JP4794330B2 - Transformer and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、通電により生じる発熱を抑制するための冷却流路を銅パイプで構成したトランス及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a transformer in which a cooling channel for suppressing heat generation caused by energization is formed of a copper pipe, and a method for manufacturing the transformer.

産業用の溶接機は、ロボットアームの先端に溶接トランス及び溶接チップを動作させるアクチュエータを取り付け、所定の溶接作業を行うように構成されている。溶接用ロボットは高速化や生産性向上の観点からトランスの軽量が望まれている。   The industrial welding machine is configured to perform a predetermined welding operation by attaching an actuator for operating a welding transformer and a welding tip to the tip of a robot arm. A welding robot is desired to be light in weight from the viewpoint of speeding up and improving productivity.

例えば、特許文献1記載の溶接トランスは、電流の通電による発熱を抑制するために、二次巻線に冷却通路が形成されている。この冷却通路を構成するために、鋳造材に冷却流路用のパイプを鋳込んで二次巻線を形成している。前記鋳造材としては、軽量化のためアルミニウムが使用されている。前記パイプの材質は前記鋳造材と同種のアルミニウムが馴染みがよい。しかしながら、冷却媒体が水である場合には、アルミニウムよりも耐腐食性の高い銅製のパイプを使用している。   For example, in the welding transformer described in Patent Document 1, a cooling passage is formed in the secondary winding in order to suppress heat generation due to current application. In order to configure this cooling passage, a secondary winding is formed by casting a pipe for a cooling flow path in a cast material. As the casting material, aluminum is used for weight reduction. The material of the pipe is familiar with the same kind of aluminum as the cast material. However, when the cooling medium is water, a copper pipe having higher corrosion resistance than aluminum is used.

ところで、前記銅パイプの出入り口とアルミ鋳造材との境界部分に電蝕が発生することが懸念されるが、前記銅パイプの端部に銅カラーを連結することにより電蝕を防止する技術が特許文献に開示されている。
By the way, electric corrosion to the doorway and the boundary portion between the aluminum cast material of the copper pipe is feared to occur, technology patents to prevent electrolytic corrosion by connecting the copper collar on the end of the copper pipe It is disclosed in Document 2 .

特許文献2は、溶接ガンに関し、アルミニウム材のモータハウジング内に冷却媒体用通路としての銅製管路が螺旋状に配設されるとともに、該銅製管路の出入口には、銅カラー部材が連結されている。銅製管路及び銅カラーはアルミニウムに鋳込まれている。銅製管路の入口および出口には、鋳込み前に予め銅カラーがろう付けにより固着されている。銅カラーは、所定の肉厚を有している。   Patent Document 2 relates to a welding gun, in which a copper pipe as a cooling medium passage is spirally arranged in an aluminum motor housing, and a copper collar member is connected to an inlet / outlet of the copper pipe. ing. Copper conduits and copper collars are cast in aluminum. A copper collar is fixed to the inlet and outlet of the copper pipe by brazing before casting. The copper collar has a predetermined thickness.

特許文献2記載の溶接ガンでは、冷却流路によってハウジングが効率的に冷却され、小型化できて好適である。   The welding gun described in Patent Document 2 is suitable because the housing is efficiently cooled by the cooling channel and can be reduced in size.

特開2002−343914号公報JP 2002-343914 A 特開2002−346755号公報JP 2002-346755 A

上記の特許文献1に記載の溶接ガンにおけるトランスでは、ハウジングに銅パイプを鋳込む前に銅カラーをろう付けにより固着している。一般的にろう材の融点はアルミニウム溶融温度よりも低く、鋳造時にろう材が溶融する場合があり、歩留まりが必ずしも高くない。アルミニウムの鋳込時にろう材が溶融してしまうと、銅カラーと銅パイプが一部剥離して冷却材を供給する外部ホースとの接続強度が低下し、又は剥離部に水分が進入して腐食が発生する懸念がある。   In the transformer in the welding gun described in Patent Document 1, the copper collar is fixed by brazing before the copper pipe is cast into the housing. In general, the melting point of the brazing material is lower than the aluminum melting temperature, and the brazing material may melt during casting, and the yield is not necessarily high. If the brazing filler metal melts during casting of aluminum, the copper collar and copper pipe partly peel and the connection strength with the external hose that supplies coolant decreases, or moisture enters the peeled part and corrodes. There is a concern that will occur.

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、銅パイプの端部に銅カラーをろう付けで接合し、アルミニウムの鋳造材で鋳込むことにより形成した二次巻線を有するトランスであって、鋳造過程におけるろう材の溶損を防止することができるトランス及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such problems, and is a transformer having a secondary winding formed by joining a copper collar to the end of a copper pipe by brazing and casting with an aluminum casting material. An object of the present invention is to provide a transformer and a method for manufacturing the transformer that can prevent melting of the brazing material during the casting process.

