(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を始動するための励磁機であって、
励磁機のロータ軸と、
励磁機のロータ軸に取り付けられた断熱層と、
ホイールハブを有するダイオードホイールより成り、ダイオードホイールのホイールハブは励磁機のロータ軸上の断熱層上で、それと当接するように、締り嵌めにより取り付けられており、断熱層は、励磁機のロータ軸上の、軸とダイオードホイールとの間の、電気的絶縁が不要な箇所に位置し、また断熱層の充分な断熱効果により、ダイオードホイールを加熱すると、ロータ軸と、ダイオードホイールとの間に充分な温度差が得られ、励磁機を損傷することなくダイオードホイールをロータ軸から容易に取り外すことができる励磁機。
【請求項２】
断熱層は、締り嵌めによりダイオードホイールのハブが取り付けられる励磁機のロータ軸の少なくとも一部を取り囲むように、その部分に接合され、励磁機のロータ軸は積極的な停止部を有し、ダイオードホイールは積極的な停止部と当接する位置にある請求項１の励磁機。
【請求項３】
断熱層は、ダイオードホイールのハブが当接する積極的な停止部の少なくとも一部の上にも位置する請求項２の励磁機。
【請求項４】
断熱層はガラス材より成って、高い圧縮荷重に耐えることが可能であり、励磁機のロータ軸と、ダイオードホイールのホイールハブとはそれぞれ金属材料により形成されている請求項３の励磁機。
【請求項５】
ダイオードホイールから断熱層にかかる圧力は断熱層の最小圧縮降伏強度より小さく、締り嵌めは、励磁機が所定の最大過速度状態で動作する際ダイオードホイールを励磁機のロータ軸と接触関係に維持する少なくとも最小の締り嵌め状態である請求項１の励磁機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、発電業界に関し、さらに詳細には、発電機のブラシなし励磁機の分野に関する。
【０００２】
【発明の背景】
発電業界では、発電機の始動に、例えばブラシなし励磁機のような励磁機を用いることが当業者によく知られている。図１に示すように、従来型のブラシなし励磁機１０は、ホイールハブ１４を備えたダイオードホイール１２が励磁機のロータ軸１５に取り付けられたものである。ダイオードホイール１２はまた、図示のような電気的絶縁部分Ｂを有する。ダイオードホイール１２は、ロータ軸１５上に取り付けられると、その軸及びそのノッチまたは積極的な停止部１６との間で堅い締り嵌め状態となる。しかしながら、ロータ軸１５からのダイオードホイール１２の取り外しは、時間と高いコストのかかる困難な作業であり、その際、巻線、並列リング、ロータ軸１５、ダイオードホイール１２または励磁機の他の部分に損傷を与える可能性がある。動作時の摩擦及び加熱と、ロータ軸１５とダイオードホイール１２との締り嵌めとにより、共に鍛造合金鋼で形成されたロータ軸１５及びダイオードホイール１２のホイールハブ１４の金属材料は特に堅い締り嵌め状態で保持または接合する傾向がある。堅い締り嵌め状態により、ダイオードホイール１２をロータ軸１５から取り外すには、ダイオードホイール１２と、励磁機のロータ軸１５との間に充分な温度差を与える必要がある。例えば、所望の温度差が得られるようにダイオードホイール１２を高温に加熱し、ダイオードホイール１２の内径部を急冷し、大きいトン数のジャッキを用いて取り外すことが可能である。しかしながら、ロータ軸１５が薄いため、上述したように励磁機１０の種々の部分に損傷を与えることなく所望の温度差を得ることは困難である。
【０００３】
【発明の概要】
上記の点に鑑み、本発明は、発電機を始動するための励磁機であって、 励磁機のロータ軸と、 励磁機のロータ軸に取り付けられた断熱層と、ホイールハブを有するダイオードホイールより成り、ダイオードホイールのホイールハブは励磁機のロータ軸上の断熱層上で、それと当接するように、締り嵌めにより取り付けられており、断熱層は、励磁機のロータ軸上の、軸とダイオードホイールとの間の、電気的絶縁が不要な箇所に位置し、また断熱層の十分な断熱効果により、ダイオードホイールを加熱すると、ロータ軸と、ダイオードホイールとの間に充分な温度差が得られ、励磁機を損傷することなくダイオードホイールをロータ軸から容易に取り外すことができる励磁機を提供する。
【０００７】
本発明による断熱ダイオードホイールを有する励磁機は、ダイオードホイールをロータ軸から電気的に隔離する必要のない励磁機部分に特に使用すると有利である。換言すれば、本発明により解消される問題点は、断熱の必要性である。また、本発明による断熱ダイオードホイールを有する励磁機は、高い圧縮荷重を取り扱えるだけでなく、依然として過速度状態でダイオードホイールと、ロータ軸との間に最小の締り嵌め状態を維持できるという利点を有する。
