図面 (/)

技術 固定子コイルの端部切断装置

出願人 株式会社日立プラントコンストラクション
発明者 後藤啓吾浜川哲也五十嵐祐二小野寺浄治
出願日 2017年3月24日 (3年11ヶ月経過) 出願番号 2017-059213
公開日 2018年10月18日 (2年4ヶ月経過) 公開番号 2018-164333
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の製造
主要キーワード 端部切断装置 回転切削刃 内径中心 機械作業 シリンダ方式 方向重心 台形ネジ 装置先端
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年10月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

固定子コイルを有する固定子内径半径よりも大きな直径を有する回転切削刃を装着可能な固定子コイルの端部切断装置を提供する。

解決手段

回転電気機器の固定子40の内部に配置され、固定子コイルの端部を切断する切断装置10であって、固定子コイルの端部を切断する回転切削刃26を支持する第1アーム32と、第1アーム32に接続される一方の端部34aと、第1アーム32を固定子40の円周に沿って回転させる基点となる他方の端部34bを有する第2アーム34と、第2アーム34の他方の端部34bに接続された第1回転軸20と、を有し、第1回転軸20と第1アーム32との間に回転切削刃26の第2回転軸28が設けられ、第2アーム34は、一方の端部34aと他方の端部34bとの間に、第1回転軸20の軸線を基点として、第2回転軸28の軸線と反対側に、回転切削刃26との干渉を防ぐ逃げ部34cを有することを特徴とする。

概要

背景

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、薄板状の磁性材料積み重ね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所定間隔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オーバーホールを行う際には、まず、ケーシングの先端部及び後端部の撤去を行う。次に、回転子の軸受部の解体、及び回転子の撤去が行われる。そして、回転子の撤去により固定子の内側に作業空間が構成された後、固定子の端部に露出した固定子コイルの連結部(通称エンドコイル)の切断を行い、積層鉄心の取り出しが行われる。

このような作業のうちエンドコイルの切断は、電動工具を用いて作業者人力で行っていたが、その労力の軽減や作業環境、安全性確保の観点から、機械作業による自動化が検討されてきている。

例えば特許文献1に開示されている固定子コイルの端部切断装置は、エンドコイルを切断するための回転切削刃と、この回転切削刃を固定子の内側からエンドコイルへ押し当てる伸縮アームを有する。伸縮アームは、複数の固定脚により固定子の中心位置に配置されたアーム回転用モータに保持され、固定子の円周方向に沿って回動する事を可能な構成とされている。

概要

固定子コイルを有する固定子の内径半径よりも大きな直径を有する回転切削刃を装着可能な固定子コイルの端部切断装置を提供する。回転電気機器の固定子40の内部に配置され、固定子コイルの端部を切断する切断装置10であって、固定子コイルの端部を切断する回転切削刃26を支持する第1アーム32と、第1アーム32に接続される一方の端部34aと、第1アーム32を固定子40の円周に沿って回転させる基点となる他方の端部34bを有する第2アーム34と、第2アーム34の他方の端部34bに接続された第1回転軸20と、を有し、第1回転軸20と第1アーム32との間に回転切削刃26の第2回転軸28が設けられ、第2アーム34は、一方の端部34aと他方の端部34bとの間に、第1回転軸20の軸線を基点として、第2回転軸28の軸線と反対側に、回転切削刃26との干渉を防ぐ逃げ部34cを有することを特徴とする。

目的

本発明では、切断対象とする固定子コイルを有する固定子の内径の半径よりも大きな直径を有する回転切削刃を装着可能な固定子コイルの端部切断装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

回転電気機器固定子の内部に配置され、固定子コイルの端部を切断する固定子コイルの端部切断装置であって、前記固定子コイルの端部を切断する回転切削刃を支持する第1アームと、前記第1アームに接続される一方の端部と、前記第1アームを前記固定子の円周に沿って回転させる基点となる他方の端部を有する第2アームと、前記第2アームの前記他方の端部に接続された第1回転軸と、を有し、前記第1回転軸と前記第1アームとの間に前記回転切削刃の第2回転軸が設けられ、前記第2アームは、前記一方の端部と前記他方の端部との間に、前記第1回転軸の軸線を基点として、前記第2回転軸の軸線と反対側に、前記回転切削刃との干渉を防ぐ逃げ部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。

