JP2017195723A - 回転子引き出し方法および回転子引き出し専用治工具セット - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の点検に際し、微妙な調整なしに、確実に、回転子を固定子内から引き抜く。
【解決手段】回転電機の回転子の引き出し方法では、第２軸受ブラケットを取り外した後に軸芯維持用仮ブラケットを取り付けるとともにロータシャフトの第２軸受側に第２軸受側延長部材を接続し（Ｓ０２）、第１軸受ブラケットのフレームへの取り付け用の複数のボルトの一部を取り外してボルト穴にガイドロッドを螺合させ（Ｓ０３）、これらの後に残りのボルトを取り外し（Ｓ０４）、回転子、第１軸受ブラケット、第１軸受および第２軸受を一体構造物として、複数のガイドロッドおよび第２軸受側延長部材に沿って第１軸受側に引き抜く（Ｓ０５）。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機の回転子を引き出す方法およびそのための回転子引き出し専用治工具セットに関する。

回転電機は、回転子と、固定子とを備えている。回転子は、通常、軸回りを回転するロータシャフトと、そのロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する。また、永久磁石式同期回転電機の場合には、回転子に永久磁石が設けられている。

同期機あるいは、巻線型誘導機の場合は、回転子鉄心の径方向の表面近くに回転子コイルが設けられている。また、固定子は、強磁性体の鋼板を軸方向に積層した円筒形状の固定子鉄心と、この固定子鉄心に形成されたティース部に巻回された固定子コイルを有する。

回転電機においては、これらのコイルとその周辺の構造物間に電位差が生ずるため、絶縁機能の確保のための絶縁部が存在する。このため、絶縁部の健全性の維持が重要である。また、回転電機の構成要素間の相対的位置の維持のために、くさび等の固定部が存在する。これらの絶縁部および固定部では経年劣化が生ずるため、定期的に内部点検を実施する必要がある。

特開２０１２−１６１２１２号公報 特開平９−２３３７７２号公報 実公平６−９５６９号公報

回転電機の分解点検において、回転子および固定子をそれぞれ点検するためには、回転子を固定子から引き抜いた状態とする必要がある。このために、たとえば、回転子の底部から固定子の外側に延びた敷板により回転子を引出した後に、上方から吊る方法が知られている（特許文献１参照）。

また、回転子をワイヤにより軸方向に引き出すとともに、これに協調しながら自重を上方から支持する方法が知られている（特許文献２参照）。あるいは、ロータシャフトの両側を支えパイプにより延長し、両側を上方から吊りながら、回転子を引き出す方法が知られている（特許文献３参照）。

これらの方法では、回転子を上から吊った状態で、回転子を軸方向に引き抜く際に、回転子の水平状態を保つために微妙な調整をしながら実施する必要がある。

特に、永久磁石式同期回転電機のような場合には、引き抜き過程で、回転子が固定子に密着するような状態になると、磁力に抗して回転子を引き抜くことが困難となるため、通常であれば、さらに引き抜き時に回転子と固定子間のギャップを確保しながらの微妙な引き抜き操作が必須となる。