本発明に係るトランスは、導線を巻回して形成される一次巻線と、銅パイプ及び該銅パイプの端部にろう付けされた継手としての銅カラーを含む冷却流路体と、少なくとも前記冷却流路体の銅パイプと該銅パイプのろう付部が鋳込まれているアルミニウム製の二次巻線と、前記一次巻線及び前記二次巻線と組み合わされる積層鋼板からなるコアとを備え、少なくとも前記ろう付部及び前記銅パイプの表面に、酸化アルミニウム及びケイ酸ジルコニウムの少なくとも一方を含むコーティング層が形成されていることを特徴とする。   A transformer according to the present invention includes a primary winding formed by winding a conducting wire, a cooling flow path body including a copper pipe and a copper collar as a joint brazed to an end of the copper pipe, and at least the cooling A copper pipe of a flow path body, an aluminum secondary winding in which a brazed portion of the copper pipe is cast, and a core made of a laminated steel plate combined with the primary winding and the secondary winding A coating layer containing at least one of aluminum oxide and zirconium silicate is formed on at least the surface of the brazing part and the copper pipe.

本発明に係るトランスの製造方法は、銅パイプの端部に継手としての銅カラーをろう付けして冷却流路体を構成し、少なくとも前記ろう付部及び前記銅パイプの表面に、酸化アルミニウム及びケイ酸ジルコニウムの少なくとも一方を含むコーティング層を形成し、少なくとも前記冷却流路体の銅パイプと該銅パイプのろう付部をアルミニウムに鋳込んで二次巻線を形成し、導線を巻回して形成される一次巻線と前記二次巻線を、積層鋼板からなるコアと組み合わせてトランスを得ることを特徴とする。   In the transformer manufacturing method according to the present invention, a cooling channel body is formed by brazing a copper collar as a joint to an end portion of a copper pipe, and at least the brazing portion and the surface of the copper pipe have aluminum oxide and Forming a coating layer containing at least one of zirconium silicate, casting a copper pipe of the cooling channel body and a brazed portion of the copper pipe into aluminum to form a secondary winding, and winding a conductive wire; A transformer is obtained by combining the formed primary winding and the secondary winding with a core made of laminated steel sheets.

本発明に係るトランス及びその製造方法によれば、ろう付けした銅パイプ及び銅カラーの表面に、アルミニウム溶融温度よりも融点の高いコーティング剤を施すことにより、該コーティング剤が保護膜となって鋳造過程でろう材が溶損することを防止できる。   According to the transformer and the method for manufacturing the same according to the present invention, the coating agent becomes a protective film by casting a coating agent having a melting point higher than the aluminum melting temperature on the surfaces of the brazed copper pipe and the copper collar. It is possible to prevent the brazing material from being melted during the process.

したがって、銅カラーが銅パイプから剥離することがなく、冷却材を供給する外部ホースとの接続強度が十分に高くなる。また、剥離部に水分が進入して腐食が発生するおそれがない。   Therefore, the copper collar does not peel from the copper pipe, and the connection strength with the external hose that supplies the coolant is sufficiently high. Further, there is no possibility that moisture enters the peeling portion and corrosion occurs.

さらにまた、銅カラーを設けることにより、冷却材を供給する外部ホースとの接続部に電蝕が発生することを防止できる。   Furthermore, by providing the copper collar, it is possible to prevent electrolytic corrosion from occurring at the connection portion with the external hose that supplies the coolant.

以下、本発明に係るトランス及びその製造方法について実施の形態を挙げ、添付の図1〜図7を参照しながら説明する。本実施の形態に係るトランス10(図1参照)は、例えば、スポット溶接の溶接ガンに対する電圧変換の用途に用いられ、溶接ガンとともにロボットアームの先端に設けられる。   Hereinafter, a transformer and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. The transformer 10 (see FIG. 1) according to the present embodiment is used for, for example, voltage conversion for a spot welding welding gun, and is provided at the tip of the robot arm together with the welding gun.

図1及び図2に示すように、本実施の形態に係るトランス10は、トランス本体12と、該トランス本体12の上部に設けられた半導体スタック13とを有する。以下、方向を特定するために、図1及び図3における矢印A1方向を右、矢印A2方向を左として特定する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the transformer 10 according to the present embodiment includes a transformer main body 12 and a semiconductor stack 13 provided on the top of the transformer main body 12. Hereinafter, in order to specify the direction, the arrow A1 direction in FIGS. 1 and 3 is specified as the right, and the arrow A2 direction is specified as the left.

