JP6645923B2 - 回転電機の組立システムおよび製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、回転電機の組立システムおよび製造方法に関する。

固定子鉄心は、発電機などの回転電機の中で最も重量がある部品である。この固定子鉄心は、全体として円筒構造を有しており、扇形状の電磁鋼板を互い違いに積層し、軸方向に沿って圧力（プレス圧力）を印加して一体化されている。一体化された固定子鉄心は、発電機のステータフレーム内に取り付けられる。

発電機を発電プラント（現地）へ据付けるにあたり、重量による輸送制限や現地組立の要求から、一部の電磁鋼板を工場などで接着剤等で一体化してそれぞれ作成した鉄心ブロックを複数現地に輸送し、現地で複数の鉄心ブロックを一体化するように組立てることにより固定子鉄心を最終的に一体化して製造する方法が検討、実施されている。

また、ステータフレーム内に中央レールを設置し、このレール上を、鉄心ブロックを保持した輸送装置が移動することにより発電機固定子鉄心を組立てる方法や、鉄心ブロックと系合されるステータフレームのリブをステータフレームの機外まで延長し、このリブをレールとして鉄心ブロックを保持した輸送装置が移動することにより固定子鉄心を組立てる方法などがある。

米国特許第７３０２７５４号明細書 米国特許第７６５３９８６号明細書

上述した方法では、鉄心ブロックの輸送や鉄心ブロックに加える軸方向の圧力のための反力をレールから得ることができないため、鉄心ブロックとリブとの間の摩擦が大きくなると鉄心ブロックの輸送が困難になる。

このため、鉄心ブロックとリブとの間の隙間を大きくすることや、鉄心ブロックとリブとの間に潤滑性のあるパットを挿入する必要がある。

このように鉄心ブロックとリブ間の隙間が大きくすると、運転中の回転電機ロータの電磁吸引力による振動によって鉄心とリブとの間にアークが発生する危険性があり、また、鉄心輸送後の鉄心ブロックの位置調整作業や、鉄心ブロックを固定する作業も必要となる。

また、鉄心ブロック組立工程中に軸方向の圧力を印加することができないため、鉄心ブロックの絶縁皮膜や接着剤が経年的に劣化し、鉄心ブロックを全数挿入した後にリブやスルーボルトにより鉄心を締付ける場合は鉄心ブロック接触面の面精度により軸方向の圧力が不均一となり、鉄心のゆるみが生じやすくなる。この鉄心のゆるみは、鉄心ブロックとステータコイルの振動位相差によりステータコイル絶縁層の摩耗が生じ、ステータコイルの地絡が発生する危険性がある。

本発明が解決しようとする課題は、良好な組立性を有し、回転電機固定子を確実に組み立てることができる回転電機の組立システムおよび回転電機の製造方法を提供することである。

実施形態における回転電機の組立システムは、ステータフレームの中空部へ挿入されて固定可能な芯棒と、前記芯棒への係合により前記軸方向の位置が固定されかつ当該係合の解除により前記軸方向に移動可能となるように前記芯棒にそれぞれ軸方向位置を違えて取り付けられる前部ユニットおよび後部ユニットと、前記前部ユニットと前記後部ユニットとの軸方向の距離を調整可能に構成された伸縮手段と、前記前部ユニットに対して所定の位置に配置可能であり、前記ステータフレームの内側に配置される回転電機固定子を構成する鉄心ブロックを支持可能な鉄心ブロック支えとを有する。

実施形態における回転電機の製造方法は、内部に中空部を有するステータフレームを軸方向に沿って配置するステータフレーム配置ステップと、前記中空部に前記軸方向に沿って芯棒を挿入して固定する芯棒固定ステップと、前記ステータフレームの内側に配置される回転電機固定子を構成する鉄心ブロックを前記芯棒に対する所定の半径方向位置に位置決めして当該芯棒に沿って前記軸方向に輸送する鉄心ブロック輸送ステップと、前記輸送ステップで前記ステータフレームの位置側の所定の軸方向位置に輸送された鉄心ブロックに対し、前記芯棒からの反力により前記軸方向の圧力を印加する押圧ステップと、を有する。

