(57)【要約】【課題】発電電動機械のスロット（１０６）のための係止ウェッジ（４００）が提供される。【解決手段】係止ウェッジ（４００）は軸線方向に延在する主本体（４０５）を含む。主本体は、上面（４２０）および上面よりも大きな表面積を有する下面（４２５）と、第１の端面（４７０）および第１の端面と反対側の第２の端面（４７５）とを有する。第１および第２の係止スロット（４６０）は、軸線方向で主本体の一部分内に延びる。第１の係止スロットは第１の端面で始まり、第２の係止スロットは第２の端面で始まる。第１の係止部材（６００）は第１の係止スロットに嵌合するように配置され、第２の係止部材（６００）は第２の係止スロットに嵌合するように配置される。第１および第２の係止部材はそれぞれ、第１および第２の係止スロットに挿入されて、係止ウェッジをスロット内で係止することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向（４１０）に延在する、上面（４２０）および前記上面よりも大きな表面積を有する下面（４２５）を有する主本体（４０５）と、
第１の端面（４７０）および前記第１の端面と反対側の第２の端面（４７５）と、
前記軸線方向で主本体の一部分内に延びる、前記第１の端面で始まる第１の係止スロット（４６０）と、
前記軸線方向で主本体の一部分内に延びる、前記第２の端面で始まる第２の係止スロット（４６０）と、
前記第１の係止スロットに嵌合するように配置された第１の係止部材（６００）と、
前記第２の係止スロットに嵌合するように配置された第２の係止部材（６００）とを備え、
前記第１および第２係止部材をそれぞれ前記第１および第２の係止スロットに挿入して、前記係止ウェッジを前記スロット内で係止することができる、発電電動機械のスロット（１０６）用の係止ウェッジ（４００）。
【請求項２】
前記係止ウェッジの側面上に配置された少なくとも一対の突出部（４５０）をさらに備え、
前記少なくとも一対の突出部が前記スロットの一部分に係合する、請求項１記載の係止ウェッジ。
【請求項３】
前記第１および第２の係止スロットが、それらの反対側の表面上に配置され、軸線方向に延在する一対の溝（４６５）をさらに備える、請求項１記載の係止ウェッジ。
【請求項４】
前記第１および第２の係止部材（６００）が、それらの上に配置された、前記一対の溝（４６５）に係合するための一対のレール（６２０）をさらに備える、請求項３記載の係止ウェッジ。
【請求項５】
前記係止ウェッジ（４００）がガラス繊維積層体を含む、請求項１記載の係止ウェッジ。
【請求項６】
前記係止ウェッジ（４００）が約１インチ以上の幅を有する、請求項１記載の係止ウェッジ。
【請求項７】
軸線方向に延在するウェッジ本体（４０５）を有し、前記ウェッジ本体が、上面（４２０）および前記上面よりも大きな表面積を有する下面（４２５）と、第１の端面（４７０）および前記第１の端面と反対側の第２の端面（４７５）とを有する、少なくとも１つの係止ウェッジ（４００）と、
前記ウェッジ本体の少なくとも一部分に配置され、前記第１の端面で始まり、軸線方向に延在する第１の係止スロット（４６０）と、
前記ウェッジ本体の少なくとも一部分に配置され、前記第２の端面で始まり、軸線方向に延在する第２の係止スロット（４６０）と、
前記第１の係止スロットに嵌合するように配置された第１の係止部材（６００）と、
前記第２の係止スロットに嵌合するように配置された第２の係止部材（６００）とを備える、軸線方向（４１０）に延在する少なくとも１つのスロット（１０６）を有する鉄心を備える発電電動機械（１００）。
【請求項８】
前記第１および第２の係止スロット（４６０）が、それらの中に配置され、軸線方向に延在する一対の溝（４６５）をさらに備える、請求項７記載の発電電動機械。
【請求項９】
前記第１および第２の係止部材（６００）が、それらの上に配置された、前記一対の溝に係合するための一対のレール（６２０）をさらに備える、請求項８記載の発電電動機械。
【請求項１０】
