JP2015015882A

JP2015015882A - 固定子鉄心の圧縮方法

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Publication number: JP2015015882A
Application number: JP2014129763A
Authority: JP
Inventors: アナンド・シャンカール・タナヴデ; Anand Shankar Tanavde; クリストファー・アンソニー・カミンスキ; Christopher Anthony Kaminski; ラクシュミナラヤナ・カナカメダラ; Kanakamedala Lakshminarayana
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-01-22
Also published as: US9263921B2; CH708322A2; DE102014108696A1; US20150008787A1; CN204244034U

Abstract

【課題】電磁機械の固定子鉄心の部品に圧縮力をかける方法を提供する。
【解決手段】複数の固定子積層部Ａ〜Ｘの第１の端部に隣接して配置された第１のフランジ板２０にワイヤロープ部材３０Ａ〜３０Ｈの第１の端部を取り付けることと、複数の固定子積層部の第２の端部に隣接して配置された第２のフランジ板２２にワイヤロープ部材の第２の端部を取り付けることと、ワイヤロープ部材の第１の端部および第２の端部の少なくとも一方を、第１のフランジ板および第２のフランジ板の少なくとも一方に張り渡すことにより、第１のフランジ板、第２のフランジ板、および複数の固定子積層部に圧縮力をかけることとを含む。
【選択図】図１

Description

本願発明は、電磁機械の固定子鉄心の部品に圧縮力をかける方法、固定子鉄心、および電磁装置に関する。

電磁機械の固定子鉄心は、多数の薄い鋼積層部が大型の円筒体を形成するように積み重ねられることにより構成される。各積層部は、円形の断面を有するとともに円筒体のセグメントをなす。これらの薄い積層部が固定子鉄心として完全性を維持するためには、積み重ねられた積層部の各端部から内向きに圧縮力がかかる必要がある。

公知の機械において、この圧縮力は、固定子の一端部から他端部に延在する複数の剛性鍵棒に加えられる。典型的に、積層部は、ダブテールスロット、すなわち鍵棒上の相対するダブテールまたは類似の特徴的形状に対応した類似の特徴的形状を有する。固定子鉄心の個々の部品は、固定子の各端部にて積み重ねられ、各鍵棒の一端部または両端部にてナットをトルクで締めることにより固定子鉄心に圧縮力が印加される。典型的に、各積層部は、レールの組立枠またはシステムに配置され、圧縮力は、各積層部を設置した後、またはいくつかの積層部を設置した後に印加される。

米国特許第７９４６０２８号明細書

本発明の一実施形態は、電磁機械の固定子鉄心の部品に圧縮力をかける方法であって、複数の固定子積層部の第１の端部に隣接して配置された第１のフランジ板にワイヤロープ部材の第１の端部を取り付けることと、複数の固定子積層部の第２の端部に隣接して配置された第２のフランジ板にワイヤロープ部材の第２の端部を取り付けることと、ワイヤロープ部材の第１の端部および第２の端部の少なくとも一方を、第１のフランジ板および第２のフランジ板の少なくとも一方に張り渡すことにより、第１のフランジ板、第２のフランジ板、および複数の固定子積層部に圧縮力をかけることとを含む、方法を提供する。

本発明の別の実施形態は、電磁装置用の固定子鉄心であって、固定子鉄心は、複数の積み重ねられた固定子積層部と、複数の積み重ねられた固定子積層部の第１の端部に隣接する少なくとも１つのフランジ部材と、少なくとも１つのフランジ部材に設けられたワイヤロープ部材とを備え、少なくとも１つのワイヤロープ部材は、張り渡されると、少なくとも１つのフランジ部材に圧縮力をかける、固定子鉄心を提供する。

本発明のさらに別の実施形態は、電磁装置であって、複数の積み重ねられた固定子積層部と、複数の積み重ねられた固定子積層部の第１の端部に隣接する少なくとも１つのフランジ部材と、少なくとも１つのフランジ部材に設けられたワイヤロープ部材とを備え、少なくとも１つのワイヤロープ部材は、張り渡されると、少なくとも１つのフランジ部材に圧縮力をかける、電磁装置を提供する。