請求項2

前記第1アームは、前記固定子の半径方向に沿って配置されたガイドレールと、前記ガイドレール上をスライドするスライダーと、を有し、前記スライダーには、前記第2回転軸が備えられている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。

請求項3

前記スライダーを駆動させる駆動手段として、ウォームシャフトを利用し、前記スライダーには、前記ウォームシャフトに対する螺合部を備え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。

請求項4

前記第1回転軸を回転させる第1モータと、前記第2回転軸を回転させる第2モータとを、前記回転切削刃を介して反対側に配置し、前記第1モータと前記回転切削刃との間に、前記第1回転軸を前記固定子の半径方向中心に保持するための固定脚を配置したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固定子コイルの端部切断装置。

請求項5

前記回転切削刃には、少なくとも前記第1モータ配置側主面と、前記第2モータ配置側主面とに保護カバーが備えられている事を特徴とする請求項4に記載の固定子コイルの端部切断装置。

請求項6

前記保護カバーは、前記第2モータ側に設けた保護カバーよりも前記第1モータ側に設けた保護カバーの方が短くなるように構成していることを特徴とする請求項5に記載の固定子コイルの端部切断装置。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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、薄板状の磁性材料積み重ね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オーバーホールを行う際には、まず、ケーシングの先端部及び後端部の撤去を行う。次に、回転子の軸受部の解体、及び回転子の撤去が行われる。そして、回転子の撤去により固定子の内側に作業空間が構成された後、固定子の端部に露出した固定子コイルの連結部(通称エンドコイル)の切断を行い、積層鉄心の取り出しが行われる。

0003

このような作業のうちエンドコイルの切断は、電動工具を用いて作業者人力で行っていたが、その労力の軽減や作業環境、安全性確保の観点から、機械作業による自動化が検討されてきている。

0004

例えば特許文献1に開示されている固定子コイルの端部切断装置は、エンドコイルを切断するための回転切削刃と、この回転切削刃を固定子の内側からエンドコイルへ押し当てる伸縮アームを有する。伸縮アームは、複数の固定脚により固定子の中心位置に配置されたアーム回転用モータに保持され、固定子の円周方向に沿って回動する事を可能な構成とされている。

先行技術

0005

特許第5987139号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記特許文献に開示されている構成の固定子コイルの端部切断装置によれば、固定子のエンドコイルの切断作業における作業者の労力を軽減する事ができ、作業環境の改善や、安全性の確保も図る事ができると考えられる。

0007

しかし、特許文献1に開示されている固定子コイルの端部切断装置は、固定子の半径側に延設されたアームの先端に回転切削刃を設ける構成としているため、回転切削刃の直径を大きくする事ができない。回転切削刃の直径を大きくした場合には、装置が固定子内のスペースに収まらなくなる虞が生ずる。このため、回転切削刃による切り込み量を大きくする事ができず、エンドコイルの切断を1サイクルで完了する事ができない場合がある。こうした場合、切込(切削)工程と、切断部材の排除による逃げ面の確保という作業工程を繰り返し行う事が必要となり、切断工程に要する時間が長くなるといった問題が生ずる。

0008

そこで本発明では、切断対象とする固定子コイルを有する固定子の内径の半径よりも大きな直径を有する回転切削刃を装着可能な固定子コイルの端部切断装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成する事のできる固定子コイルの端部切断装置は、回転電気機器の固定子の内部に配置され、固定子コイルの端部を切断する固定子コイルの端部切断装置であって、前記固定子コイルの端部を切断する回転切削刃を支持する第1アームと、前記第1アームに接続される一方の端部と、前記第1アームを前記固定子の円周に沿って回転させる基点となる他方の端部を有する第2アームと、前記第2アームの前記他方の端部に接続された第1回転軸と、を有し、前記第1回転軸と前記第1アームとの間に前記回転切削刃の第2回転軸が設けられ、前記第2アームは、前記一方の端部と前記他方の端部との間に、前記第1回転軸の軸線を基点として、前記第2回転軸の軸線と反対側に、前記回転切削刃との干渉を防ぐ逃げ部を有することを特徴とする。

0010

また、上記のような特徴を有する固定子コイルの端部切断装置において前記第1アームは、前記固定子の半径方向に沿って配置されたガイドレールと、前記ガイドレール上をスライドするスライダーと、を有し、前記スライダーには、前記第2回転軸が備えられているようにすると良い。このような特徴を有する事により、第1アームを伸縮させる事無く、回転切削刃を固定子の半径方向へ移動させる事が可能となる。このため、回転切削刃の移動距離を大きくとる事が可能となる。