本発明によれば、良好な組立性を有し、回転電機固定子を確実に組み立てることができる。

実施形態における回転電機の組立システムの、鉄心ブロック挿入時における周方向断面図。 実施形態における回転電機の組立手順の一例を示すフローチャート。 実施形態における回転電機の組立システムの、芯棒挿入時における周方向断面図。 実施形態における回転電機の組立システムの、鉄心ブロック支持時における周方向断面図。 実施形態における回転電機の組立システムの、鉄心ブロックプレス時における周方向断面図。 実施形態における回転電機の組立システムの、芯棒引き抜き時における周方向断面図。

以下、実施形態について図面を用いて説明する。
以下に、回転電機のステータフレームを、軸方向を水平にして設置した場合の、ステータフレームへの鉄心ブロックの挿入、組立例について説明する。
図１は、実施形態における回転電機の組立システムの、特に固定子の鉄心組立時の鉄心ブロック挿入時における周方向断面図である。図２は、実施形態における回転電機の特に固定子鉄心の組立手順の一例を示すフローチャートである。図３は、実施形態における回転電機の組立システムの、芯棒挿入時における周方向断面図である。
実施形態における回転電機は、中空のステータフレーム９と、ステータフレーム９内、すなわちステータフレーム９の中空部に配置される回転電機固定子を備える。回転電機固定子は、電磁鋼板を積層して一体化された円筒部品であり、ステータフレーム９の機外（以下、単に機外と称することがある）から内部（以下、単に内部と称することがある）へ挿入される複数の鉄心ブロック１を備える。ステータフレーム９の内径側には、円周方向に取付けられ、鉄心ブロック１の外径側と係合可能なリブ２が設けられており、回転電機固定子の鉄心ブロック１は、このリブ２に係合することでステータフレーム９内に配置される。

そして、実施形態における回転電機固定子の鉄心組立システムは、複数の鉄心ブロック１を尺取り移動により所定の位置まで挿入するとともに、この挿入した複数の鉄心ブロック１に軸方向に沿った圧力を加える機能を有する鉄心組立装置３を有する。

鉄心組立装置３は、この鉄心組立装置３をステータフレーム９内に配置してリブ２に係合させたときの、鉄心ブロック１の挿入方向（ステータフレーム９の機外から内部に向かう軸方向）における前部に配置される前部ユニット３ａ、および、この前部ユニット３ａに対し上記の挿入方向における後部に配置される後部ユニット３ｂを有する。前部ユニット３ａおよび後部ユニット３ｂはそれぞれ、後述する芯棒７に取り付けられて軸方向に移動可能に構成される。前部ユニット３ａは、鉄心ブロック１を所定の位置に移動させる際に鉄心ブロック１を支える鉄心ブロック支え６、および、リブ２と着脱可能に係合するとともに鉄心ブロック１を軸方向に均一な圧力で押圧可能な係合ユニット３ｃが着脱可能に構成される。なお、これらの鉄心ブロック支え６および係合ユニット３ｃについては、単一の構成によりの両者の機能を備えるようなユニットとしても構わない。この場合、さらに前部ユニット３ａ、鉄心ブロック支え６、および係合ユニット３ｃを共通化し、単一のユニットにより前部ユニット３ａ、鉄心ブロック支え６、および係合ユニット３ｃのそれぞれの機能を実現する構成することも可能である。すなわち、鉄心ブロック支え６および係合ユニット３ｃは、前部ユニット３ａに対して所定の位置に配置可能に構成されていれば別体であっても一体であっても構わない。

鉄心組立装置３における径方向中央部には芯棒７を軸方向に沿って通すための空間が設けられており、この鉄心組立装置３をステータフレーム９内に配置した状態で、芯棒７を鉄心組立装置３の中央部分に通しながら軸方向に沿ってステータフレーム９の機外から内部に鉄心ブロック１を挿入することができる。