本発明の上述または他の特徴は、本発明の種々の実施形態を示す添付図面を併用した本発明の種々の態様についての以下の詳細な説明からよりよく理解されよう。

本発明の一実施形態に係る固定子鉄心の軸方向側面図である。本発明の一実施形態に係る固定子鉄心の径方向断面図である。本発明の他の実施形態に係る固定子鉄心の詳細な径方向部分断面図である。本発明の他の実施形態に係る固定子鉄心の詳細な径方向部分断面図である。本発明のいくつかの実施形態で用いられるワイヤロープ部材の部分概略図である。本発明のいくつかの実施形態で用いられるワイヤロープ部材の概略断面図である。本発明のいくつかの実施形態で用いられるワイヤロープ部材の概略断面図である。本発明のいくつかの実施形態で用いられるワイヤロープ部材および取付け装置の垂直断面図である。図８の上面図である。本発明の一実施形態に係る方法のフローチャートである。

本発明の図面は、原寸に比例するものではないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的態様のみを示すことが意図されたものであり、本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。図面において、同様の要素には同様の符号を付す。

本発明の実施形態は、剛性鍵棒の代わりに可撓性ワイヤロープを用いて固定子鉄心を組み立てる方法、このような固定子鉄心を組み立てるためのシステム、およびこのような方法またはシステムを用いて組み立てられた固定子鉄心を含む。

図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態に係る固定子鉄心１００の概略側面図を示す。ここで、固定子鉄心１００は、一対のフランジ板２０および２２の間に配置された積層体１０を含み、積層体１０は、積み重ねられた複数の積層部Ａ〜Ｘを有する。典型的には、積層部Ａ〜Ｘは、薄型の絶縁された鋼板を有し、その鋼板の数は、固定子鉄心１００が置かれる適用先に応じて何百または何千にも達する。フランジ板２０および２２の材料は、典型的には、鋼またはアルミニウムであるが、他の材料が用いられてもよい。

複数のワイヤロープ部材３０Ａ〜３０Ｈは、第１のフランジ板２０から第２のフランジ板２２に延在する。ワイヤロープ部材に含まれる材料は、いくつであってもよく、その例として、固形金属ワイヤ、ねじれ金属ワイヤまたは編組金属ワイヤ、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維などが挙げられる。本発明のいくつかの実施形態によれば、ワイヤロープ部材は、固形金属芯または編組金属芯に巻かれた複数の編組金属素線から構成されるワイヤロープを含む。他の材料も当然あり得るが、本明細書で用いる「ワイヤロープ部材」という語は、複数の積み重ねられた積層部に圧縮力を加えることのできる可撓性ワイヤのことを広く指すことが意図されている。

図２は、積層部Ａの平面に沿った、図１の固定子鉄心１００の断面図である。図２に示すように、積層部Ａは、複数のセグメントＡ１〜Ａ８を含む。図２では、積層部Ａは８つのセグメントを有するものとして示されているが、当業者であれば、採用するセグメント数はいくつであってもよいことを認識するであろう。組み立てられた際、セグメントＡ１〜Ａ８は、図示しない固定子巻線を包含するための複数のスロット１４を備えた中心孔１２を形成する。

複数のワイヤロープ部材３０Ａ〜３０Ｐは、積層部Ａの周囲に配置される。図２に示すように、積層部Ａの各セグメントは、その外面に沿って２つのワイヤロープ部材を含むが、このことは必須ではない。ワイヤロープ部材はいくつ採用してもよく、ワイヤロープ部材全体のいずれかの部分が積層部Ａの各セグメントに隣接して配置される。

図３は、本発明の別の実施形態に係るセグメントＡ１およびＡ２の部分詳細図である。ここで、各セグメントを代表するセグメントＡ１は、ワイヤロープ部材３０Ａおよび３０Ｂをそれぞれ内部に配置可能な通路１６Ａおよび１６Ｂを備える。いくつかの実施形態において、通路１６Ａおよび１６Ｂは、ワイヤロープ部材３０Ａおよび３０Ｂの直径より大きい開口をそれぞれ含む。他の実施形態では、通路１６Ａおよび１６Ｂは、それぞれ、ワイヤロープ部材３０Ａおよび３０Ｂが隣接的に積み重ねられた固定子鉄心の積層部に通され得るようにワイヤロープ部材３０Ａおよび３０Ｂの直径よりも大きい開口を含む。