そこで、本発明は、回転電機の点検に際して、微妙な調整を必要とせずに、確実に、回転子を固定子内から引き出すことを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明は、回転軸方向に延びて第１軸受および第２軸受により回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子の径方向外側に配された円筒状の固定子と、前記固定子の外側に設けられて前記固定子を固定支持するフレームと、前記フレームの軸方向の第１の端部に取り付けられて前記第１軸受を支持する第１軸受ブラケットと、前記フレームの軸方向の第２の端部に取り付けられて前記第２軸受を支持する第２軸受ブラケットと、を有する回転電機の前記回転子の引き出し方法であって、前記第２軸受ブラケットを取り外した後に軸芯維持用仮ブラケットを取り付け、前記ロータシャフトの前記第２軸受の側に第２軸受側延長部材を接続する第２軸受側措置ステップと、前記第１軸受ブラケットの前記フレームへの取り付け用の複数のボルトの一部を、前記フレームに形成されたボルト穴から取り外し、前記ボルト穴にガイドロッドを螺合させるガイドロッド接続ステップと、前記第２軸受側措置ステップ、および前記ガイドロッド接続ステップの後に、前記第１軸受ブラケットを固定していた残りの前記ボルトを取り外すボルト取り外しステップと、前記ボルト取り外しステップの後に、前記回転子、前記第１軸受ブラケット、前記第２軸受側延長部材、前記第１軸受および前記第２軸受を、一体構造物として、前記複数のガイドロッドおよび前記軸芯維持用仮ブラケットで支持しながら、前記複数のガイドロッドに沿って前記一体構造物を第１軸受の側に引き抜くガイド状態引き抜きステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明は、回転軸方向に延びて第１軸受および第２軸受により回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子の径方向外側に配された円筒状の固定子と、前記固定子の外側に設けられて前記固定子を固定支持するフレームと、前記フレームの軸方向の第１の端部に取り付けられて前記第１軸受を支持する第１軸受ブラケットと、前記フレームの軸方向の第２の端部に取り付けられて前記第２軸受を支持する第２軸受ブラケットと、を有する回転電機の回転子を引き出すための回転子引き出し専用治工具セットであって、前記フレームに取り付けられた前記第１軸受ブラケットに形成された貫通孔を貫通して前記フレームに形成された前記第１軸受ブラケット取り付け用のボルト穴のそれぞれに螺合可能に形成された複数のガイドロッドと、前記ロータシャフトの前記第２軸受の側の端部に接続される第２軸受側延長部材と、前記第２軸受ブラケットに代えて軸芯を維持する軸芯維持用仮ブラケットと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、回転電機の点検に際して、微妙な調整を必要とせずに、確実に、回転子を固定子から引き出すことができる。

実施形態に係る回転子引き出し方法の手順を示すフロー図である。 実施形態に係る回転子引き出し方法における回転子引き出し準備後の状態を示す立断面図である。 実施形態に係る回転子引き出し方法における第２軸受側措置ステップ直後の状態を示す立断面図である。 実施形態に係る回転子引き出し方法におけるガイドロッド接続ステップ直後の状態を示す立断面図である。 実施形態に係る回転子引き出し方法におけるガイド状態引き抜きステップ時の状態を示す立断面図である。 第１軸受ブラケットの貫通孔を示す立断面図である。 第１軸受ブラケットの貫通孔の変形例を示す立断面図である。 実施形態に係る回転子引き出し方法における吊り状態引き抜きステップ時の状態を示す立断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転子引き出し方法および回転子引き出し専用治工具セットについて説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

図１は、実施形態に係る回転子引き出し方法の手順を示すフロー図である。以下、図１に示す各ステップについての図を参照しながら手順を説明する。

図２は、実施形態に係る回転子引き出し方法における回転子引き出し準備後の状態を示す立断面図である。すなわち、図１のステップＳ０１直後の状態を示す。

図２に示すように、回転電機１００は、回転子１０、固定子２０、フレーム３０を備える。回転子１０は、水平に延びて軸方向の両側を第１軸受３１および第２軸受３３にそれぞれ回転可能に支持されたロータシャフト１１と、ロータシャフト１１の径方向外側に設けられた回転子鉄心１２を有する。固定子２０は、回転子鉄心１２の径方向外側に回転子鉄心１２とギャップ２５を挟んで配された円筒形状の固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の径方向内側部分を貫通する固定子コイル２２を有する。

フレーム３０は、回転子鉄心１２および固定子２０の径方向外側に設けられる。フレーム３０の軸方向の両方の端部には、第１軸受ブラケット３２および第２軸受ブラケット３４がそれぞれ図示しない複数のボルトで取り付けられている。第１軸受ブラケット３２は第１軸受３１を固定支持している。また、第２軸受ブラケット３４は第２軸受３３を固定支持している。

まず、回転子引き出し準備として、外部配線との結線の取り外し、解線、回転速度計、温度計等の附属機器の取り外し等を行う（ステップＳ０１）。また、第１軸受ブラケット３２をフレーム３０に取り付けるためのボルトの一部の複数本を取り外す。ここで、取り外すボルトの位置は、周方向にできるだけ均等に分布するように選択する。ボルトを取り外した後は、フレーム３０のボルト穴３０ａが開放状態となる。

