(57)【要約】      （修正有）【課題】電動機械のスロットからコイルを取り外すための方法及び装置を提供すること。【解決手段】ターンテーブル５３０を有するベースフレーム５１０と、滑動可能装着プラットフォーム５５２を介してターンテーブル５３０上に装着されるよう構成された垂直セクション５５０とを備えた装置が提供される。垂直セクション５５０は、該垂直セクション５５０を上方及び下方に移動させるよう構成されたテーパ付きウェッジを有する。ターンテーブル５３０は、少なくとも３６０度回転するよう構成され、垂直セクション５５０は、ターンテーブル５３０の回転中心に対して半径方向に移動するよう構成されている。【選択図】図５
2014011953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターンテーブルを有するベースフレームと、
滑動可能装着プラットフォームを介して前記ターンテーブル上に装着されるよう構成された垂直セクションと
を備える装置であって、前記垂直セクションが、該垂直セクションを上方及び下方に移動させるよう構成されたテーパ付きウェッジを有し、前記ターンテーブルが、少なくとも３６０度回転するよう構成され、前記垂直セクションが、前記ターンテーブルの回転中心に対して半径方向に移動するよう構成されている、装置。
【請求項２】
ターンテーブルを有するベースフレームと、
滑動可能装着プラットフォームを介して前記ターンテーブル上に装着されるよう構成された垂直セクションと
を備える装置であって、前記垂直セクションが、該垂直セクションを上方及び下方に移動させるよう構成されたテーパ付きウェッジを有し、該テーパ付きウェッジが、ウェッジベース面と第１の角度を形成する第１の面と、前記ウェッジベース面に対して第１の角度よりも大きい第２の角度を形成する第２の面とを有し、前記ターンテーブルが、少なくとも３６０度回転するよう構成され、前記垂直セクションが、前記ターンテーブルの回転中心に対して半径方向に移動するよう構成されている、装置。
【請求項３】
前記ベースフレームが更に、該ベースフレームの上部レールに沿った可変配置を行うよう構成された複数の支持ポストを含む、請求項１又は請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記複数の支持ポストが、電動機械の一部を支持するよう構成されている、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記テーパ付きウェッジが更に、二重テーパ付きウェッジを含み、該二重テーパ付きウェッジが、ウェッジベース面と第１の角度を形成する第１の面と、前記ウェッジベース面に対して第２の角度を形成する第２の面とを有する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
第１の角度が、約３度〜約１０度の間であり、第２の角度が、約１５度〜約３５度の間である、請求項５記載の装置。
【請求項７】
第１の角度が約６度であり、第２の角度が約２０度である、請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記テーパ付きウェッジが更に、フランジとウェブ部とを含む、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記フランジ及び前記ウェブ部が、ほぼＴ字型に形成される、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記垂直セクションが更に、
前記テーパ付きウェッジを支持するよう構成されたウェッジ取付部と、
前記ウェッジ取付部に接続され、前記垂直セクションの少なくとも一部に沿って前記ウェッジ取付部を上方及び下方に移動させるよう構成された１以上ののジャッキネジと、
を更に含む、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記垂直セクションが更に、
前記１以上ののジャッキネジに接続されたギアボックスに接続されるモータを含む、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
電動機械のステータコアにおいてステータコイルを取り外す方法であって、
ステータコアを支持するよう構成されたベースセクションと垂直セクションとを有する装置を提供するステップと、
前記ステータコアを前記ベースセクション上に配置して、前記垂直セクションの少なくとも一部が前記ステータコアの内部にあるようにするステップと、
前記垂直セクションに接続されたウェッジをステータスロットと整列させるステップと、  前記ウェッジを前記ステータスロットに沿って駆動して前記ステータコイルを取り外すステップと
を含む、方法。
【請求項１３】
前記整列ステップが更に、