鉄心組立装置３は伸縮機構４を含む。この伸縮機構４の構成は後述する。また、鉄心ブロック１をステータフレーム９内に挿入するための反力を得るため、または、ステータフレーム９内に挿入した鉄心ブロック１に軸方向の圧力を加えるための反力を得るために、鉄心組立装置３は、係合ユニット３ｃをリブ２に係合させた状態でステータフレーム９の周方向に移動可能なプレート５を含む。プレート５は、前部ユニット３ａおよび後部ユニット３ｂにそれぞれ設けられる。

プレート５は、ステータフレーム９の内径側を向くように前部ユニット３ａに取り付けられ、ステータフレーム９の径方向中央部における内径側に突出可能である前部プレート５ａと、ステータフレーム９の内径側を向くように後部ユニット３ｂに取り付けられ、ステータフレーム９の径方向中央部における内径側に突出可能である後部プレート５ｂとに区分される。鉄心組立装置３の中央部に芯棒７を通した状態で、これらの前部プレート５ａや後部プレート５ｂをステータフレーム９の内径側に突出させることで、芯棒７に引っ掛ける（係合させる）ことができる。前部プレート５ａや後部プレート５ｂが芯棒７に引っ掛けられて係合した係合状態では、前部ユニット３ａや後部ユニット３ｂは芯棒７に対する軸方向の位置が固定される。一方、前部プレート５ａや後部プレート５ｂが芯棒７に引っ掛けられずに係合が解除された係合解除状態では、前部ユニット３ａや後部ユニット３ｂは芯棒７に対して軸方向に移動可能となる。

伸縮機構４は、鉄心組立装置３の前部ユニット３ａと後部ユニット３ｂとを軸方向に沿って連結する機構である。また、伸縮機構４は、内部の図示しない油圧ジャッキのポンプの伸縮、シリンダの回転力を図示しないスライド機構の動力に変換し、この動力を利用して、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の軸方向距離、すなわち、前部ユニット３ａと後部ユニット３ｂの間の軸方向の相対的な距離を調整可能である。

鉄心組立装置３の芯棒７は、ステータフレーム９の中空部にステータフレーム９の軸方向に挿入可能であり、ステータフレーム９内に挿入された状態で、例えばステータフレーム９の外部に設けられた図示しない治具などによって、位置決めされ固定可能な構成を備える。また、芯棒７は、鉄心ブロック１を支えた鉄心ブロック支え６や係合ユニット３ｃをステータフレーム９内へ挿入するための反力や、鉄心ブロック１に加えられる上記の軸方向の圧力を加えるための反力を得るため、トラス構造や表面の凹凸、あるいはレールなどを有する。なお、芯棒７のステータフレーム９の内部（中空部）への位置決めと固定のために鉄心組立装置３をもう一組用意し、ステータフレーム９の軸方向の一端側に設けられた一方の鉄心組立装置３により芯棒７の位置決めと固定を行ない、ステータフレーム９の軸方向の他端側に設けたもう一方の鉄心組立装置３により鉄心ブロック１の輸送や軸方向への押圧を行なうように構成とすることもできる。

鉄心組立装置３の係合ユニット３ｃをリブ２に係合させた状態で、前部プレート５ａは、ステータフレームの９の軸方向に沿ってステータフレームの９の機外からステータフレームの９の内部に挿入する芯棒７、または、この挿入によりステータフレームの９の内部における鉄心ブロック１を挿入したときの中空部に相当する位置に設置された芯棒７に着脱可能に係合する。

また、係合ユニット３ｃをリブ２に係合させた状態で、後部プレート５ｂは、上記のように挿入する、または中空部に設置された芯棒７に着脱可能に係合する。ただし、係合位置は、前部プレート５ａと芯棒７との係合位置に対して、鉄心ブロック１の挿入方向（図１における矢印の方向）に沿った後方の位置である。

