JP5987139B2

JP5987139B2 - 固定子コイルの端部切断装置

Info

Publication number: JP5987139B2
Application number: JP2013051192A
Authority: JP
Inventors: 哲也浜川; 啓吾後藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2014180093A

Description

本発明は、大型の発電機やモータ等の回転電気機器における固定子コイルの端部を効率よく切断する装置に関する。

発電機やモータ等の回転電気機器は、筒状の固定子とその内側で回転する回転子により構成される。固定子は薄板状の磁性材料を積み重ねた積層鉄心の中に銅やアルミニュウム製の多数の固定子コイルが所定間隔で整列して埋め込まれ、各固定子コイルの隣接する両端部は互いに連結されている。この回転電気機器を解体したりオーバーホールする際には、ケーシングの先端部及び後端部の撤去、回転子の軸受部の解体の後、牽引装置により回転子をケーシング外に引っ張り出す。その後、固定子の内側にできた空間に作業員が入って足場を設置し、固定子の端部に露出した固定子コイルの連結部分（通称、エンドコイル）を回転ドリルやバンドソー等の工具を用いて人力により切断し、積層鉄心を抜き出し可能な状態にしてから、吊搬装置等によって積層鉄心のブロックごとに横方向（発電機やモータの軸心方向）に取り出していた。
一方、上記エンドコイルを機械により切断する装置として、例えば特許文献１に、回転電気機器の固定子から回転子を取り出した後、固定子の軸方向を上下にして基盤上に載置し、その基盤上に移動自在に設置される支柱と、その支柱に回転自在に支持された駆動アームと、筒状体の端部（エンドコイル）を切断するために駆動アームに設けられた回転カッターと、駆動アームを回転駆動するための駆動装置を備えた筒状体の端部切断装置が開示されている。

特開２００１-２２５２９６号

上記のように、特許文献１に記載の筒状体の端部切断装置は、固定子の軸方向が上下（すなわち縦）方向に配置された状態で使用されるため、多くの火力・原子力発電所のように回転軸が水平（横向き）のタービンと同軸上に設置された回転電気機器（発電機）に適用する場合、その回転電気機器（発電機）を９０度回転させる必要があるため、多大な労力が掛る問題がある。

そこで本発明では、回転電気機械の向きを横向きのまま解体あるいはオーバーホールするための回転電気機器の固定子コイルの端部切断装置を提供することを課題とする。

すなわち本発明は、水平方向に設置された回転電気機器の固定子コイルの端部を切断する回転切削刃を支持するとともに固定子の半径方向に伸縮可能なアームと、前記アームを固定子の円周に沿って回転させるアーム軸およびアーム回転用モータと、前記アーム軸から前記固定子に向かって放射状に配置される複数の伸縮自在な芯出・固定脚を有することを特徴とする。このように構成することにより、複数の芯出・固定脚を均等に伸ばすことで水平方向に設置された回転電気機器の軸心上に前記アーム軸を設置でき、前記アームをエンドコイルの円周に沿って回転可能となるため、エンドコイルの切削が自動かつ均等に行える。

また、上記切断装置はその構成部品の配置として、アーム、芯出・固定脚、アーム回転用モータの順に配置したことを特徴とする。このように構成することにより、回転電気機器の端部に配置されるエンドコイルと回転切削刃の位置を合わせた際に芯出・固定脚やモータ支持脚を固定子コイルの位置において支持することが可能となる。

また、上記切断装置において前記アーム回転用モータにモータ支持脚を設けたことを特徴とする。このように構成することにより、上記切断装置のうち重量の大きいアーム回転用モータの荷重を支持して姿勢バランスが保たれるとともに、切削時の回転切削刃からの反力を芯出・固定脚とモータ支持脚の２か所で受けることにより回転電気機器の軸心上から前記アーム軸が逸れることを防止できる。

上記のような特徴を有する回転電気機器の固定子コイルの端部切断装置によれば、回転電気機器の固定子を横向き配置のままエンドコイルを切断でき、固定子の解体、オーバーホールを実施できる。

本切断装置を適用する回転電気機器の横断面図。切断時の本切断装置及び回転電気機器を模式的に示す横断面図。本切断装置によるエンドコイルの切断状況を示す正面図。本切断装置を回転電気機器に設置する様子を示す横断面図。切断時の本切断装置及び回転電気機器を模式的に示す横断面図。切断後の積層鉄心の抜き取り作業の様子を示す横断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本切断装置１を適用する回転電気機器５（以下、発電機を例に説明）の横断面図である。発電機５はタービン（図示を省略しているが、図においては発電機５の左側に配置される）と同軸上に、回転軸すなわち回転子３０の中心軸が水平方向の状態で配置されている。通常（運転時）は、回転子３０はフロア１２０に設置される軸受（図示省略）によって支持されているが、解体あるいはオーバーホールの際には、タービン軸との接続を解除した後、回転子３０を牽引装置（図示せず）によってケーシング１０の外側（図で右側）に取り出される。固定子２０の内側下面はほぼフロア１２０と同レベルである。