前記ベースセクション上でターンテーブルを回転させ、前記垂直セクションに接続された滑動可能装着プラットフォームを滑動させて前記ウェッジを前記ステータスロットと整列させるステップを含む、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される方法及び装置は、全体的に、電動機械のスロットのコイルの取り外しに関する。より具体的には、本方法及び装置は、スロットからコイルを取り外すためのウェッジ（くさび）型部材の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なモータは、固定されたステータ内で回転する電機子から構成される。ステータは、スタックされた絶縁鉄積層体のコアと、該コア内のスロットを充填する絶縁銅伝導体の巻線（又はコイル）とを含む。一部の実施形態において、巻線（又はコイル）は、スロット内に真空加圧含浸（ＶＰＩ）される。この方法は、極めて堅牢な設置方法をもたらす。残念ながら、ＶＰＩ法はまた、巻線の取り外しが難しく、問題を生じる可能性がある。
【０００３】
モータは様々な理由から故障する場合がある。１つの典型的な原因は、ステータ巻線の絶縁劣化である。この劣化は、モータの繰り返される過熱、一時的な過剰加熱（３つの電気相のうちの１つが失われることによって生じる場合がある）、又はモータへの浸水によって引き起こされる可能性がある。通常は、ステータ巻線の絶縁破壊による故障は、コアに損傷を与えることがなく、コアが回収され、古い巻線を注意深く取り外される場合には、巻き直す（その後、再使用する）ことができる。
【０００４】
ステータからの巻線を取り外す１つの公知の方法は、巻線の端部にストラップ又はチェーンを取り付け、巻線を引き寄せて取り外すことを含む。この手法は、「均一な」引き寄せを常に保証することはできないので、コアに損傷を与える可能性がある。巻線を引き寄せるのに使用されるチェーン又はストラップはまた、過剰応力によって破断する可能性があり、これは、場合によっては近くにいる作業者にとって危険な状態をもたらす恐れがある。別の公知の方法は、大型オーブンを利用して巻線を加熱し「焼き切る」ことである。この手法は、環境に対する懸念があり、大量のエネルギーを使用する。加えて、必要となる高温もまた、ステータコアに悪影響を及ぼし、巻き直すことができる回数が少なくなる。
【０００５】
コアに損傷を与えることなく、スロットから巻線を取り外すのにより安全で、環境に優しく、損傷が少なく、且つより経済的な方法が見つかることが望ましいことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７８１８８７２号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の１つの態様において、ターンテーブルを有するベースフレームと、滑動可能装着プラットフォームを介してターンテーブル上に装着されるよう構成された垂直セクションとを備えた装置が提供される。垂直セクションが、該垂直セクションを上方及び下方に移動させるよう構成されたテーパ付きウェッジを有する。ターンテーブルは、少なくとも３６０度回転するよう構成され、垂直セクションが、ターンテーブルの回転中心に対して半径方向に移動するよう構成されている。
【０００８】
本発明の別の態様において、ターンテーブルを有するベースフレームと、滑動可能装着プラットフォームを介してターンテーブル上に装着されるよう構成された垂直セクションとを備えた装置が提供される。垂直セクションは、該垂直セクションを上方及び下方に移動させるよう構成されたテーパ付きウェッジを有する。テーパ付きウェッジは、ウェッジベース面と第１の角度を形成する第１の面と、ウェッジベース面に対して第２の角度を形成する第２の面とを有する。第２の角度は第１の角度よりも大きい。ターンテーブルは、少なくとも３６０度回転するよう構成され、垂直セクションは、ターンテーブルの回転中心に対して半径方向に移動するよう構成されている。
【０００９】
本発明の更に別の態様において、電動機械のステータコアにおいてステータコイルを取り外す方法が提供され、本方法は、ステータコアを支持するよう構成されたベースセクションと垂直セクションとを有する装置を提供するステップと、ステータコアをベースセクション上に配置して、垂直セクションの少なくとも一部がステータコアの内部にあるようにするステップと、垂直セクションに接続されたウェッジをステータスロットと整列させるステップと、ウェッジをステータスロットに沿って駆動して前記ステータコイルを取り外すステップとを含む。整列ステップは更に、ベースセクション上でターンテーブルを回転させ、垂直セクションに接続された滑動可能装着プラットフォームを滑動させてウェッジをステータスロットと整列させるステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電動機械の側断面図。
【図２】図１に示す電動機械の正面図。