すなわち、前部ユニット３ａおよび後部ユニット３ｂは、それぞれ前部プレート５ａおよび後部プレート５ｂを介して芯棒７に係合可能（着脱可能）に構成されており、それぞれ、芯棒７に係合した状態（着状態）では芯棒７に対する軸方向の位置が固定され、芯棒７への係合が解かれた状態（脱状態）では芯棒７に対する軸方向の位置が固定されず、芯棒７に対して軸方向に移動可能となる。

また、鉄心ブロック１の内径側には、複数の鉄心ブロック１をステータフレーム９の内部に挿入したときの鉄心ブロック１同士を軸方向に沿って係合し、これらの鉄心ブロック１の周方向や半径方向のずれを防止するガイド８が設けられる。すなわち、ガイド８は例えば鉄心ブロック１の軸方向の両端部にそれぞれ設けられた凸部と凹部からなり、鉄心ブロック１を所定の位置に配置したときに、ガイド８の凸部が軸方向に隣接する鉄心ブロック１のガイド８の凹部に係合することにより隣接する鉄心ブロック１の周方向や半径方向のずれが防止される。

また、芯棒７の軸方向断面は、三角形や四角形などの多角形やＨ型などであり、これにより、芯棒７のたわみを低減することができる。

次に、実施形態における回転電機の製造方法のうち、特に固定子の鉄心の組立方法を図２を参照して説明する。まず、図３に示すように、軸方向が水平方向となるようにして配置したステータフレーム９の内周のリブ２に鉄心組立装置３の係合ユニット３ｃを取付ける（Ｓ１）。これにより鉄心組立装置３がステータフレーム９に固定される。以降、ステータフレーム９を、軸方向が水平方向となるようにして配置した場合について説明するが、これに限らず、ステータフレーム９を、軸方向が垂直方向となるようにして配置、つまり起立させて配置してもよい。

そして、芯棒７の少なくとも先端部付近をステータフレーム９内の鉄心組立装置３の径方向中央部に通して、この通した部分が径方向における前部プレート５ａの位置から内径側に延長した位置と重なるようにした状態で、鉄心組立装置３は、内部の伸縮機構４を稼動させる。
伸縮機構４を稼動させた初期状態では、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで伸ばした状態であるとする。この状態では、鉄心組立装置３は、前部プレート５ａ、後部プレート５ｂを前部ユニット３ａ、後部ユニット３ｂからステータフレーム９の内径側に突出させていないとする。

そして、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂを後部ユニット３ｂからステータフレーム９の内径側に突出させて、この後部プレート５ｂを芯棒７に引っ掛け、この芯棒７から反力を得た状態で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで縮める。

これにより、鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向に沿って輸送され、後部プレート５ｂが引っ掛かっている芯棒７は、上記の縮めた距離だけ、ステータフレーム９の機外からステータフレーム９内に向かって輸送される。

この輸送ののち、芯棒７をさらに輸送するために、鉄心組立装置３は、前部プレート５ａを内径側に突出させた上で、後部プレート５ｂを芯棒７から離して内径側に突出させないようにした上で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで一旦伸ばす。

そして、上記と同様に、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂを後部ユニット３ｂからステータフレーム９の内径側に突出させて、後部プレート５ｂを芯棒７に引っ掛け、かつ、前部プレート５ａを芯棒７から離して内径側に突出させないようにした上で、芯棒７から反力を得た状態で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで縮める。

これにより、鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向に沿ってさらに輸送され、後部プレート５ｂが引っ掛かっている芯棒７は、上記の縮めた距離だけ、ステータフレーム９の機外からステータフレーム９内に向かってさらに輸送される。

このようにして、芯棒７との係合対象を前部プレート５ａ（前部ユニット３ａ）と後部プレート５ｂ（後部ユニット３ｂ）との間で入れ替えながら、伸縮機構４の伸縮による前部プレート５ａ（前部ユニット３ａ）と後部プレート５ｂ（後部ユニット３ｂ）との間の軸方向の相対距離の調節を繰り返す尺取り移動により、芯棒７をステータフレーム９の機外からステータフレーム９内に挿入することができる（Ｓ２）。この状態で、芯棒７はステータフレーム９の内部（中空部）において位置決めされる。上述の通り、この位置決めはステータフレーム９の外部に設けられた図示しない治具により行なってもよく、あるいは、鉄心組立装置３により位置決めを行ない、以下のステップ（特に図２のＳ３からＳ９）をもう一組用意した鉄心組立装置３によりステータフレーム９の軸方向の反対側から行なってもよい。