前記の通り、固定子２０は積層鉄心１４０のブロックが回転軸方向に連結され、その内部に導体である固定子コイル４０を貫通したものが複数、円周方向に３６０度連結されて円筒状の形状となっている。隣接する固定子コイル４０の端部同士を連結した部位であるエンドコイル５０を切断することで、積層鉄心１４０のブロックが取り出し可能となる。

切断装置１は、エンドコイル５０を切断する回転切削刃７０を支持するとともに固定子２０の半径方向に伸縮可能なアーム８０と、前記アーム８０を固定子２０の円周に沿って回転させるアーム軸１５０およびアーム回転用モータ１００と、前記アーム軸１５０から前記固定子２０に向かって放射状に配置される複数の伸縮自在な芯出・固定脚９０を有する。それらの構成部材は図２に示すように、図中左からアーム８０、芯出・固定脚９０、アーム回転用モータ１００の順に配置され、回転切削刃７０がエンドコイル５０の位置にあるとき、芯出・固定脚９０およびモータ支持脚１６０が固定子コイル４０上にあって配置可能となる。なお、アーム回転用モータ１００の回転軸であるアーム軸１５０は、芯出・固定脚９０の根本に位置する円環状部材である芯出・固定脚軸１１０を貫通している。

図３は切断装置１の正面図であり、エンドコイル５０の一部を破断断面図で示している。３本の芯出・固定脚９０がそれぞれ固定子２０を押圧するように均等に伸びることによって、アーム軸１５０が固定子２０の中心軸上に位置するよう設置される。回転切削刃７０はエンドコイル５０を構成する導体６０を切断しながらエンドコイル５０の円周上を回転する。

前記図２に示したように、アーム回転用モータ１００にモータ支持脚１６０を設けたことにより、重量の大きなアーム回転用モータ１００の荷重をバランスよく支えることが可能となるほか、回転切削刃７０から受ける反力を芯出・固定脚１１０とモータ支持脚１６０の２か所で受けることにより、切断装置１の軸芯が固定子コイル４０の軸心から逸れることを防止でき、エンドコイル５０の切削を精度良く行うことができる。

次いで、図４により切断装置１の設置方法を説明する。フロア１２０と固定子２０の内側下面とを架け渡す仮設床１８０を設置し、その上を運搬台車１７０に切断装置１を積載して移動し、回転子３０のあった空間の所定の位置（前記の回転切削刃７０とエンドコイル５０の切断位置が一致する位置）に切断装置１を降ろす。その後、図３に示すように３本の芯出・固定脚９０のアクチュエータ部を伸ばし、それぞれが固定子コイル４０の内面を押圧して切断装置１の軸心が固定子コイル４０の軸心と一致するところで停止する。その後、前記図２に示したように、モータ支持脚１６０のアクチュエータ部を伸ばし、固定子コイル４０の下内面でアーム回転用モータ１００の荷重を支える。

エンドコイル５０の切断作業は、図５に示すように、回転切削刃７０を回転させながらアーム８０をエンドコイル５０の円周上で回転させることで行われる。この際、アーム８０の伸縮とアーム８０の回転を併用しながら切断すると、回転切削刃７０がエンドコイル５０に咬み込むこと無く効率良く切断作業が行える。切断時のエンドコイル５０の切削片や粉塵はが周囲に飛散するのを防止するため、回転切削刃７０とともに移動する吸引装置（図示せず）を設けても良い。

エンドコイル５０が全周に亘って切断されると、積層鉄心１４０の抜き取りが可能となる。図６に示すように、積層鉄心１４０と固定子コイル４０を固定している楔（図示せず）を除去し、それぞれが分離可能な状態にしてから、積層鉄心１４０のブロックごとに牽引装置（図示せず）を用いて水平方向に移動させ、リフト１９０に積載して解体場所から搬出する。

１………切断装置、５………回転電気機器、１０………ケーシング、２０………固定子、３０………回転子、４０………固定子コイル、５０………エンドコイル、６０………導体、７０………回転切削刃、８０………アーム、９０………芯出・固定脚、１００………アーム回転用モータ、１１０………芯出・固定脚軸、１２０………フロア、１４０………積層鉄心、１５０………アーム軸、１６０………転倒防止用脚、１７０………運搬台車、１８０………仮設床、１９０………リフト。

Claims

水平方向に設置された回転電気機器の固定子コイルの端部を切断する回転切削刃を支持するとともに固定子の半径方向に伸縮可能なアームと、前記アームを固定子の円周に沿って回転させるアーム軸およびアーム回転用モータと、前記アーム軸から前記固定子に向かって放射状に配置される複数の伸縮自在な芯出・固定脚を有することを特徴とする固定子コイルの端部切断装置。
前記切断装置はその構成部品の配置として、アーム、芯出・固定脚、アーム回転用モータの順に配置したことを特徴とする請求項１に記載の固定子コイルの端部切断装置。
前記アーム回転用モータにモータ支持脚を設けたことを特徴とする請求項２に記載の固定子コイルの端部切断装置。