム３００に関連する、電磁機械のステータコア２００の簡略化された断面図を示している。懸架システム３００は、１対の垂直部材１０、１２および１対の水平部材１４、１５を含む第１の硬質フレーム構造１６０を含む。第１の硬質フレーム構造１６０は、ステータコア２００より上に位置する上部Ｕと、ステータコア２００より下に位置する下部Ｌと、ステータコア２００がその内に位置する中間部Ｍとを備えると見なされてもよい。

第１の垂直ワイヤロープ部材１１８は、各端部において第１の硬質フレーム構造１６０の水平部材１４に固定されている。第１の垂直ワイヤロープ部材１１８および以下で説明される他のワイヤロープ部材は、例えば金属単線、金属撚線または金属編組線などを含む任意の数の材料を含んでもよい。本発明の一部の実施形態では、ワイヤロープ部材は、金属単芯または金属編組芯を囲む複数の金属編組素線から構成されたワイヤロープを備える。また、ポリエチレンおよびナイロンなどの非金属材料が、本発明の一部の実施形態において採用されてもよい。言うまでもなく、他の材料も可能であり、また、本明細書で使用される「ワイヤロープ部材」という用語は、可撓性のワイヤロープを幅広く意味することを意図したものである。

第１の垂直ワイヤロープ部材１１８の両方の端部は、取付け装置１１４、１１６によって水平部材１４に固定されている。以下では、この構造および機能について、より詳細に説明する。第１の垂直ワイヤロープ部材１１８は、水平部材１４から下方にステータコア２００の真下へ延在し、これにより、ステータコア２００の重量を支持している。

ステータコア２００の重量を支持する一方で、第１の垂直ワイヤロープ部材１１８は、ステータコア２００から生じる振動から第１の硬質フレーム構造１６０を絶縁するように機能する。第１の垂直ワイヤロープ部材１１８の可撓性に起因して、第１の硬質フレーム構造１６０とステータコア２００との間の振動絶縁の程度は、周知の装置のキーバーを使用する場合よりも高くなっている。さらに、本発明の一部の実施形態では、このような振動絶縁は、複数の垂直ワイヤロープ部材を使用することによって「調節」または調整されてもよい。さらに他の実施形態では、１つ以上の傾斜ワイヤロープ部材１２１が、第１の硬質フレーム構造１６０に対して斜めに固定されてもよい。ワイヤロープ部材１１８および１２１におけるプレテンション力は、ステータコア２００の軸とロータ（図示せず）の軸との正確な位置合わせのために調整されてもよい。当業者は、ワイヤロープ部材１２１が、第１の硬質フレーム構造１６０において取付け装置１１７、１１９を傾斜させることによって、および／または、取付け装置１１７、１１９に対してワイヤロープ部材１２１を傾斜させることによって、第１の硬質フレーム構造１６０に対して傾斜されてもよいことを認識するだろう。

先に指摘したように、ステータコア２００の重量を支持することおよびステータコア２００と第１の硬質フレーム構造１６０との間の振動を絶縁することに加えて、懸架システム３００は、硬質フレーム構造１６０、１６２、１６４、１６６（図１〜図５）内でステータコア２００の位置を調整するために採用されてもよい。例えば、第１の硬質フレーム構造１６０（図１、図５）内で第１の垂直ワイヤロープ部材１１８の長さを調整することにより、ステータコア２００の相対位置が変更される。このような調整は、取付け装置１１４、１１６の一方または両方によって第１の垂直ワイヤロープ部材１１８に加えられる張力を減少または増加させることによってなされてもよい。これにより、ステータコアと周辺フレーム構造とを接続するキーバーの相対的な不撓性に起因して非常に厳しい公差でフレーム構造を製造しなければならない周知のシステムに優る大きな利点がもたらされる。懸架システム３００の１つ以上のワイヤロープにおけるプレテンションを調整することによって、ステータコア２００の非常に正確な位置合わせが可能である。

図２は、ステータコア２００および懸架システム３００の別の断面図を示している。ここでは、ステータコア２００は、第１の水平ワイヤロープ部材１２８によって支持されており、第１の水平ワイヤロープ部材１２８は、第２の硬質フレーム構造１６２の第１の垂直部材２０および第２の垂直部材２２の両方に固定されている。第１の水平ワイヤロープ部材１２８の両方の端部は、第１の水平取付け装置１２０および第２の水平取付け装置１２２のそれぞれによって第１の垂直部材２０および第２の垂直部材２２に固定されている。第１の水平ワイヤロープ部材１２８は、ステータコア２００の周囲に巻き付けられて、ステータコア２００の重量をある程度支持し、より重要には、ステータコア２００と第２の硬質フレーム構造１６２との間の振動を絶縁しながらも、動作中にステータコア２００に生じるトルクに抵抗する。