図４は、実施形態における回転電機の組立システムの、鉄心ブロック支持時における周方向断面図である。
芯棒７がステータフレーム９内の所定の位置まで挿入された後、鉄心組立装置３の係合ユニット３ｃをリブ２から取り外してステータフレーム９の機外に取り出し、この機外にて係合ユニット３ｃを前部ユニット３ａから取り外し、図４に示すように、前部ユニット３ａに鉄心ブロック支え６を連結することができる。

上述の通り、鉄心ブロック支え６は、実施形態の鉄心組立装置３を用いて鉄心ブロック１をステータフレーム９内の所定の軸方向位置に移動させる（輸送する）際に鉄心ブロック１を支えるために用いられる治具であり、前部ユニット３ａに着脱可能（連結可能）に構成されている。すなわち、鉄心ブロック１は、鉄心ブロック支え６を介して前部ユニット３ａに支持されていることとなる。

鉄心ブロック支え６（および鉄心ブロック支え６が取り付けられる前部ユニット３ａ）により、鉄心ブロック１は芯棒７に対して所定の半径方向に位置決めされる。そして、前部ユニット３ａとともに鉄心ブロック支え６が芯棒７に対する軸方向に移動することにより、鉄心ブロック１が芯棒７に沿って軸方向に輸送される。前部プレート５ａまたは後部プレート５ｂが芯棒７に引っ掛かっている状態での鉄心組立装置３の外径は、鉄心ブロック１の内径以下である。これにより、ステータフレーム９における軸方向のいずれの方向からも鉄心組立装置３の前部ユニット３ａに鉄心ブロック支え６を連結することができる。

鉄心ブロック支え６は、ステータフレーム９の円周方向に取付けられた、軸方向への凸部としてのボルト１０などのガイド係合部を有する。また、鉄心ブロック１は、ステータフレーム９の円周方向に形成された、軸方向への凹部としてのガイド８を有する。鉄心ブロック支え６のボルト１０などのガイド係合部を鉄心ブロック１のガイド８に連結することで、鉄心組立装置３の前部ユニット３ａが鉄心ブロック支え６を介して鉄心ブロック１を支持することができる。これにより、鉄心組立装置３の前部ユニット３ａにより鉄心ブロック１を支持して鉄心ブロック１を半径方向に位置決めし、この鉄心ブロック１の姿勢をステータフレーム９内で維持することができる（Ｓ３）。

上記の通り、鉄心ブロック１はその外周側がステータフレーム９の内径側に設けられているリブ２と係合するように構成されている。鉄心ブロック１がリブ２と係合するため、鉄心ブロック支え６のボルト１０などのガイド係合部により鉄心ブロック支え６に対して鉄心ブロック１を周方向および径方向に支えることができれば、鉄心ブロック支え６をリブ２と係合する構成としなくても構わない。なお、鉄心ブロック支え６をリブ２と係合するように構成し、鉄心ブロック支え６にさらに後述する鉄心ブロック１の軸方向の押圧機能を持たせることで、鉄心ブロック支え６と係合ユニット３ｃを共通化させることも可能である。

次に、図１のように、鉄心組立装置３が芯棒７上を尺取り移動することで、鉄心ブロック１をステータフレーム９内の所定の位置に挿入することについて説明する。
当初は、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで伸ばした状態であるとする。

この状態で、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂを芯棒７から離してステータフレーム９の内径側に突出させなくするとともに、前部プレート５ａをステータフレーム９の内径側に突出させた上で、この前部プレート５ａを芯棒７に引っ掛け、この芯棒７から反力を得る。