また、必要に応じて、回転子１０、固定子２０、およびフレーム３０を含めて、一体として、点検架台（図示せず）上に搭載する。

図３は、実施形態に係る回転子引き出し方法における第２軸受側措置ステップ直後の状態を示す立断面図である。すなわち、図１のステップＳ０２直後の状態を示す。

本ステップＳ０２では、第２軸受ブラケット３４を取り外し、これに代えて、軸芯維持用仮ブラケット２４０を取り付ける。また、ロータシャフト１１の第２軸受３３側の端部に、第２軸受側延長部材２３０を接続する。

軸芯維持用仮ブラケット２４０は、第２軸受３３の径方向外側を支持可能で、かつ、中央に貫通孔が形成されている。第２軸受側延長部材２３０は、軸芯維持用仮ブラケット２４０に形成された貫通孔に対応した外径を有する。第２軸受側延長部材２３０は、棒状あるいは管状である。この結果、軸芯維持用仮ブラケット２４０は、第２軸受側延長部材２３０が軸芯維持用仮ブラケット２４０内を軸方向に移動可能なように形成される。また、その際、回転子１０の軸芯は水平な状態に維持される。

図４は、実施形態に係る回転子引き出し方法におけるガイドロッド接続ステップ直後の状態を示す立断面図である。すなわち、図１のステップＳ０３直後の状態を示す。

本ステップＳ０３では、ステップＳ０１で、第１軸受ブラケット３２をフレーム３０に取り付けるためのボルトの一部の複数本を取り外したことにより、フレーム３０の複数のボルト穴３０ａのうち空いているボルト穴３０ａに、それぞれガイドロッド２１０を螺合させる。

ガイドロッド２１０は、一方に延びた断面が円形の棒状であり、先端近傍には、おねじ（図示せず）が形成されている。おねじの形成されていない側面は、たとえば硬質クロムメッキなどの耐摩耗性、耐食性向上のための表面加工が施されていてもよい。

なお、ガイドロッド２１０は、フレーム３０のみにより支持された片持ち梁となるため、ボルト穴３０ａのめねじ部は、十分な深さを有するように形成する。

次に、フレーム３０に取り付けられた第１軸受ブラケット３１の取り付け用ボルトのうち、ステップＳ０３で取り外されなかった残りのボルトを全数取り外す（ステップＳ０４）。

以上、ステップＳ０２、Ｓ０３、およびＳ０４を、この順番に実施する場合を示した。ステップＳ０４のボルトの取り外しは、必ず、ステップＳ０３のガイドロッドの螺合の後に行う必要があるが、この条件が満たされていれば、これらは、順番を問わない。また、並行して行ってもよい。

図５は、実施形態に係る回転子引き出し方法におけるガイド状態引き抜きステップ時の状態を示す立断面図である。すなわち、図１のステップＳ０５の状態を示す。

ロータシャフト１１、回転子鉄心１２、第２軸受３３、第１軸受３１、第１軸受ブラケット３２、および第２軸受側延長部材２３０は、一体となって、第１軸受３１側の軸方向外側に引き出される（ステップＳ０５）。ここで、この一体で引き出される対象物のグループを一体構造物１５０と呼ぶこととする。

一体構造物１５０は、軸方向には、両端がロータシャフト１１から第２軸受側延長部材２３０まで延びている。一体構造物１５０は、複数のガイドロッド２１０および軸芯維持用仮ブラケット２４０により支持されている。

図６は、第１軸受ブラケットの貫通孔を示す立断面図である。ガイドロッド２１０は、第１軸受ブラケット３２の貫通孔３２ａ内に挿通されている。貫通孔３２ａの入口近傍および出口近傍３２ｂでは、表面に近づくにつれて径が滑らかに拡大している。この結果、一体構造物１５０の軸方向への移動に際して、第１軸受ブラケット３２は、ガイドロッド２１０に荷重を掛けた状態で、スムーズにスライドする。