懸架システム３００のワイヤロープ部材は、本発明の一部の実施形態では、ステータコアの周囲に１回より多く（例えば、２回、３回など）巻き付けられてもよいことを認識すべきである。ワイヤロープ部材をさらに巻き付けることにより、当業者によって認識されるように、トルク容量の増大が可能となる。

当業者は、第１の硬質フレーム構造１６０（図１）および第２の硬質フレーム構造１６２（図２）が、別個の異なる構造に相当し得ること、または、１つの構造のうちの異なる部分に相当し得ることを認識するだろう。例えば、本発明の一部の実施形態では、第１の硬質フレーム構造１６０の第１の垂直部材１０（図１）および第２の硬質フレーム構造１６２の第１の垂直部材２０（図２）は、１つの壁構造のうちの異なる部分に相当してもよい。

図３は、ステータコア２００および懸架システム３００の別の断面図を示している。ここでは、第２の水平ワイヤロープ部材１３８は、第３の硬質フレーム構造１６４の第１の垂直部材３０から、ステータコア２００の周囲を巡って、第３の硬質フレーム構造１６４の第２の垂直部材３２まで延在している。第２の水平ワイヤロープ部材１３８の両方の端部は、取付け装置１３０、１３２のそれぞれによって第１の垂直部材３０および第２の垂直部材３２に固定されている。第２の水平ワイヤロープ部材１３８は、ステータコア２００より下の、第３の硬質フレーム構造１６４の下部Ｌ内で第１の垂直部材３０および第２の垂直部材３２に固定されている。ここでも、先に指摘したように、第３の硬質フレーム構造１６４は、第１の硬質フレーム構造１６０（図１）および／または第２の硬質フレーム構造１６２（図２）とは別箇の異なる構造に相当してもよいし、または、１つのもしくは共通の壁構造のうちの異なる部分に相当してもよい。

ステータコア２００の真下の位置での第３の硬質フレーム構造１６４への第２の水平ワイヤロープ部材１３８の取付けは、ステータコア２００の重量の支持には役立たないが、動作中にステータコア２００に生じるトルクに対する抵抗をもたらし、ステータコア２００と第３の硬質フレーム構造１６４との間の振動絶縁をもたらす。

図４は、本発明の別の実施形態に係るステータコア２００および懸架システム３００の断面図を示している。ここでは、第２の水平ワイヤロープ部材１３８は、下部Ｌ内ではなく、中間部Ｍ内で第３の硬質フレーム構造１６４に取り付けられる。これにより、第２の水平ワイヤロープ部材１３８によって行われる、ステータコア２００の重量の支持が強化される。

同様に、第１の水平ワイヤロープ部材１２８（点線で示されている）は、図２に示されているように上部Ｕ内においてではなく、中間部Ｍ内において第２の硬質フレーム構造１６２（図示せず）に取り付けられてもよい。これにより、第１の水平ワイヤロープ部材１２８によって行われる、ステータコア２００の重量の支持は弱くなるが、依然、動作中にステータコア２００に生じるトルクに対する抵抗がもたらされ、ステータコア２００と第３の硬質フレーム構造１６４との間の振動絶縁がもたらされる。

図５は、簡単にするためにステータコアのない状態の懸架システム３００の斜視図を示している。第１の硬質フレーム構造１６０、第２の硬質フレーム構造１６２、第３の硬質フレーム構造１６４、および第４の硬質フレーム構造１６６が、それぞれのワイヤロープ部材（第１の垂直ワイヤロープ部材１１８、第１の水平ワイヤロープ部材１２８、第２の水平ワイヤロープ部材１３８、および傾斜ワイヤロープ部材１２１）と共に示されている。言うまでもなく、懸架システム３００は、さらなるワイヤロープ部材を含んでもよいことを認識すべきである。

例えば、一実施形態によれば、懸架システム３００は、４つの垂直ワイヤロープ部材および５つの水平ワイヤロープ部材（第１の水平ワイヤロープ部材１２８と同様に硬質フレーム構造の上部Ｕ内に取り付けられる３つの水平ワイヤロープ部材および第２の水平ワイヤロープ部材１３８と同様に硬質フレーム構造の下部Ｌ内に取り付けられる２つの水平ワイヤロープ部材）を含む。言うまでもなく、当業者によって認識されるように、電磁機械の特定の特性に応じて、ワイヤロープ部材の他の配置および組み合わせが可能である。

図６は、複数の撚り素線Ａ〜Ｆを備えるワイヤロープ部材１４８の側面図を示している。図７は、中心素線Ｇの周囲に配置された撚り素線Ａ〜Ｆを示す、ワイヤロープ部材１４８の径方向断面図を示している。一部の実施形態では、撚り素線Ａ〜Ｆは、接触摩擦を改善するために曲面ではなく、平面を含んでもよい。