この反力を得た状態で、鉄心組立装置３は、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａ（前部ユニット３ａ）と後部プレート５ｂ（後部ユニット３ｂ）との間の距離を所定の長さまで一旦縮める。これにより鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向に沿って輸送される。この縮めたのち、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂをステータフレーム９の内径側に突出させて芯棒７に引っ掛け、この芯棒７から反力を得る。

この反力を得た状態で、鉄心組立装置３は、上記のように芯棒７に引っ掛けていた前部プレート５ａを芯棒７から離してステータフレーム９の内径側に突出させなくした上で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで伸ばす。これにより、鉄心組立装置３の前部ユニット３ａが鉄心ブロック１の挿入方向に沿って輸送され、上記の伸ばした距離だけ、鉄心ブロック支え６に支持される鉄心ブロック１がステータフレーム９内に輸送されることになる。

この輸送ののち、鉄心ブロック１をさらに輸送するために、鉄心組立装置３は、上記のように、前部プレート５ａを内径側に突出させた上で、後部プレート５ｂを芯棒７から離して内径側に突出させないようにした上で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで一旦縮める。そして、上記と同様に、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂを後部ユニット３ｂからステータフレーム９の内径側に突出させて、後部プレート５ｂを芯棒７に引っ掛け、かつ、前部プレート５ａを芯棒７から離して内径側に突出させないようにした上で、芯棒７から反力を得た状態で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで伸ばす。これにより、鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向に沿ってさらに輸送され、上記の伸ばした距離だけ、鉄心ブロック支え６に支持される鉄心ブロック１がステータフレーム９内にさらに輸送されることになる。

このようにして、芯棒７との係合対象を前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間で入れ替えながら、伸縮機構４の稼働による前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離の伸縮を利用して鉄心ブロック１をステータフレーム９の機外からステータフレーム９内の所定の位置まで挿入（移動）することができる（Ｓ４）。

挿入された鉄心ブロック１に取り付けられたガイド８の前方（鉄心ブロック１の挿入方向における前部に近い側）には、鉄心ブロック１から軸方向に突出する凸部が形成されている。また、すでに挿入された鉄心ブロック１に取付けられたガイド８の後部（鉄心ブロック１の挿入方向における後部に近い側）には軸方向に沿った凹部が形成されている。つまり、ステータフレーム９内に新たに挿入した鉄心ブロック１のガイド８の凸部を、この新たに挿入した鉄心ブロック１に隣接し、すでにステータフレーム９内に挿入された他の鉄心ブロック１のガイド８の凹部に係合させることでガイド同士を連結し、鉄心ブロック１同士のずれを防止することができる（Ｓ５）。

図５は、実施形態における回転電機の組立システムの、鉄心ブロックプレス時における周方向断面図である。
図５のように、鉄心ブロック１がステータフレーム９内に新たに１つ挿入された後、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂをステータフレーム９の内径側に突出させて芯棒７から反力を得た状態で、伸縮機構４の稼働により、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで伸ばす。これにより、鉄心組立装置３の前部ユニット３ａが鉄心ブロック１の挿入方向に沿って輸送され、芯棒７からの反力により上記の挿入された鉄心ブロック１に軸方向の圧力を加えることができる（Ｓ６）。また、ここで挿入した鉄心ブロック１が２つ目以降に挿入した鉄心ブロック１である場合には、この挿入した鉄心ブロック１のガイド８の凸部が、すでにステータフレーム９内に挿入された他の鉄心ブロック１のガイド８の凹部に係合する。

この挿入した鉄心ブロック１へのプレス処理の完了後、鉄心ブロック支え６と現時点で最後にステータフレーム９内に挿入した鉄心ブロック１のガイド８とを連結しているボルト１０を分解することで、現時点で最後にステータフレーム９内に挿入した鉄心ブロック１と鉄心ブロック支え６とを切り離す。これにより、鉄心組立装置３と鉄心ブロック１とを切り離す（Ｓ７）。