前記発電電動機械（１００）が発電機および電動機の少なくとも１つから選択される、請求項７記載の発電電動機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、発電電動機械に関し、より詳細には、発電電動機械のスロット内で巻線を維持するための係止ウェッジ（ｌｏｃｋｉｎｇ  ｗｅｄｇｅ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定子バーまたは回転子巻線としても知られている電機子巻線は、少なくとも一部の既知の発電機では、それらの動作を確認するため定期的に検査される。一部の既知の発電機では、発電機内の固定子ヨークは電機子鉄心を取り囲み、電機子巻線を部分的に封入している。電機子巻線は、電機子に巻かれてループを形成する複数の銅導体から形成される。電機子巻線は、動作中、発電機によって所望の電圧および電流特性を維持できるようなやり方で、固定子スロット内に配列されてもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７１５４２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
少なくとも１つの既知の発電機は、固定子スロット内での固定子バー巻線の移動を低減するのを容易にするため、ウェッジから固定子への半径方向保持力（ＲＲＦ）を引き起こすウェッジシステムを含む。ウェッジシステムは、一般的に、巻線の上方および／または下方に配置された様々な充填剤ストリップ（ｆｉｌｌｅｒ  ｓｔｒｉｐｓ）と、スロットの頂部に位置する一連のウェッジとを含む。しかし、ウェッジシステム自体が緩んだ場合、ＲＲＦの量が低減されるので、動作中に固定子バー巻線が移動することがある。したがって、一連の挿入されたボディウェッジを固定子スロットの溝内で保持するため、固定子鉄心の軸線方向端部に係止ウェッジが使用されてきた。しかし、既知の係止ウェッジは取外し工程中の損傷を受けることなく取り外すことが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様では、発電電動機械のスロット用の係止ウェッジが提供される。係止ウェッジは軸線方向に延在する主本体を含む。主本体は、上面および上面よりも大きな表面積を有する下面と、第１の端面および第１の端面と反対側の第２の端面とを有する。第１および第２の係止スロットは、軸線方向で主本体の一部分内に延びる。第１の係止スロットは第１の端面で始まり、第２の係止スロットは第２の端面で始まる。第１の係止部材は第１の係止スロットに嵌合するように配置され、第２の係止部材は第２の係止スロットに嵌合するように配置される。第１および第２の係止部材はそれぞれ、第１および第２の係止スロットに挿入されて、係止ウェッジをスロット内で係止することができる。
【０００６】
本発明の別の態様では、発電電動機械のスロットのための係止ウェッジが提供される。発電電動機械は、軸線方向に延在するスロットを有する鉄心を含む。係止ウェッジは、軸線方向に延在するウェッジ本体と、上面および上面よりも大きな表面積を有する下面と、第１の端面および第１の端面と反対側の第２の端面とを有する。第１の係止スロットはウェッジ本体の少なくとも一部分に配置され、第１の端面で始まり、軸線方向に延在する。第２の係止スロットはウェッジ本体の少なくとも一部分に配置され、第２の端面で始まり、軸線方向に延在する。少なくとも１つの係止部材は、第１および第２の係止スロットの少なくとも一方に係合するように構成される。
【０００７】
本発明のさらなる態様では、軸線方向に延在する少なくとも１つのスロットを備えた鉄心を有する発電電動機械が提供される。発電電動機械は、軸線方向に延在するウェッジ本体を有する少なくとも１つの係止ウェッジを含む。ウェッジ本体は、上面および上面よりも大きな表面積を有する下面と、第１および第２の端面とを有し、第２の端面は第１の端面に向かい合っている。第１の係止スロットはウェッジ本体の少なくとも一部分に配置され、第１の端面で始まり、軸線方向に延在する。第２の係止スロットはウェッジ本体の少なくとも一部分に配置され、第２の端面で始まり、軸線方向に延在する。第１の係止部材は前記係止スロットに嵌合するように配置され、第２の係止部材は第２の係止スロットに嵌合するように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な発電機を示す斜視端面図である。
【図２】図１に示される発電機固定子の固定子鉄心の一部分を示す部分等角図である。
【図３】図２に示される固定子鉄心の一部分を示す拡大部分等角図である。
【図４】本発明の態様による係止エンドウェッジを示す等角図である。
【図５】図４の係止エンドウェッジを示す上面図である。
【図６】本発明の態様による、図４の係止エンドウェッジとともに使用することができる係止部材を示す等角図である。
【図７】本発明の態様による、図１に示される発電機固定子の固定子鉄心の一部分を示す部分等角図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