図８は、随意の絶縁層１５８を含むワイヤロープ部材１４８の径方向断面図を示している。絶縁層１５８は、例えばゴム、ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ、編み鋼のスリーブ（ｗｏｖｅｎｓｔｅｅｌｓｌｅｅｖｅ）などを含む任意の数の材料を含んでもよい。絶縁層１５８は、撚り素線Ａ〜Ｆのフレッチングを低減する。そうでない場合、撚り素線Ａ〜Ｆのフレッチングは、懸架システム３００の他の構成部品またはステータコア２００との接触によって発生する可能性がある。

図９は、取付け装置１１４の詳細な断面図を示している。取付け装置１１４は、水平部材１４を貫通するキャビティー２１４および少なくとも２つの楔部材２２４、２２６を含む。一部の実施形態では、取付け装置１１４は、３つ以上の楔部材を含んでもよい。簡単にするために、取付け装置１１４の機能については、１つの楔部材２２６に関連してさらに説明する。楔部材２２６は、キャビティー２１４の傾斜面２１４Ａに対応する傾斜面２２６Ａを有する。楔部材２２６は、歯付き面または鋸歯状面２２６Ｂをさらに含む。使用の際、ワイヤロープ部材１４８は、キャビティー２１４に通され、張力Ｔの印加により、ワイヤロープ部材１４８は、歯付き面または鋸歯状面２２６Ｂによって張力Ｔとは反対の方向において抑止される。言うまでもなく、当業者によって認識されるように、本発明の実施形態を実施する際に有用な張力装置のための他の機構も可能である。

本明細書で使用されている用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本開示を限定することを意図したものではない。本明細書で使用される場合、単数形「ある（ａ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上明らかに他の意味が示されていない限り、複数形を含むことを意図されている。「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「を備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合、言明された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を明示しているが、１つ以上の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、および／もしくはこれらの群の存在または追加を除外するものではないことをさらに理解されたい。

この記載された説明では、最良の態様を含む本発明を開示するために、さらには、当業者が任意の装置またはシステムの製作および使用ならびに任意の関連方法または組み込み方法の実行を含めて本発明を実施することを可能にするために、例が使用されている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、当業者に想到される他の例を含んでもよい。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と実質的な差異のない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。

１０、１２垂直部材
１４、１５、２４、３４水平部材
２０第１の垂直部材
２２第２の垂直部材
３０第１の垂直部材
３２第２の垂直部材
１１４、１１６、１１７、１１９、１３０、１３２取付け装置
１１８第１の垂直ワイヤロープ部材
１２０第１の水平取付け装置
１２１傾斜ワイヤロープ部材
１２２第２の水平取付け装置
１２８第１の水平ワイヤロープ部材
１３８第２の水平ワイヤロープ部材
１４８ワイヤロープ部材
１５８絶縁層
１６０第１の硬質フレーム構造
１６２第２の硬質フレーム構造
１６４第３の硬質フレーム構造
１６６第４の硬質フレーム構造
２００ステータコア
２１４キャビティー
２１４Ａ傾斜面
２２４、２２６楔部材
２２６Ａ傾斜面
２２６Ｂ鋸歯状面
３００懸架システム
Ａ―Ｆ撚り素線
Ｌ下部
Ｍ中間部
Ｔ張力
Ｕ上部