0011

また、上記のような特徴を有する固定子コイルの端部切断装置では、前記スライダーを駆動させる駆動手段として、ウォームシャフトを利用し、前記スライダーには、前記ウォームシャフトに対する螺合部を備える構成としても良い。このような特徴を有する事により、スライダーの移動制御を高精度に、行う事が可能となる。

0012

また、上記のような特徴を有する固定子コイルの端部切断装置では、前記第1回転軸を回転させる第1モータと、前記第2回転軸を回転させる第2モータとを、前記回転切削刃を介して反対側に配置し、前記第1モータと前記回転切削刃との間に、前記第1回転軸を前記固定子の半径方向中心に保持するための固定脚を配置すると良い。このような特徴を有する事により、固定子コイルの端部切断装置の長手方向重心位置を回転切削刃近傍に位置させる事ができる。

0013

また、上記のような特徴を有する固定子コイルの端部切断装置において前記回転切削刃には、少なくとも前記第1モータ配置側主面と、前記第2モータ配置側主面とに保護カバーが備えられているようにすると良い。このような特徴を有する事により、大径な回転切削刃を採用した場合であっても、切断装置の安全性を確保する事ができる。

0014

さらに、上記のような特徴を有する固定子コイルの端部切断装置において前記保護カバーは、前記第2モータ側に設けた保護カバーよりも前記第1モータ側に設けた保護カバーの方が短くなるように構成することが望ましい。このような特徴を有する事により、安全性を確保しつつ、回転切削刃の交換などのメンテナンス性を高める事ができる。

発明の効果

0015

上記のような特徴を有する固定子コイルの端部切断装置によれば、切断対象とする固定子コイルを有する固定子の内径の半径よりも大きな直径を有する回転切削刃を装着することが可能となる。これにより、一度の切断で、エンドコイルの切断工程を完了する事もできるようになり、切断工程に要する作業時間を短縮する事ができる。

図面の簡単な説明

0016

実施形態に係る固定子コイルの端部切断装置の側面構成であって、固定子内に配置された状態を示す図である。
図1におけるA−A矢視であり、実施形態に係る固定子コイルの端部切断装置の後端側構成を示す図である。
回転切削刃ユニットの側面構成を示す部分拡大断面図である。
図1における右側側面を示す図であり、実施形態に係る固定子コイルの端部切断装置の先端側構成を示す図である。

実施例

0017

以下、本発明の固定子コイルの端部切断装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、図1は、実施形態に係る固定子コイルの端部切断装置の側面構成であって、固定子内に配置された状態を示す図である。また、図2は、図1におけるA−A矢視であり、実施形態に係る固定子コイルの端部切断装置の後端側構成を示す図である。また、図3は、回転切削刃ユニットの側面構成を示す部分拡大断面図である。さらに、図4は、図1における右側側面を示す図であり、実施形態に係る固定子コイルの端部切断装置の先端側構成を示す図である。

0018

[全体構成]
固定子コイルの端部切断装置(以下、単に切断装置10と称す)は、図1から図4に示すように、回転電気機器の固定子40の内部に配置して使用される。本実施形態に係る切断装置10は、フレーム12と、第1動力部16、および回転切削刃ユニット24を基本として構成されている。

0019

[フレーム]
フレーム12は、実施形態に係る切断装置10を構成する各要素を支持するための要素である。フレーム12には、詳細を後述する第1動力部16における第1回転軸20の軸心を固定子40の内部中心(内径の中心O)に一致させた状態でフレーム12を支持するための固定脚14が付帯されている。固定脚14は、フレーム12を安定支持するために、少なくとも3箇所に設けられている。固定脚14を複数設ける場合の各固定脚14は、固定子40の内周への接触箇所が等間隔となるように配置される事が望ましい。このため、固定脚14を3箇所に配置する場合には、第1回転軸20の軸心を中心として、120度間隔となるように、放射状に配置すると良い。本実施形態に係る切断装置では、同一円周状に配置した3つの固定脚14の他、フレーム12の垂直軸に沿って配置された固定脚14の対向位置に、フレーム12の先端側と後端側に位置をずらして配置した2つの固定脚14を備える構成としている。