次に、鉄心組立装置３は、上記のように芯棒７に引っ掛けていた後部プレート５ｂを芯棒７から離してステータフレーム９の内径側に突出させなくするとともに、前部プレート５ａをステータフレーム９の内径側に突出させて芯棒７から反力を得る。この反力を得た状態で、鉄心組立装置３は、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の距離まで一旦伸ばす。これにより鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向と逆の方向に沿って輸送される。

この輸送ののち、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂをステータフレーム９の内径側に突出させて、芯棒７から反力を得る。この反力を得た状態で、鉄心組立装置３は、前部プレート５ａを芯棒７から離してステータフレーム９の内径側に突出させなくした上で、伸縮機構４を稼働させて前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を縮める。これにより、鉄心組立装置３の前部ユニット３ａが鉄心ブロック１の挿入方向と逆の方向に沿って輸送される。

上述のように、芯棒７との係合対象を前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間で入れ替えながら、伸縮機構４の稼働による前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離の伸縮を利用して、鉄心組立装置３をステータフレーム９内から機外まで戻すことができる（Ｓ８）。上記のＳ３からＳ８までの手順を、ステータフレーム９内への挿入対象の複数の鉄心ブロック１をステータフレーム９内の所定位置まですべて挿入するまで繰り返す。

図６は、実施形態における回転電機の組立システムの、芯棒引き抜き時における周方向断面図である。
鉄心の組立完了後、つまり、ステータフレーム９内への挿入対象の複数の鉄心ブロック１をステータフレーム９内の所定位置まですべて挿入した後、鉄心ブロック支え６を前部ユニット３ａから取り外し、この前部ユニット３ａに鉄心組立装置３の係合ユニット３ｃを連結し、図６のように、係合ユニット３ｃにより鉄心ブロック１に軸方向の圧力を印加してステータフレーム９の内周のリブ２に係合させることで、回転電機固定子をステータフレーム９に固定する（Ｓ９）。

上記の係合された状態では、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さに縮めた状態であるとする。この状態で、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂをステータフレーム９の内径側に突出させて芯棒７に引っ掛け、この芯棒７から反力を得る。

この反力を得た状態で、鉄心組立装置３は、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さに伸ばす。

これにより、これにより鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向と逆の方向に沿って輸送され、この後部プレート５ｂが引っ掛かっている芯棒７は、上記の伸ばした距離だけ、ステータフレーム９内からステータフレーム９の機外に向かって引き抜かれる。

この引き抜かれたのち、芯棒７をさらに機外に向かって引き抜くために、鉄心組立装置３は、前部プレート５ａを内径側に突出させた上で、後部プレート５ｂを芯棒７から離して内径側に突出させないようにした上で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで一旦縮める。

そして、上記と同様に、鉄心組立装置３は、後部プレート５ｂを後部ユニット３ｂからステータフレーム９の内径側に突出させて、後部プレート５ｂを芯棒７に引っ掛け、かつ、前部プレート５ａを芯棒７から離して内径側に突出させないようにした上で、芯棒７から反力を得た状態で、伸縮機構４を稼働させて、前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離を所定の長さまで伸ばす。

これにより、鉄心組立装置３の後部ユニット３ｂが鉄心ブロック１の挿入方向と逆の方向に沿ってさらに輸送され、この後部プレート５ｂが引っ掛かっている芯棒７は、上記の伸ばした距離だけ、ステータフレーム９内からステータフレーム９の機外に向かってさらに引き抜かれる。

このように、芯棒７との係合対象を前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間で入れ替えながら、伸縮機構４の稼働による前部プレート５ａと後部プレート５ｂとの間の距離の伸縮を利用して、芯棒７をステータフレーム９の機外に引き抜くことができる（Ｓ１０）。

以上のように、実施形態における回転電機の組立システムによれば、回転電機固定子を確実に組み立てることができ、良好な組立性を実現することができる。特に、鉄心ブロックとリブと間の隙間が狭い回転電機の鉄心組立を可能にし、運転中の電磁振動による鉄心とリブとの間のアークの発生やステータフレームに対する鉄心のゆるみを低減することができる。