他の実施形態では、図４に示すように、ワイヤロープ部材３０Ａおよび３０Ｃは、セグメントＡ１およびＡ２において、軸方向の穴２６Ａおよび２６Ｃにそれぞれ通されてもよい。軸方向の穴２６Ａおよび２６Ｃは、固定子鉄心内に均一の圧縮応力を作り出すように位置決めされる。本発明のいくつかの実施形態は、図３および図４両方の特徴を含み得ることを当業者であれば認識するであろう。

図１〜４に示すような本発明の実施形態は、固定子鉄心１００（図１）の組立てにおいて有用であり得る。たとえば、ワイヤロープ部材内のプレストレスは、固定子鉄心の組立ての種々の段階中および／または後続する固定子鉄心の支持枠内への設置中に調整されてもよい。このように張力を調整することで、固定子鉄心の積層部の積み重ねおよび／または組み立てられた固定子鉄心の動きを助けることができる。

図５および図６は、本発明の種々の実施形態に係るワイヤロープ部材を示す図である。図５は、複数の編組ワイヤ素線３１〜３６を含むワイヤロープ部材３０の側面図である。図６は、ワイヤロープ部材３０の径方向断面図であり、中央ワイヤ素線３７の周囲に配置されたワイヤ素線３１〜３６を示す。いくつかの実施形態によれば、素線３１〜３６は、接触摩擦を改善するために、丸みを帯びた面ではなく平坦化された面を含んでいてもよい。

図７は、任意の絶縁層３８を含むワイヤロープ部材３０の径方向断面図である。絶縁層３８に含まれる材料は、いくつであってもよく、その例として、ゴム、ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ樹脂などが挙げられる。絶縁層３８は、ワイヤ素線３１〜３６のフレッチングを減少させるものであるが、このフレッチングというのは、フランジ板２０および２２、または固定子鉄心の積層部に接触した場合に起こり得る。なお、絶縁層３８は、ワイヤロープ部材３０に取り付けられてもよく、または、本発明のいくつかの実施形態によれば、絶縁層３８は、ワイヤロープ部材３０が絶縁層３８の内部を通過するようにワイヤロープ部材３０を包囲してもよい。

図８は、本発明の一実施形態に係るフランジ板２０の垂直断面図である。説明を簡単にするため、ワイヤロープ部材およびフランジ板２０の相互作用を、ワイヤロープ部材３０Ｈについてのみ記載する。フランジ板２０は、ワイヤロープ部材３０Ｈが通過可能な円錐形状の通路４０Ｈを備える。通路４０Ｈは、通路４０Ｈ内にワイヤロープ部材３０Ｈを固定するロック機構を含んでいてもよい。図８に示すように、このようなロック機構は、ワイヤロープ部材３０Ｈを圧縮し通路４０Ｈ内に固定するように適合させた複数のくさび形部材４２Ｈおよび４４Ｈを含む。くさび形部材４２Ｈおよび４４Ｈは、ワイヤロープ部材３０Ｈと接触するための第１の面および通路４０Ｈの壁に接触するための第２の面を含む。くさび形部材４２Ｈおよび４４Ｈは、その名が示すとおり、狭端部および広端部を備える。ワイヤロープ部材３０Ｈは、通路４０Ｈを通過してワイヤロープ部材３０Ｈを引っ張ること、すなわち、くさび形部材４２Ｈおよび４４Ｈの狭端部から広端部へと引っ張ることにより通路４０Ｈ内で張り渡してもよい。

図９は、通路４０Ｈを備えたフランジ板２０の部分上面図である。ここで、３つのくさび形部材４２Ｈ、４４Ｈ、および４６Ｈは、ワイヤロープ部材３０Ｈを通路４０Ｈ内に制止している。

上述のようなワイヤロープ部材を採用した固定子鉄心は、従来の鍵棒固定子鉄心に比べて多数の利点を提供する。ワイヤロープは、たとえば、鍵棒よりも高く典型的には２５０ｋｓｉよりも大きい破壊強度を有している。結果として、鍵棒を用いる場合よりも大きな圧縮力を積み重ねられた積層部にかけることができる。