【０００８】
【好ましい実施例の詳細な説明】
本発明を、好ましい実施例を示す添付図面を参照して、以下に詳説する。しかしながら、本発明は多種多様な態様で実施可能であり、図示の実施例に限定されると理解されるべきではない。これらの実施例は、説明の完全を期すためであり、当業者に本発明の範囲を完全に伝えるためのものである。本願において、同一の参照番号、プライム符号及びダブルプライム符号をつけた部分は、変形例における同じ構成要素を示すものである。
【０００９】
図２は、本発明による、ダイオードホイール２５がロータ軸３０に互いに断熱状態で取り付けられた励磁機２０を示す。図２−３に最もよく示すように、例えば、ブラシなし励磁機のような励磁機２０は、励磁機のロータ軸３０と、ロータ軸３０に取り付けられた断熱層４０と、ホイールハブ２６を備えたダイオードホイール２５とを有する。ロータ軸３０と、ダイオードホイールのホイールハブ２６とは、鍛造合金鋼のような金属材料で形成するのが好ましい。当業者であればわかるように、ロータ軸３０は薄いものであるため、本発明に利用しないと、励磁機の巻線、並列リングまたは励磁機２０の他の部分に損傷を与えることなしにダイオードホイール２５を取り外すための所望の温度差を得ることは困難または不可能である。ダイオードホイール２５のホイールハブ２６は、好ましくは、励磁機のロータ軸３０上の断熱層４０の上で、それと当接するように、ロータ軸３０に締り嵌めにより取り付けられている。断熱層４０は、励磁機のロータ軸３０上において、好ましくは、軸３０と、ダイオードホイール２５との間の、電気的絶縁が不要な箇所に位置する。ここで注目すべき点は、励磁機２０、特にダイオードホイール２５の他の部分２３は電気的絶縁材料を含むことである。
【００１０】
例えば、断熱層４０はガラス材料で形成可能であり、ダイオードホイールのホイールハブ２６が締り嵌めにより取り付けられるロータ軸３０の少なくとも一部の周りで、それと接合させるのが有利である。図４の別の実施例に示すように、ロータ軸３０’は、例えばノッチまたは肩部のような積極的な停止部３２’を設けるのが有利であり、励磁機２０’のダイオードホイール２５’はこの積極的な停止部３２’と当接するように配置される。断熱層４５は、好ましくは、ダイオードホイールのホイールハブ２６’が当接する積極的な停止部３２’の少なくとも一部の上にも位置する。
【００１１】
さらに、ガラス材を含む断熱層４０は、好ましくは、高い圧縮荷重に耐える能力と備えるのが好ましい。断熱層４０は最小圧縮降伏強度を有し、ダイオードホイール２５から断熱層４０にかかる圧力は断熱層４０の最小圧縮降伏強度より小さく、締り嵌めは、所定の最大過速度状態での励磁機２０の動作時に、ダイオードホイール２５を励磁機のロータ軸３０と接触状態に維持する少なくとも最小の締り嵌め状態であるのが好ましい。所定の最大過速度状態は、好ましくは、励磁機のロータ軸３０の定格動作速度の１５乃至２５パーセントの範囲、例えば２０％であるのが好ましい。
【００１２】
図２−６に示すように、本発明は、また、励磁機２０のロータ軸３０に締り嵌めにより取り付けられたダイオードホイール２５を取り外す方法を提供する。恐らく図６に最もよく示すように、この方法５０は、断熱層４０が配設された、例えば鍛造合金鋼より成る励磁機のロータ軸３０上に、例えば収縮により取り付けられた、例えば鍛造合金鋼より成るダイオードホイール２５を、ロータ軸３０からの取り外しを促進する所望の温度に加熱するステップ（５１）を含むと有利である。例えば、多くの使用例において、この温度は（他の部分または構成要素はそれより低い温度になる）、励磁機２０のこれら他の部分または構成要素に対する損傷を防止するように、１５０℃よりも低い値であるのが好ましい。励磁機のロータ軸３０はまた、ダイオードホイールのホイールハブ２６がロータ軸３０上をさらに延びるのを防止するために、例えばノッチまたは肩部のような積極的な停止部３２を備えるのが有利であり、断熱層４５（図４を参照）もまた、ダイオードホイールのホイールハブ２６’が当接する積極的な停止部３２’の少なくとも一部の上に位置する。
【００１３】