【図３】ステータプレート積層体の端面図。
【図４】ステータプレート積層体の一部の拡大図。
【図５】本発明の１つの態様による、ステータコイルを取り外すのに用いることができる装置の斜視図。
【図６】本発明の１つの態様による、ステータコイルを取り外すのに用いることができる装置の側面図。
【図７】本発明の１つの態様による、ステータコイルを取り外すのに用いることができるウェッジの部分簡易図。
【図８】本発明の１つの態様による、ステータコイルを取り外すのに用いることができるウェッジの正面図。
【図９】本発明の１つの態様による、装置のべースフレーム上及び垂直セクションの周りに配置されたステータコアの１つの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の１以上のの特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。本発明の種々の実施形態の要素について紹介する際に、単数形で記載したものは、要素の１以上のが存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。動作パラメータの実施例は、開示された実施形態の他のパラメータだけに限定されない。加えて、本発明の「１つの実施形態」、「１つの態様」、又は「ある実施形態」もしくは「ある態様」という表現は、記載した特徴を同様に組入れた付加的な実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。
【００１２】
電動機械は、機械エネルギーを電気エネルギーに、又は電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機械として定義される。従って、モータ及び発電機は、電動機械の非限定的な実施例である。
【００１３】
図１は、モータ及び／又は発電機を備えることができる電動機械１０の側断面図を示す。図２には、電動機械１０の正面図が示されている。電動機械１０の１つの非限定的な実施例は、ほぼ円筒形の外側ケーシング１２と、該外側ケーシング１２内に同軸に固定され且つ同軸ボア１６を有するほぼ円筒形のステータ１４とを含む。ロータ１８は、ケーシング１２の前部及び後部にて好適な軸受２０ａ、２０ｂによって支持されてボア１６内で軸方向に延び、ボア軸の周りで回転運動をする。図示の特定の実施例において、ロータ１８のシャフト部２２は、電動機械１０の前端シールド２４から軸方向に延び、シャフト部２２の前部から特定の距離を軸方向に切り欠いた凹部から半径方向外向きに突出するキー２６を有することができる。キー２６は、負荷又は駆動部材（図示せず）に切り込まれた対応のキー溝内にシャフト部２２をロックする役割を果たし、この負荷又は駆動部材に対する回転駆動力は、電動機械１０によって供給され、又は電動機械１０に入力されることになる。
【００１４】
後端シールド２８は、ケーシング１２及び前端シールド２４と共に、ステータ１４、ロータ１８、及び関連の導電性巻線を収容し保護する役割を果たす。図示の実施例において、機械冷却ファン３０は、後端シールド２８の外側に延びるロータスタブ部３２上に装着され、ケーシング全体に空気流を配向する。
【００１５】
図１に示すように、ステータ１４は、強磁性材料の積層プレート３４のスタックから構成される。積層プレート３４は、対面状にスタックされ、当該技術分野でよく知られた種々の手段の何れかによって共に保持されてコアを形成する。幾つかのスロットがステータ１４の軸方向長さに沿って延び、ボア１６から半径方向に突出する。これらのステータスロットは、ステータ巻線５０（又はステータコイル５０）を収容し、該ステータ巻線は、軸方向端面４８ａ、４８ｂにて末端巻線３６を有し、その一部が図１に示されている。
【００１６】
図１に示すように、ロータ１８のシャフト部２２は、機械ケーシング又はハウジング１２から軸方向に延び、前方軸受２０ａと後方軸受２０ｂとの間でシャフト部２２上に同軸に固定されたロータ積層体４０のスタックを有する。導電性バー４２のセットが、積層体４０の各々の外周付近でロータ１８内に形成された幾つかの軸方向に延びるスロットを貫通している。バー４２は、端部リング４６ａ、４６ｂのセットによりロータ積層スタックの軸方向端部４４ａ、４４ｂにて互いに短絡される。
【００１７】
本明細書では１つの電動機械に対する説明及び寸法が開示されているが、本発明は、種々のタイプ（モータ又は発電機）、異なるサイズ及び異なる比率の機械に対して実施し適用することができる点は理解されるであろう。
【００１８】
図３において、ステータプレート積層体３４は、外径「ＯＤ」を有する強磁性材料の平坦な環状プレートと、一定の内径「ＩＤ」のほぼ円形のボア開口５１とを含む。積層プレート３４は、中間円周５４から半径方向に延びて、ボア開口５１に半径方向に延びる複数の歯状部５６を形成する円周方向に等間隔に配置された複数の（２４の）スロット開口５２を有する。図３の実施形態では、プレート積層体３４は、ボア開口５１がステータ−ロータエアギャップの１つの境界部並びにロータを受けるボアを定めるようなステータ積層体である。各ステータ歯状部５６の幅はＴ１で示される。