発電電動機械は、電磁効果によって電気的状態と機械的状態との間で電気エネルギーを変換する任意の装置として定義される。非限定例として、発電電動機械は電動機および／または発電機を含んでもよい。巻線は、発電電動機械の電機子および電界に用いられ、様々な構成要素（例えば、ウェッジ、リップルばね（ｒｉｐｐｌｅ  ｓｐｒｉｎｇｓ）など）を組み込む保持システムによって適所で保持されてもよい。
【００１０】
図１は、例示的な発電機１００の斜視端面図である。回転子１０２は破線によって透過的に表される。複数の固定子バー巻線１０４は、固定子鉄心１０８の内周の周りに画定されるスロット１０６内に位置付けられる。例示的実施形態では、固定子バー巻線１０４は、巻線１０４を介して予め定められた巻線経路を形成するように互いに結合された、複数の平棒状の導体または固定子バーから形成される。一実施形態では、固定子バーは銅から作製される。
【００１１】
図２は、固定子鉄心１０８の部分斜視図を示す。固定子鉄心１０８は、ほぼ軸線方向に延在する、巻線２１０を収容する複数のスロット１０６を有する。一例として、２本の巻線２１０が各スロット１０６内に収容されてもよい。巻線２１０はスロット１０６の下側部分に収容される。様々な充填剤ストリップ２２０、スライド２３０、ボディウェッジ２４０、およびエンドウェッジ２５０が巻線２１０の上方に装填されてもよい。
【００１２】
図３は、固定子鉄心の拡大部分斜視図であり、スロット１０６と、スライド２３０と、ボディウェッジ２４０と、係止ウェッジ２５０との間の相互関係を示す。ダブテール状ウェッジ２４０はダブテール溝３１５に係合し、スライド２３０は通常はウェッジ２４０の下で駆動される。固定子鉄心１０８は、磁性鋼または鉄材の多重積層で構成されてもよい。積層は群を形成し、これらの群はスペーサによって分離される。スペーサは、スロット１０６にほぼ直交する冷却ベントスロット３５０を画定する。積層群間の冷却ベント３５０によって、固定子鉄心の換気および冷却が可能になる。一般的に、ウェッジ２４０内のベントギャップ２４２は冷却ベント３５０と一直線に並ぶ。
【００１３】
係止ウェッジ２５０は複数のチャネルまたは切れ目２５５を有する。これらの切れ目２５５により、係止ウェッジ２５０がダブテール溝３１５を介して軸線方向に挿入されるとき、角度が付いた端部２５７を装填中に内向きに圧縮することができる。角度が付いた端部２５７が第１の冷却ベントを超えて延在するようになると、それらはウェッジを適所にスナップ留めし、定位置で係止する。切れ目２５５は、スロットまたは鉄心の中心に向かって軸線方向内向きに面する。この設計の欠点は、切れ目２５５が不安定なままであり、係止ウェッジ２５０が緩んだり損傷を受けたりする可能性があることである。
【００１４】
図４は、本発明の態様による改善された係止ウェッジ４００の等角図を示す。係止ウェッジ４００は、軸線方向４１０に延在する主本体４０５を有する。ウェッジは上面４２０および下面４２５を有する。下面４２５は上面４２０より大きな表面積を有してもよい。この変形例では、係止ウェッジの側面４３０は角度が付いた表面を有してもよい。第１の端面４７０は軸線方向内向きの方向に面し、第２の端面４７５は軸線方向外向きの方向に面する。係止ウェッジはまた、所望であれば鉄心内の冷却ベント３５０と一直線に並べることができる、角度が付いたベントギャップ４４０を含んでもよい。
【００１５】
突出部４５０は、ウェッジの一面または両面に含めてもよく、冷却ベントスロット３５０内に係止またはスナップ留めするのに使用することができる。係止スロット４６０は、ウェッジ本体４２０の少なくとも一部分に軸線方向で配置される。係止スロット４６０はまた、その側面に形成された一対の軸線方向に向いた溝４６５を含んでもよい。一実施形態では、係止スロット４６０は、ウェッジ４００の長さの約４分の１から約２分の１以上延在してもよい。あるいは、係止スロット４６０は異なる長さを有してもよく、かつ／または特定用途に望ましいような任意の長さを有してもよい。第１の係止スロット４６０は、好ましくは、係止ウェッジがスロット１０６内に装填されると、軸線方向外向きの方向で配置され、第１の係止スロットと反対側の第２の係止スロットは、軸線方向内向きの方向で配置される。図４で分かるように、２つの係止スロット４６０がウェッジ４００の各端部に位置する。係止スロット４６０により、ウェッジ４００をダブテール溝３１５に挿入している間、係止スロットの両側にあるウェッジの部分が内向きに屈曲できるように、それらの部分に可撓性が与えられる。