ダイオードホイールの取り外し方法に関連する、本発明の目的の１つは、ダイオードホイール２５を、取り外す目的で充分に膨脹させるに必要な、あるいは所望の温度に加熱することである。ロータ軸３０の加熱は不要である。しかしながら、ダイオードホイール２５はロータ軸３０上にあるため、この軸も同様に加熱される。また、この加熱方法は、軸が加熱される度合に影響を与える可能性がある。断熱層４５を用いると、励磁機の残りの構成要素が保護され、計測器によりその温度をモニターして、１５０℃に制限することが可能である。ダイオードホイール２５は、励磁機の他の構成要素が１５０℃を超えない範囲で、できるだけ高い温度に加熱することができる。ダイオードホイール２５は、１５０℃に制限する必要はなく、取り外しのためにはダイオードホイール２５をできるだけ高温に加熱するのが望ましい。
【００１４】
この方法はまた、液状冷却剤を用いて励磁機のロータ軸３０を周囲の空気温度より低い温度に急冷、例えば冷却するステップ（５２）を含む。液状冷却剤としては水が好ましいが、当業者に知られた他の冷却剤を用いてもよい。この方法はさらに、励磁機のロータ軸３０を急冷または冷却（５２）する時、断熱層４０によりダイオードホイール２５から励磁機のロータ軸３０への熱伝達を遅延させ、ダイオードホイール２５へ力または圧力を加えて（５３）、ダイオードホイール２５をロータ軸３０から取り外すステップ（５４）を含む。この力または圧力は、当業者であればわかるように、油圧ジャッキまたは他の工具により印加することが可能であり、ダイオードホイール２５を取り外せる大きさでよい。
【００１５】
この方法はまた、断熱層４０をロータ軸３０上に配設するために、断熱材料、例えばガラス材料の層４０をダイオードホイールのホイールハブの所定の締り嵌め部分に亘ってロータ軸３０上に適用し、断熱材料をこのロータ軸３０に接合し、所定の圧力を加えてこの材料を硬化させ、硬化した材料を例えば、研削、研摩、トリミングなどのような機械加工によりダイオードホイールのホイールハブ２６の内径との間で所望の干渉嵌めが得られるように形成するステップを含む。断熱層４０の最小圧縮降伏強度は、ダイオードホイール２５から断熱層４０にかかる圧力が断熱層４０の最小圧縮降伏強度より小さく、締り嵌めが、所定の最大過速度状態での励磁機２０の動作時、ダイオードホイール２５をロータ軸３０と接触状態に維持するための少なくとも最小の締り嵌め状態となるように選択しなければならない。上述したように、所定の最大過速度状態は、励磁機２０のロータ軸３０の所定の定格速度より約１０乃至２０％高い範囲（例えば、２０％高い値）であるのが好ましい。
【００１６】
変形例として、例えば、本発明は、ブラシなし励磁機２０のロータ軸３０に締り嵌めにより取り付けられたダイオードホイール２５（恐らく、図５−６に最もよく示されている）を取り外す方法を提供する。この方法は、好ましくは、励磁機のロータ軸３０上に、例えば、収縮により取り付けられたダイオードホイール２５を、ブラシなし励磁機２０の各部を実質的に損傷する温度より低い温度に加熱し、好ましくは、断熱層４０を用いて、ダイオードホイール２５から励磁機のロータ軸３０への熱伝達を遅延させるステップを含む。この方法はまた、励磁機のロータ軸を急冷し、ダイオードホイール２５に力を加えてホイールをロータ軸３０から取り外すステップを含むことができる。上述した他の方法及び特長をこの方法により加えることも可能である。本発明の多数の変形例及び他の設計変更は、添付図面を参照して以上の説明を読めば当業者が想到できるものであろう。従って、本発明は図示説明した特定の実施例に限定されず、変形例及び設計変更は頭書の特許請求の範囲に含まれるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、従来技術のダイオードホイールを備えた励磁機の一部を示す断面図である。
【図２】  図２は、本発明の第１の実施例による、断熱ダイオードホイールがロータ軸に取り付けられた励磁機の断片的側立面図である。
【図３】  図３は、本発明の第１の実施例による、励磁機のロータ軸に取り付けられた断熱ダイオードホイールの部分断面図である。
【図４】  図４は、本発明の第２の実施例による、励磁機のロータ軸に取り付けられた断熱ダイオードホイールの部分断面図である。
【図５】  図５は、本発明に従って、ダイオードホイールを断熱層を取り付けた励磁機のロータ軸から取り外す態様を示す断片的な斜視図である。
【図６】  図６は、本発明に従って励磁機のダイオードホイールを取り外す方法を示す概略的流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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