なお、図２のステップＳ６に相当する、鉄心ブロック１をステータフレーム９内の所定の位置に輸送（移動）した後の鉄心ブロック１への軸方向の圧力の印加（プレス）については、実施形態で示したように鉄心ブロック１の輸送に用いた鉄心ブロック支え６を用いて行なう形態のほか、鉄心ブロック１をステータフレーム９内の所定の位置に輸送（移動）した後に、前部ユニット３ａから鉄心ブロック支え６を取り外し、代わりに前部ユニット３ａに係合ユニット３ｃを連結して図２のステップＳ９と同様な手順で行なってもよい。この場合、鉄心ブロック１を新たにステータフレーム９内に挿入するたびに鉄心ブロック１を係合ユニット３ｃにより十分に押圧（プレス）することができるので、最終的なステップＳ９での回転電機固定子のステータフレーム９への固定作業を省力化することが可能となる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…鉄心ブロック、２…リブ、３…鉄心組立装置、４…伸縮機構、５…プレート、６…鉄心ブロック支え、７…芯棒、８…ガイド、９…ステータフレーム、１０…ボルト。

Claims (6)

1. ステータフレームの中空部へ軸方向に挿入されて固定可能な芯棒と、
   前記芯棒への係合により前記軸方向の位置が固定されかつ当該係合の解除により前記軸方向に移動可能となるように前記芯棒にそれぞれ軸方向位置を違えて取り付けられる前部ユニットおよび後部ユニットと、
   前記前部ユニットと前記後部ユニットとの軸方向の距離を調整可能に構成された伸縮手段と、
   前記前部ユニットに対して所定の位置に配置可能であり、前記ステータフレームの内側に配置される回転電機固定子を構成する鉄心ブロックを支持可能な鉄心ブロック支えと、
   を備えたことを特徴とする回転電機の組立システム。
2. 前記前部ユニットに対して所定の位置に配置可能であり、前記鉄心ブロックに軸方向の圧力を印加可能な係合ユニット、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の組立システム。
3. 前記係合ユニットは、前記ステータフレームの内側に設けられたリブに係合可能に構成される
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の組立システム。
4. 内部に中空部を有するステータフレームを軸方向に沿って配置するステータフレーム配置ステップと、
   前記中空部に前記軸方向に沿って芯棒を挿入して固定する芯棒固定ステップと、
   前記ステータフレームの内側に配置される回転電機固定子を構成する鉄心ブロックを前記芯棒に対する所定の半径方向位置に位置決めして当該芯棒に沿って前記軸方向に輸送する鉄心ブロック輸送ステップと、
   前記鉄心ブロック輸送ステップで前記ステータフレームの位置側の所定の軸方向位置に輸送された鉄心ブロックに対し、前記芯棒からの反力により前記軸方向の圧力を印加する押圧ステップと、
   を備えることを特徴とする回転電機の製造方法。
5. 前記鉄心ブロック輸送ステップは、
   前記鉄心ブロックが支持されるとともに前記芯棒に対して軸方向に移動可能な前部ユニット、および前記前部ユニットに連結されるとともに前記芯棒に対して前記軸方向に移動可能な後部ユニットをそれぞれ前記芯棒に取り付けるユニット取り付け工程と、
   前記前部ユニットおよび前記後部ユニットの一方の前記芯棒に対する軸方向位置を固定した状態で、前記前部ユニットおよび前記後部ユニットの他方の前記芯棒に対する軸方向位置を移動させるユニット移動工程と、
   を備えることを特徴とする請求項４記載の回転電機の製造方法。
6. 前記押圧ステップでの前記反力は、前記前部ユニットおよび前記後部ユニットの一方の前記芯棒に対する軸方向位置を固定した状態で、前記前部ユニットおよび前記後部ユニットの他方の前記芯棒に対する軸方向位置を移動させようとすることにより発生させることを特徴とする請求項５記載の回転電機の製造方法。