【００１９】
スロット開口５２は、対応するスロット開口５２が互いに連通するよう実質的に整列した状態で積層プレート３４の同じものが対面状にスタックされたときに、ステータ１４を軸方向に貫通して延びる１以上ののステータ巻線を収容するために形成される。図１及び２の組み付けられた電動機械１０では、ステータ巻線は、機械１０のｎ（例えば、ｎ＝２、又は４、又は６、その他）個の磁極作動構成に対応するよう配列される。ステータ巻線が外部電源に接続されたときに、磁束は、実質的に整列したエアギャップ周縁部又はスタックされた積層プレート３４に隣接して生成され、ロータ１８の導電性バー４２と相互作用する。
【００２０】
図３の環状積層プレート３４は、中間円周５４とエアギャップ周縁部との間の歯状部５６によって定められる歯状部分を含む。積層プレート３４の残りの部分は、中間円周５４と外周部５９との間で連続し、積層プレート３４のヨーク部６０を定める。
【００２１】
図４は、ステータプレート積層体３４の一部の拡大図である。具体的には、単一のスロット開口５２が隣接する歯状部５６によって囲まれて図示されている。周知のように、口部６２は、機械１０が組み付けられたときに、ステータ巻線５０を形成する個々の伝導体６４を口部６２に通して開口５２内に挿入できるように十分な幅にすることができる。他の実施例では、ステータ巻線５０全体を口部６２に嵌め込むことができる。個々のステータ巻線を電気的に分離するために、巻線絶縁セパレータ６８をステータスロット内に図４に示すように位置付けることができ、ステータスロットの壁に接して位置付けられた絶縁フィルム７０によって、積層体３４が作られる材料との個々の伝導体６４のアーク又は短絡回路形成が阻止される。
【００２２】
図５は、ステータ巻線又はステータコイル５０を取り外すのに用いることができる装置５００の斜視図を示す。装置５００は、２つの主要構成要素、すなわち、ベースフレーム５１０と垂直セクション５５０とを含む。ベースフレーム５１０は、ステータコアを支持し、Ｉビーム、複数の支持ポスト５１４、及び支持面５１６などの支持部材５１２から構成することができる。追加の強化部材５１８を構造上の剛直性のために含めることができる。更に、上部レール５２０は、種々の位置にてポスト５１４を固定するための複数の孔５２２又は他の好適な手段を含むことができる。これによりベースフレーム５１０に調整可能特徴要素が提供され、様々な異なるサイズのステータコアをポスト５１４及びベースフレーム５１０により支持することができるようになる。ベースフレーム５１０はまた、３６０度回転可能なターンテーブル５３０を含むことができる。ターンテーブル５３０はまた、垂直セクション５５０を装着し支持するためのターンテーブル支持レール５３２を含む。
【００２３】
垂直セクション５５０は、滑動可能装着プラットフォーム５５２を含み、ターンテーブル支持レール５３２上に滑動可能に装着される。滑動可能装着プラットフォーム５５２は、垂直セクション５５０をターンテーブル５３０の回転中心点に対して半径方向に移動させることを可能にする。複数の支持コラム５５４は、巻線取り外し作業中に技術者が用いることができる作動プラットフォーム５５６を支持する。垂直コラム５６０は、ウェッジ取付部５６２に装着されるテーパ付きウェッジ（図５には図示していない）を支持する。ウェッジ取付部５６２は、モータ５６６及びギアボックス５６８により駆動される２つのジャッキネジ５６４により垂直セクション５５０を上下するよう駆動される。
【００２４】
図６は、装置５００の側面図を示す。ウェッジ６００は、ウェッジ取付部５６２に固定される。この実施例において、２つのジャッキネジ５６４（図６には１つだけが示されている）は、ウェッジ取付部５６２における雌開口と係合する螺旋ネジ部を有する。ジャッキネジ５６４が回転すると、ウェッジ取付部は、垂直セクション５５０を上下するよう駆動される。図６は、図示方向に面した１つのジャッキネジ５６４を示しているが、垂直セクション５５０の反対側には別のジャッキネジが配置されることになる。しかしながら、限定ではないが、油圧ジャッキ及び空気圧ジャッキのような、ウェッジ６００を上昇及び降下させるあらゆる好適な手段を利用することができる点は理解されたい。
【００２５】