また、ワイヤロープ部材を固定したり張り渡したりする際に用いる装置および技術は、いくつであってもよい。たとえば、ワイヤロープ部材を張り渡すために市販されている商用装置は種々存在する。このような装置を用いて、ワイヤロープ部材を固定子鉄心の縦軸に沿ってフランジ板および積層部から離れるように引っ張ることにより、固定子鉄心の一端部または両端部からワイヤロープ部材を張り渡してもよい。

また、鍵棒を用いても固定子鉄心を圧縮することはできないが、ワイヤロープを用いれば、複数の積層部およびそのセグメントを事前に組み立てることが可能になる。このような事前組立てにより、組立てに要する時間およびコストを大幅に減少させることができる。

図１０は、本発明の一実施形態に係る方法を示すフローチャートである。Ｓ１では、複数の積み重ねられた固定子積層部の第１の端部に隣接する第１のフランジ板にワイヤロープ部材を取り付ける。Ｓ２では、複数の積み重ねられた固定子積層部のそれぞれに沿った通路にワイヤロープ部材を任意で挿入してもよい。Ｓ３では、複数の積み重ねられた固定子積層部の第２の端部に隣接する第２のフランジ板にワイヤロープ部材を取り付ける。Ｓ４では、第１のフランジ板および第２のフランジ板の少なくとも一方に対してワイヤロープ部材を張り渡し、それにより複数の積み重ねられた固定子積層部に圧縮力が印加される。

本明細書の用語は、特定の実施形態のみを説明する目的で用いられ、開示内容を限定することが意図されたものではない。本明細書では、単数形は、文脈上明確に示されていない限り、同時に複数形を含むことが意図されている。さらに、本明細書においては、「備える」および／または「含む」といった語は、指定された特徴、完全体、工程、処理、要素、および／または部品の存在を示すが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、工程、処理、要素、部品、および／またはその群の存在または追加を排除するものではないことが理解されよう。

本明細書は、例を用いて本発明を開示するものであり、最良の形態を含むとともに、当業者であれば誰であれ本発明を実践できるように記載されている。本発明の実践には、あらゆる装置またはシステムを作製および使用することや、あらゆる関連する方法または組み込まれた方法を実行することが含まれる。本発明の特許可能な範囲は、「特許請求の範囲」に規定されているが、当業者が思いつく他の例も含んでいるかもしれない。このような他の例は、「特許請求の範囲」における文字通りの表現と同じ構造的要素、または等価であるが「特許請求の範囲」の文字通りの表現とはわずかに差異を有する構造的要素を含む場合において、「特許請求の範囲」の範囲を超えないことが意図されている。

１００固定子鉄心
１０積層体
Ａ〜Ｘ積層部
２０、２２フランジ板
３０Ａ〜３０Ｐワイヤロープ部材
Ａ１〜Ａ８セグメント
１２中心孔
１４スロット
１６Ａ〜１６Ｃ通路
２６Ａ、２６Ｃ軸方向の穴
３１〜３６編組ワイヤ素線
３７中央ワイヤ素線
３８任意の絶縁層
４０Ｈ通路
４２Ｈ、４４Ｈ、４６Ｈくさび形部材