図７は、第１軸受ブラケットの貫通孔の変形例を示す立断面図である。貫通孔３２ａは、径が軸方向に一定の部分が存在せず、その中心軸を含む平面で切った断面形状が、中心軸に向かって凸に滑らかに変化している。この結果、貫通孔３２ａの内面とガイドロッド２１０とは、面接触ではなく線接触状態となる。

この結果、ガイドロッド２１０が僅かに撓んだ場合であっても、線接触する部分が移動するのみで、部分的に無理な荷重がかかることはない。したがって、一体構造物１５０の軸方向への移動に際して、第１軸受ブラケット３２は、ガイドロッド２１０に荷重を掛けた状態で、スムーズにスライドする。

図８は、実施形態に係る回転子引き出し方法における吊り状態引き抜きステップ時の状態を示す立断面図である。すなわち、図１のステップＳ０６の状態を示す。

吊り治具２５０は、Ｌ字型に曲がっており、その一方の端部であるＡ部で、揚重機２６０から揚重機ワイヤ８０により吊り下げられる。他方の端部は、一体構造物１５０の一部であるロータシャフト１１と結合する。この状態で、一体構造物１５０を揚重機２６０で吊り下げながら、水平方向に引き抜く（ステップＳ０６）。

ここで、一体構造物１５０と吊り治具２５０が結合した状態で、この全体の重心が、Ａ部の直下となるように、吊り治具２５０の形状・寸法を設定する。

次に、図１に示すように、回転子１０および固定子２０等の点検を実施する（ステップＳ０７）。

回転子引き出し専用治工具セット２００は、以上の手順において使用するものであり、具体的には、複数のガイドロッド２１０、第２軸受側延長部材２３０、軸心維持用仮ブラケット２４０を含む治工具のセットである。また、必要に応じて使用する吊り治具２５０を含めてもよい。

以上、回転子の引き抜きの手順を示した。回転子鉄心１２が固定子鉄心２１内にある時には、回転子鉄心１２の径方向の外面と固定子鉄心２１の径方向の内面とが接触しないように、両者の軸芯が許容値以上にずれない状態で、回転子１０を軸方向に移動させる必要がある。

本実施形態においては、一方の、第１軸受３１を支持する第１軸受ブラケット３２は、複数のガイドロッド２１０により、組立て状態でフレーム３０に接続されている箇所からそのまま軸方向に延長される箇所で支持される。

また、他方の第２軸受３３側は、第２軸受ブラケット３４に代えて設置される軸芯維持用仮ブラケット２４０は、同じ軸芯を保っており、その中に挿通される第２軸受側延長部材２３０により、一体構造物１５０は、軸芯を維持される。

以上のように、回転子鉄心１２が固定子鉄心２１内にある時には、回転子１０を含む一体構造物１５０を支持している２か所とも、一体構造物１５０の軸芯と固定子２０の軸芯とが一致するようになっている。したがって、一体構造物１５０を軸方向に引き出すときに、径方向へのずれの懸念が無く、微妙な調整を必要とすることなしに、確実に、回転子１０を固定子２０から引き出すことができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態を説明したが、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。

たとえば、実施形態では、回転子を固定子から引き抜く場合についての手順とそのための治工具セットを示した。しかしながら、本発明の範囲は、引き抜きの場合に限定されない。すなわち、回転子を引き抜いて点検を実施した後の復旧においては、実施形態に示した手順の逆の手順を実施することによって、回転子を固定子内に挿入することができる。この際、従来のような微妙な調整を必要としない点では、引き抜き時と同様の効果を有する。

また、実施形態では、ロータシャフトが水平に延びた横置型の回転電機について、回転子を水平方向に引き抜く場合を例にとって示しているが、これに限定されない。たとえば、横置き型の回転電機を、ロータシャフトを鉛直方向になるように立てた上で、回転子を鉛直上方に引き抜く場合についても、本発明は適用可能である。この場合、ステップＳ０６の吊り状態引き抜きステップで使用する吊り治具は、吊り治具２５０のようなＬ字型の治具とは異なる通常の上部からの吊り治具を用いればよい。

