JP2015012804A - ステータコアの支持システム - Google Patents

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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(woven steel sleeve)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 (20)

  1. 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)。
  2. 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)。
  3. 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)。
  4. 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)。
  5. 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)。
  6. 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)。
  7. 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)。
  8. 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)。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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。
  17. 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。
  18. 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。
  19. 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。
  20. 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。
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