Claims

電磁機械のステータコア（２００）を支持するためのシステム（３００）であって、硬質フレーム構造（１６０、１６２）であって、上部（Ｕ）、および前記上部（Ｕ）の下方にある下部（Ｌ）を含む硬質フレーム構造（１６０、１６２）と、それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第１の複数のワイヤロープ部材（１１８、１２８）と、前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８、１２８）のそれぞれの前記第１の端部または前記第２の端部の少なくとも一方を前記上部（Ｕ）に固定するための第１の複数の取付け装置（１１４、１１６、１２０、１２２）とを備えるシステム（３００）。
前記硬質フレーム構造（１６０）の前記上部（Ｕ）が、前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８）のそれぞれが取り付けられる水平部材（１４）を含む、請求項１に記載のシステム（３００）。
それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）と、前記第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）のそれぞれの前記第１の端部または前記第２の端部の少なくとも一方を前記下部（Ｌ）に固定するための第２の複数の取付け装置（１３０、１３２）とをさらに備える、請求項１に記載のシステム（３００）。
前記硬質フレーム構造（１６４）の前記下部（Ｌ）が、前記第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）のそれぞれが取り付けられる垂直部材（３０、３２）を含む、請求項３に記載のシステム（３００）。
前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８、１２８）が、金属単線、金属撚線、金属編組線、ポリエチレンワイヤロープ、およびナイロン繊維を含むワイヤロープからなる群から選択される少なくとも１つのワイヤロープ部材を含む、請求項１に記載のシステム（３００）。
前記上部（Ｕ）および前記下部（Ｌ）が、ステータコア（２００）を包含するのに十分な中間部（Ｍ）によって互いに分離されている、請求項１に記載のシステム（３００）。
前記中間部（Ｍ）内の第１の取付け装置（１２０、１３０）および第２の取付け装置（１２２、１３２）と、ワイヤロープ部材（１２８、１３８）であって、前記第１の取付け装置（１２０、１３０）に取り付けられる第１の端部および前記第２の取付け装置（１２２、１３２）に取り付けられる第２の端部を有し、前記第１の端部および前記第２の端部から前記ステータコア（２００）を巡って延在するのに十分な長さを有するワイヤロープ部材（１２８、１３８）とをさらに備える、請求項６に記載のシステム（３００）。
前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８）が、前記ステータコア（２００）の周囲の下半分に沿うように配置され、前記ステータコア（２００）の重量を支持する、請求項１に記載のシステム（３００）。
ステータコア（２００）、および前記ステータコア（２００）をを支持するためのシステム（３００）を備え、前記システム（３００）が、硬質フレーム構造（１６０、１６２）であって、上部（Ｕ）、および前記上部（Ｕ）の下方にある下部（Ｌ）を含む硬質フレーム構造（１６０、１６２）と、それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第１の複数のワイヤロープ部材（１１８、１２８）と、前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８、１２８）のそれぞれの前記第１の端部または前記第２の端部の少なくとも一方を前記上部（Ｕ）に固定するための第１の複数の取付け装置（１１４、１１６、１２０、１２２）とを備える電磁機械。
前記硬質フレーム構造（１６０）の前記上部（Ｕ）が、前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８）のそれぞれが取り付けられる水平部材（１４）を含む、請求項９に記載の電磁機械。
それぞれが第１の端部および第２の端部を有する第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）と、前記第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）のそれぞれの前記第１の端部または前記第２の端部の少なくとも一方を前記下部（Ｌ）に固定するための第２の複数の取付け装置（１３０、１３２）とをさらに備える、請求項９に記載の電磁機械。
前記硬質フレーム構造（１６４）の前記下部（Ｌ）が、前記第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）のそれぞれが取り付けられる垂直部材（３０、３２）を含む、請求項１１に記載の電磁機械。
前記第１の複数のワイヤロープ部材（１２８）または前記第２の複数のワイヤロープ部材（１３８）の少なくとも１つが、前記ステータコア（２００）の周囲に少なくとも１回は巻き付けられる、請求項１１に記載の電磁機械。
前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８、１２８）が、金属単線、金属撚線、金属編組線、ポリエチレンワイヤロープ、およびナイロン繊維を含むワイヤロープからなる群から選択される少なくとも１つのワイヤロープ部材を含む、請求項９に記載の電磁機械。
電磁機械のステータコア（２００）における振動を低減する方法であって、硬質フレーム構造（１６０、１６２、１６４、１６６）に取り付けられる少なくとも１つのワイヤロープ部材（１１８、１２８、１３８、１２１）を含む懸架システム（３００）から前記ステータコア（２００）を懸架するステップを含む方法。
前記硬質フレーム構造（１６０）が、前記少なくとも１つのワイヤロープ部材（１１８）が取り付けられる、前記ステータコア（２００）の上方にある水平部材（１４）を含む、請求項１５に記載の方法。
前記ステータコア（２００）を懸架する前記ステップが、前記ステータコア（２００）の上方にある水平部材（１４）に取り付けられる第１の複数のワイヤロープ部材（１１８）のそれぞれから前記ステータコア（２００）を懸架すること、および前記ステータコア（２００）の近傍にある垂直部材（３０、３２）に取り付けられる第２の複数のワイヤロープ部材（１２８、１３８）のそれぞれから前記ステータコア（２００）を懸架することを含む、請求項１５に記載の方法。
前記ステータコア（２００）の少なくとも部分を上下させるために前記少なくとも１つのワイヤロープ部材（１１８、１２８、１３８、１２１）の張力を調整することによって前記ステータコア（２００）を位置合わせするステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
前記ステータコア（２００）を懸架する前記ステップが、前記ステータコア（２００）の上方にある水平部材（１４）に取り付けられる第１の複数のワイヤロープ部材（１１８）から前記ステータコア（２００）を懸架すること、および前記ステータコア（２００）の近傍にある垂直部材（３０、３２）に取り付けられる第２の複数のワイヤロープ部材（１２８、１３８）のそれぞれから前記ステータコア（２００）を懸架することを含む、請求項１８に記載の方法。
前記張力を調整する前記ステップが、前記第１の複数のワイヤロープ部材（１１８）の少なくとも１つの張力を調整することを含む、請求項１９に記載の方法。