さらに、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。

実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

１０…回転子、１１…ロータシャフト、１２…回転子鉄心、２０…固定子、２１…固定子鉄心、２２…固定子コイル、２５…ギャップ、３０…フレーム、３０ａ…ボルト穴、３１…第１軸受、３２…第１軸受ブラケット、３２ａ…貫通孔、３２ｂ…入口近傍および出口近傍、３３…第２軸受、３４…第２軸受ブラケット、８０…揚重機ワイヤ、１００…回転電機、１５０…一体構造物、２００…回転子引き出し専用治工具セット、２１０…ガイドロッド、２３０…第２軸受側延長部材、２４０…軸芯維持用仮ブラケット、２５０…吊り治具、２６０…揚重機

Claims (5)

1. 回転軸方向に延びて第１軸受および第２軸受により回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
   前記回転子の径方向外側に配された円筒状の固定子と、
   前記固定子の外側に設けられて前記固定子を固定支持するフレームと、
   前記フレームの軸方向の第１の端部に取り付けられて前記第１軸受を支持する第１軸受ブラケットと、
   前記フレームの軸方向の第２の端部に取り付けられて前記第２軸受を支持する第２軸受ブラケットと、
   を有する回転電機の前記回転子の引き出し方法であって、
   前記第２軸受ブラケットを取り外した後に軸芯維持用仮ブラケットを取り付け、前記ロータシャフトの前記第２軸受の側に第２軸受側延長部材を接続する第２軸受側措置ステップと、
   前記第１軸受ブラケットの前記フレームへの取り付け用の複数のボルトの一部を、前記フレームに形成されたボルト穴から取り外し、前記ボルト穴にガイドロッドを螺合させるガイドロッド接続ステップと、
   前記第２軸受側措置ステップ、および前記ガイドロッド接続ステップの後に、前記第１軸受ブラケットを固定していた残りの前記ボルトを取り外すボルト取り外しステップと、
   前記ボルト取り外しステップの後に、前記回転子、前記第１軸受ブラケット、前記第２軸受側延長部材、前記第１軸受および前記第２軸受を、一体構造物として、前記複数のガイドロッドおよび前記軸芯維持用仮ブラケットで支持しながら、前記複数のガイドロッドに沿って前記一体構造物を第１軸受の側に引き抜くガイド状態引き抜きステップと、
   を有することを特徴とする回転子引き出し方法。
2. 前記ガイド状態引き抜きステップの後に、前記一体構造物を上方から吊りながらさらに引き抜く、吊り状態引き抜きステップをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の回転子引き出し方法。
3. 回転軸方向に延びて第１軸受および第２軸受により回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に設けられた回転子鉄心とを有する回転子と、
   前記回転子の径方向外側に配された円筒状の固定子と、
   前記固定子の外側に設けられて前記固定子を固定支持するフレームと、
   前記フレームの軸方向の第１の端部に取り付けられて前記第１軸受を支持する第１軸受ブラケットと、
   前記フレームの軸方向の第２の端部に取り付けられて前記第２軸受を支持する第２軸受ブラケットと、
   を有する回転電機の回転子を引き出すための回転子引き出し専用治工具セットであって、
   前記フレームに取り付けられた前記第１軸受ブラケットに形成された貫通孔を貫通して前記フレームに形成された前記第１軸受ブラケット取り付け用のボルト穴のそれぞれに螺合可能に形成された複数のガイドロッドと、
   前記ロータシャフトの前記第２軸受の側の端部に接続される第２軸受側延長部材と、
   前記第２軸受ブラケットに代えて軸芯を維持する軸芯維持用仮ブラケットと、
   を備えることを特徴とする回転子引き出し専用治工具セット。
4. 前記第１軸受ブラケットに形成された前記貫通孔の内側面は、径が軸方向に一定の部分が存在せず、その中心軸を含む平面で切った断面形状が、中心軸に向かって凸に滑らかに変化するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の回転子引き出し専用治工具セット。
5. 前記複数のガイドロッドのそれぞれは、一方に延びた断面が円形の棒状であり、先端近傍にはおねじが形成され、おねじの形成されていない側面は、耐摩耗性および耐食性向上のため被表面加工層を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回転子引き出し専用治工具セット。

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