0020

また、固定脚14は、伸縮可能な構成とし、その伸張により、固定子40の内周への接触とフレーム12の位置決め、及び第1回転軸20の調芯が成されるようにすると良い。具体的な構成の一例としては、筒状に形成されたアウタ14aと、アウタ14aの内部に配置されるインナ14b、及びインナ14bの先端に設けられる接触部14cにより構成し(図2参照)、アウタ14aに対するインナ14bの伸縮により固定脚14の長さ調節を行うようにすれば良い。なお、固定脚14の伸縮は、シリンダ方式による液圧制御であっても良いし、螺合方式による回転制御であっても良く、自動、手動を問うものでも無い。

0021

[第1動力部]
第1動力部16は、第1モータ18と第1回転軸20、及び減速機22を有する。第1モータ18は、第1回転軸20に動力を与えるための要素である。第1モータ18は、詳細を後述する回転切削刃26を基準として切断装置10の後端側に配置されている。また、第1モータ18は、その回転軸が、固定子40の内径中心を通る軸線Pと並行な軸線を持つように配置されている。第1回転軸20は、詳細を後述する回転切削刃ユニット24を固定子40の円周に沿って回転させるための要素である。このため、第1回転軸20は、切断装置10を稼働させる際、その軸線を軸線Pと一致させるように調芯されることとなる。

0022

減速機22は、第1モータ18と第1回転軸20との間に介在されている。重量物である回転切削刃ユニット24を安定させ、かつ高精度に位置制御しながら回転させるためである。減速機22を介在させる事により、第1回転軸20の発生トルクの向上を図る事ができると共に、第1モータ18の回転数の調整による回転切削刃ユニット24の回転角度の調整を行う事が可能となる。

0023

[回転切削刃ユニット]
回転切削刃ユニット24は、回転切削刃26と、第2回転軸28、第2モータ30、第1アーム32、及び第2アーム34を主体として構成されている。回転切削刃26は、エンドコイル(固定子40の端部に露出した固定子コイルの連結部)を切断するためのチップソーである。本実施形態では、エンドコイルの切断作業時における切り込み量を大きくするために、大径のものを採用している。具体的には、切断対象であるエンドコイルの層を一度の切断工程で切断完了できる切り込み量を得られる径を持つものとする。例えば切り込み量を200mmとした場合には、少なくともその3倍程度(600mm)の直径を有する回転切削刃26を採用する。本実施形態では、固定子40の内径の半径よりも大きな直径を有する回転切削刃26を採用する構成とした。例えば、固定子の内径を1200mmとした場合に、回転切削刃26の直径は、600mmよりも大きい直径を持つものとする(例えば680mmなど)。このような大径の回転切削刃26を採用する事で、作業性が向上し、切断工程に要する時間を短くする事ができる。

0024

第2回転軸28は、回転切削刃26を支持、回転させるための回転軸である。第2回転軸28の軸線は、第1回転軸20の軸線と並行となるように配置されている。第2モータ30は、第2回転軸28に動力を与えるための要素であり、第2回転軸28と第2モータ30により、第2動力部が構成される。第2モータ30は、回転切削刃26を介して第1モータ18と反対側、すなわち、切断装置10の先端側に配置されている。この配置構成は、切断装置10の重量バランスを調整すると共に、大径な回転切削刃が装置先端に位置する事に起因した危険を回避する事を目的としたものである。本実施形態では、第2モータ30の回転軸を第2回転軸28の軸線と直交するように配置している。また、第2モータ30と第2回転軸28との間には、減速機36を配置し、回転数と回転トルク、及び回転軸の軸線方向の変換を成す構成としている。第2モータ30の回転軸を第2回転軸28と直交させるように配置する事で、重量バランスを調整すると共に、詳細を後述する第2アーム34の強度軽減を図れるようにしている。

0025

第1アーム32は、上述した回転切削刃26、第2回転軸28、減速機36、及び第2モータ30を支持し、固定子40の半径方向(図3における矢印Bの方向)に移動させ、切り込み量を調整するための要素である。本実施形態に係る第1アーム32は、固定子40の半径方向に向けて配置されるガイドレール32aと、このガイドレール32a上を移動可能なスライダー32bを有し(図4参照)、スライダー32bをスライドさせるための第3動力部32cを備える。このような構成の第1アーム32では、第2回転軸28、及び第2モータ30をスライダー32bに固定する事で、回転切削刃26を矢印Bの方向へ移動させる事が可能となる。第3動力部32cの具体的な構成の一例としては、台形ネジなどにより構成されるウォームシャフト32c1とする事ができ、スライダー32bには、このウォームシャフト32c1上を移動する螺合部32c2を備える構成とすれば良い。