図７は、ウェッジ６００の部分簡易図を示す。ウェッジ６００は、ステータスロットの下面に沿って滑動するベース面７１０を含む。ステータスロットの口部６２は、スロットの上部と呼ばれることになる。ウェッジ６００は、テーパ付きウェッジ、より詳細には、二重テーパ形状を有するテーパ付きウェッジとして設計される。ウェッジ６００の遠位部分は、ベース面７１０と狭い（第１の）角度を形成する第１の面７２０を含む。例えば、非限定的な実施例として、第１の角度７２２は、約３度〜約１０度、又は約６度とすることができる。第２の面７３０は、ベース面７１０に対してより広い（すなわち第２の）角度を形成する。例えば、非限定的な実施例として、第２の角度７３２は、約１５度〜約３５度、又は約２０度とすることができる。この二重テーパ形状により、ステータスロットの底面とステータ巻線との間のウェッジ６００の挿入が容易になると共に、ステータ巻線の口部６２を通したステータスロットから外部への移動が容易になる。更に、ウェッジ６００は、ウェッジのウェブ部７４２の片側又は両側上に配置されたフランジ７４０を含むことができる。ウェブ部７４２は、図７に示すように、フランジ７４０の下方（又はその右側）に延びるウェッジの一部である。
【００２６】
図８は、図７の線８−８から見たウェッジ６００の正面図を示す。本図において、フランジ７４０は、ウェッジ６００の上部に配置され、ウェブ部７４２は、全体的に、フランジ７４０の下方に延びる。フランジ７４０は、ウェブ７４２の一部と共にＴ字型（図示せず）又は逆Ｌ字型（図示せず）を形成することができる。
【００２７】
図９は、ベースフレーム５１０上及び垂直セクション５５０の周りに配置されたステータコア９１０の１つの構成を示す。ポスト５１４は、あらゆる好適な位置及び好適な数で配置され、ステータコア９１０を支持することができる。１つの非限定的な実施例として、４つのポート５１４を用いることができ、各ポスト５１４は、ステータコア９１０の真下に配置することができる。垂直セクション５５０は、ステータコア内部に配置され、半径方向及び円周方向に移動させることができる。この半径方向の「調整機能」により、装置５００は、様々な異なるサイズにされたステータコアと共に用いることが可能となり、円周方向の移動（ターンテーブル５３０を介した）により、垂直セクション５５０をステータコア９１０の周りに位置決めし、ウェッジ６００が各ステータスロットと整列させるようにすることができる。
【００２８】
電動機械のステータコアにおいてステータコイルを取り外すのに提供される方法は、ステータコアを支持するよう構成されたベースセクションと垂直セクションとを有する装置を提供するステップと、ステータコアをベースセクション上に配置して、垂直セクションの少なくとも一部がステータコアの内部にあるようにするステップと、垂直セクションに接続されたウェッジをステータスロットと整列させるステップと、ウェッジをステータスロットに沿って駆動してステータコイルを取り外すステップとを含むことができる。整列ステップはまた、ベースセクション上でターンテーブルを回転させ、垂直セクションに接続された滑動可能装着プラットフォームを滑動させてウェッジをステータスロットと整列させるステップを含むことができる。
【００２９】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３０】
１０  電動機械
１２  ケーシング
１４  ステータ
１６  ボア
１８  ロータ
２０ａ，ｂ  軸受
２２  シャフト
２４  端部シールド
２６  キー
２８  シールド
３０  ファン
３２  ロータスタブ
３４  積層プレート
３６  末端巻線
４０  ロータ積層体
４２  導電性バー
４４ａ，  ｂ  軸方向端部
４６ａ，  ｂ  端部リング
４８ａ，  ｂ  軸方向端面
５０  ステータ巻線
５１  ボア開口
５２  スロット開口
５４  中間円周
５６  歯状部
５８  歯状部分
５９  外周
６０  ヨーク部
６２  口部
６４  個々の伝導体
６８  巻線セパレータ
７０  絶縁フィルム
５００  装置
５１０  ベースフレーム
５１２  支持部材
５１４  支持ポスト
５１６  支持面
５１８  強化部材
５２０  上部レール
５２２  孔
５３０  ターンテーブル
５３２  ターンテーブル支持レール
５５０  垂直セクション
５５２  滑動可能取付プラットフォーム
５５４  支持コラム
５５６  作動プラットフォーム
５６０  垂直コラム
５６２  ウェッジ取付部
５６４  ジャッキネジ
５６６  モータ
５６８  ギアボックス
６００  ウェッジ
７１０  ベース面
７２０  第１の面
７３０  第２の目面
７４０  フランジ
７４２  ウェブ部
９１０  ステータコア
【図１】
2014011953.tif 000003
【図２】
2014011953.tif 000004
【図３】
2014011953.tif 000005
【図４】
2014011953.tif 000006
【図５】
2014011953.tif 000007
【図６】
2014011953.tif 000008
【図７】
2014011953.tif 000009
【図８】
2014011953.tif 000010
【図９】
2014011953.tif 000011