【００１６】
図５は、ウェッジ４００の上面図を示す。係止スロット４６０は軸線方向に延在し、その両面に溝４６５を含む。係止スロットは、突出部４５０を超えて延在することができ、係止ウェッジ４００の装填中、側部５７０を内向きに屈曲させることができる。
【００１７】
図６は、係止スロット４６０に嵌合するように構成された係止部材６００の等角図を示す。係止部材６００は、主本体６１０およびサイドレール６２０を含み、それらは両方とも軸線方向に延在する。サイドレール６２０は、係止スロット４６０の溝４６５に嵌合するように構成される。本発明の１つの態様によれば、係止ウェッジ４００がダブテール溝３１５に挿入されると、係止部材６００を係止スロット４６０に挿入することができる。別の態様では、ウェッジ４００がダブテール溝３１５に挿入される前に、係止部材６００が係止スロット４６０に挿入されてもよい。係止部材６００は、側部５７０が内向きに屈曲するのを防ぐことによって、係止ウェッジをスロット１０６およびダブテール溝３１５内に係止する。
【００１８】
図７は、固定子鉄心１０８の部分図を示す。係止ウェッジ４００はスロット１０６に挿入することができる。係止ウェッジ４００は、両端が同形の係止メカニズム（係止部材６００を組み込む）を有し、それによって、ウェッジを両端から係止することができるとともに、ウェッジ４００を互いに当接させるのではなく（所望であれば）互いから離すことができる。ウェッジ４００は従来の既知のウェッジよりも長く、このことによって、鉄心１つ当たりに使用されるウェッジをより少数にすることができる。より少数のウェッジを使用することの１つの利点は、人件費および材料コストが削減されることである。ウェッジ４００の寸法は、特定用途において求められる任意の所望の寸法を有してもよいが、非限定例として、ウェッジ４００は約１インチの幅と約１５インチの長さを有してもよい。所望であれば、ボディウェッジ２４０も本発明とともに使用することができる。
【００１９】
溝４６５およびレール６２０は矩形の輪郭を有して示されているが、任意の適切な形状または輪郭を有するように設計することができる。非限定例として、溝４６５はアーチ状、ダブテール状、または台形の形状を有することができる。したがって、レール６２０は、溝４６５に嵌合するような補完的形状（例えば、それぞれアーチ状、ダブテール状、または台形の形状）を有するように設計すべきである。さらに、係止スロット４６０および係止部材６００全体の断面プロファイルは全体として矩形であるが、多角形、円形、六角形、台形などを含むがそれらに限定されない、任意の所望の断面プロファイルを有するように構成することができる。
【００２０】
係止ウェッジ４００および係止部材６００は、ガラス繊維、ガラス繊維積層体、ガラス繊維複合材、磁性材料、綿フェノール樹脂（ｃｏｔｔｏｎ  ｐｈｅｎｏｌｉｃ）、アラミド織布などであるがそれらに限定されない、任意の適切な材料で構成されてもよい。それに加えて、係止ウェッジ４００は、特定用途において所望のような任意の適切な長さを有してもよく、非限定例として、約１インチ〜約１６インチ以上の長さを含んでもよい。
【００２１】
本発明を様々な特定の実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、請求項の趣旨および範囲内で修正して本発明を実施できることを認識するであろう。
【符号の説明】
【００２２】
１００  発電機
１０２  回転子
１０４  巻線
１０６  スロット
１０８  鉄心
２１０  巻線
２２０  充填剤ストリップ
２３０  スライド
２４０  ボディウェッジ
２４２  ベントギャップ
２５０  エンドウェッジ
２５５  切れ目
２５７  角度が付いた端部
３１５  ダブテール溝
３５０  冷却ベントスロット
４００  係止ウェッジ
４０５  主本体
４１０  軸線方向
４２０  上面
４２５  下面
４３０  側面
４４０  ベントギャップ
４５０  突出部
４６０  係止スロット
４６５  溝
４７０  第１の端面
４７５  第２の端面
５７０  側部
６００  係止部材
６１０  主本体
６２０  サイドレール
【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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【図７】
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