0026

このような構成とした場合、ウォームシャフト32c1を回転させる事で、スライダー32bを移動させる事ができる。また、モータ等の駆動手段の制御により、ウォームシャフト32c1の回転制御を行う事ができるため、スライダー32bの位置決めを高精度に行う事もできる。

0027

第2アーム34は、第1アーム32と第1回転軸20とを接続するための要素である。第2アーム34は、その一方の端部34a側を第1アーム32に接続し、他方の端部34b側を第1回転軸20に接続すると共に、一方の端部34aと他方の端部34bとの間に、逃げ部34cが備えられている。逃げ部34cは、第1回転軸20の軸線を基点として、第2回転軸28の軸線と反対側に第2アーム34の一部を配置する事で構成されている。実施形態に係る切断装置10のように各要素を配置した場合、第1アーム32を支持するに際して、回転切削刃26との干渉を防ぐ要素が生ずる。このため、逃げ部34cを有する第2アーム34を備える事で、回転切削刃26として大径なものを適用することが可能となる。

0028

また、本実施形態に係る切断装置10では、第2アーム34に保護カバー38を設ける構成としている。保護カバー38は、少なくとも回転切削刃26における第1モータ18の配置側主面と、第2モータ30の配置側主面の一部を覆う形態とする。このような構成とする事で、大径な回転切削刃26を採用する場合であっても安全性を高める事ができる。また、本実施形態では、回転切削刃26の側面にも保護カバー38を配置する事で、安全性を高めている。保護カバー38は、第2モータ30側に設けたものよりも、第1モータ18側に設けたものの方が短くなるように構成すると良い。このような構成とする事で、回転切削刃26の交換作業等の整備を行い易くする事ができる。

0029

[動作説明]
上記のような構成の切断装置10は、固定子40の内部へ配置した後、固定脚14を伸長させてフレーム12を固定する。この時、第1回転軸20の軸線が軸線Pと一致するように調芯を行う。固定脚14によりフレーム12を固定した後、第2モータ30を駆動させて回転切削刃26を回転させた状態で、第1アーム32のスライダー32bを半径方向外周側図3の矢印Bの方向)へ移動させる。なお、スライダー32bの移動速度(送り量)は、少なくとも回転切削刃26がエンドコイルに到達した後は、回転切削刃26の回転数により定められる。

0030

スライダー32bの移動により、エンドコイルに対する切り込み量が所定の値に達した後、第1モータ18を駆動させて、回転切削刃ユニット24を矢印Cで示す方向へ回動させる。回転切削刃ユニット24の回動速度は、回転切削刃26の回転数により定めるようにする。回動による回転切削刃ユニット24の周回が完了するとことで、切断装置10によるエンドコイルの切断が完了する。

0031

エンドコイルの切断が完了した後は、回転切削刃26の回転を停止すると共に、スライダー32bを元の位置に戻し、固定脚14を縮める事でフレーム12の移動を可能にし、切断装置10を固定子40の外部へ移動させる。

0032

作用効果
このような構成の切断装置10によれば、切断対象とするエンドコイルを有する固定子40の内径の半径よりも大きな直径を有する回転切削刃26を装着する事ができる。このため、エンドコイルに対する回転切削刃26の切り込み量を大きくする事ができる。これにより、一度の切断で、エンドコイルの切断工程を完了する事ができ、切断工程に要する作業時間を短縮する事ができる。

0033

10………切断装置、12………フレーム、14………固定脚、14a………アウタ、14b………インナ、14c………接触部、16………第1動力部、18………第1モータ、20………第1回転軸、22………減速機、24………回転切削刃ユニット、26………回転切削刃、28………第2回転軸、30………第2モータ、32………第1アーム、32a………ガイドレール、32b………スライダー、32c………第3動力部、32c1………ウォームシャフト、32c2………螺合部、34………第2アーム、34a………一方の端部、34b………他方の端部、34c………逃げ部、36………減速機、38………保護カバー、40………固定子。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