Claims

電磁機械の固定子鉄心の部品に圧縮力をかける方法であって、
複数の固定子積層部の第１の端部に隣接して配置された第１のフランジ板にワイヤロープ部材の第１の端部を取り付けることと、
前記複数の固定子積層部の第２の端部に隣接して配置された第２のフランジ板に前記ワイヤロープ部材の第２の端部を取り付けることと、
前記ワイヤロープ部材の前記第１の端部および前記第２の端部の少なくとも一方を、前記第１のフランジ板および前記第２のフランジ板の少なくとも一方に張り渡すことにより、前記第１のフランジ板、前記第２のフランジ板、および前記複数の固定子積層部に圧縮力をかけることと
を含む、方法。
前記取付けは、前記第１のフランジ板内の第１の通路または前記第２のフランジ板内の第２の通路に前記ワイヤロープ部材の前記第１の端部または前記第２の端部を挿入することを含む、請求項１記載の方法。
前記ワイヤロープ部材の前記第１の端部および前記第２の端部の少なくとも一方は、前記第１の通路および前記第２の通路の少なくとも一方内に前記ワイヤロープ部材を制限する固定装置を備える、請求項２記載の方法。
前記固定装置は、前記ワイヤロープ部材と接触する第１の面および前記第１の通路または前記第２の通路の壁と接触する第２の面を有する少なくとも１つのくさび形部材を備える、請求項３記載の方法。
前記張り渡しは、前記くさび形部材の狭端部から前記くさび形部材の広端部へと前記ワイヤロープ部材を引っ張ることを含む、請求項４記載の方法。
前記第１の通路および前記第２の通路の少なくとも一方は、前記ワイヤロープ部材を制限する固定装置を備える、請求項１記載の方法。
前記固定装置は、前記ワイヤロープ部材に接触する第１の面および前記第１の通路または前記第２の通路の壁に接触する第２の面を有する少なくとも１つのくさび形部材を備え、
前記張り渡しは、前記くさび形部材の狭端部から前記くさび形部材の広端部へと前記ワイヤロープ部材を引っ張ることを含む、請求項６記載の方法。
前記ワイヤロープ部材は、金属ワイヤ、ワイヤロープ、および編組ワイヤロープからなる群より選択される、請求項１記載の方法。
前記固定子鉄心の長さに沿って配置される通路に前記ワイヤロープ部材を挿入することをさらに含む、請求項１記載の方法。
電磁装置用の固定子鉄心であって、
前記固定子鉄心は、
複数の積み重ねられた固定子積層部と、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の第１の端部に隣接する少なくとも１つのフランジ部材と、
前記少なくとも１つのフランジ部材に設けられたワイヤロープ部材と
を備え、
前記少なくとも１つのワイヤロープ部材は、張り渡されると、前記少なくとも１つのフランジ部材に圧縮力をかける、固定子鉄心。
前記少なくとも１つのフランジ部材は、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の前記第１の端部に隣接する第１のフランジ部材と、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の第２の端部に隣接する第２のフランジ部材と
を備える、請求項１０記載の固定子鉄心。
前記ワイヤロープ部材は、前記第１のフランジ部材および前記第２のフランジ部材の両方に設けられ、張り渡されると、前記ワイヤロープ部材は、前記第１のフランジ部材および前記第２のフランジ部材の両方に前記圧縮力をかける、請求項１１記載の固定子鉄心。
前記少なくとも１つのフランジ部材は、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の前記第１の端部に隣接する第１のフランジ部材と、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の第２の端部に隣接する第２のフランジ部材と
を備える、請求項１０記載の固定子鉄心。
前記ワイヤロープ部材は、前記複数の積み重ねられた固定子積層部のそれぞれに沿った通路内に延びる、請求項１３記載の固定子鉄心。
前記ワイヤロープ部材の第１の端部および第２の端部の少なくとも一方は、前記ワイヤロープ部材を前記少なくとも１つのフランジ部材に固定するロック機構を備える、請求項１０記載の固定子鉄心。
前記ワイヤロープ部材は、前記複数の積み重ねられた固定子積層部を囲んで円周方向に配置された複数のワイヤロープ部材を備える、請求項１０記載の固定子鉄心。
前記ワイヤロープ部材は、金属ワイヤ、ワイヤロープ、編組ワイヤロープ、ポリエチレン繊維、およびナイロン繊維からなる群より選択される、請求項１０記載の固定子鉄心。
前記複数の積み重ねられた固定子積層部のそれぞれの長さに沿って配置された通路をさらに備える、請求項１０記載の固定子鉄心。
複数の積み重ねられた固定子積層部と、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の第１の端部に隣接する少なくとも１つのフランジ部材と、
前記少なくとも１つのフランジ部材に設けられたワイヤロープ部材と
を備え、
前記少なくとも１つのワイヤロープ部材は、張り渡されると、前記少なくとも１つのフランジ部材に圧縮力をかける、電磁装置。
前記少なくとも１つのフランジ部材は、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の前記第１の端部に隣接する第１のフランジ部材と、
前記複数の積み重ねられた固定子積層部の第２の端部に隣接する第２のフランジ部材と
を備え、
前記ワイヤロープ部材は、前記複数の積み重ねられた固定子積層部を囲んで円周方向に配置された複数のワイヤロープ部材を含み、前記複数のワイヤロープ部材のそれぞれは、前記第１のフランジ部材および前記第２のフランジ部材に設けられ、前記第１のフランジ部材および前記第２のフランジ部材に前記圧縮力をかける、請求項１９記載の電磁装置。