トランス本体12は、積層鋼板からなるカットコア14a、14bと、導線を多数回巻回して得られる一次巻線16a、16bと、該一次巻線16a、16bの発生する磁力によって誘電される二次巻線18と、一次巻線16a、16bの端部に接続された一対の入力端子20と、支持台21とを有する。一次巻線16a、16b及び二次巻線18は、カットコア14a及び14bを介して支持台21によって支持されている。   The transformer body 12 includes cut cores 14a and 14b made of laminated steel plates, primary windings 16a and 16b obtained by winding a conducting wire many times, and secondary dielectrics generated by the magnetic force generated by the primary windings 16a and 16b. A winding 18, a pair of input terminals 20 connected to the ends of the primary windings 16 a and 16 b, and a support base 21 are included. The primary windings 16a and 16b and the secondary winding 18 are supported by the support base 21 via the cut cores 14a and 14b.

カットコア14a、14bは、それぞれ平面視(図示せず)で略「コ」字状の積層鋼板を2つ付き合わせて、平面視で四角枠形状となっている。二次巻線18は、2ターンのコイルであり、第1ターン部18aと、第2ターン部18bと、これらの第1ターン部18aと第2ターン部18bとを接続する横架部18cとを有する。第1ターン部18a及び第2ターン部18bの右側部はカットコア14aの四角枠の孔部に挿通しており、左側部はカットコア14bの四角枠の孔部に挿通している。二次巻線18についての詳細は後述する。   Each of the cut cores 14a and 14b has a rectangular frame shape in plan view by attaching two substantially “U” -shaped laminated steel plates in plan view (not shown). The secondary winding 18 is a two-turn coil, and includes a first turn portion 18a, a second turn portion 18b, and a horizontal portion 18c that connects the first turn portion 18a and the second turn portion 18b. Have The right side portions of the first turn portion 18a and the second turn portion 18b are inserted through holes in the square frame of the cut core 14a, and the left side portions are inserted through holes in the square frame of the cut core 14b. Details of the secondary winding 18 will be described later.

一次巻線16a及び16bは、所定の巻線機によって予め巻回して形成しておき、二次巻線18と組合わせた後にカットコア14a及び14bを挟んで所定のバンドで固定する。一次巻線16aは、二次巻線18の第1ターン部18aの表面及び裏面に沿うように組み付けられ、一次巻線16bは、第2ターン部18bの表面及び裏面に沿うように組み付けられる。一次巻線16aと一次巻線16bの各一端部は、入力端子20に接続されており、各他端部は相互接続されている。   The primary windings 16a and 16b are formed in advance by a predetermined winding machine, and after being combined with the secondary winding 18, are fixed with a predetermined band with the cut cores 14a and 14b interposed therebetween. The primary winding 16a is assembled along the front and back surfaces of the first turn portion 18a of the secondary winding 18, and the primary winding 16b is assembled along the front and back surfaces of the second turn portion 18b. One end portions of the primary winding 16a and the primary winding 16b are connected to the input terminal 20, and the other end portions are connected to each other.

半導体スタック13は、薄い4枚の半導体22a、22b、22c及び22dと、これらの半導体を挟持する冷却フィン24a、24b、24c、24d、24fと、これらの冷却フィンを接続するブロック26a、26b及び26cとを有する。冷却フィン24a〜24fと、ブロック26a〜26cの内部には冷却流路28がそれぞれ連通して設けられている。冷却流路28の入口側の一端は冷却フィン24aの側面に開口する入口ポート30aであり、出口側の他端は冷却フィン24fの側面に開口する出口ポート30bである。この半導体スタック13では、入口ポート30aから出口ポート30bに向けて冷却流路28内に冷却水を流通することにより、半導体22a〜22dを冷却することができる。   The semiconductor stack 13 includes four thin semiconductors 22a, 22b, 22c and 22d, cooling fins 24a, 24b, 24c, 24d and 24f sandwiching these semiconductors, and blocks 26a, 26b which connect these cooling fins. 26c. Cooling flow paths 28 are provided in communication with the cooling fins 24a to 24f and the blocks 26a to 26c, respectively. One end on the inlet side of the cooling channel 28 is an inlet port 30a that opens to the side surface of the cooling fin 24a, and the other end on the outlet side is an outlet port 30b that opens to the side surface of the cooling fin 24f. In this semiconductor stack 13, the semiconductors 22a to 22d can be cooled by circulating cooling water in the cooling flow path 28 from the inlet port 30a toward the outlet port 30b.

図3に示すように、二次巻線18は、アルミニウム鋳造によって構成された2ターンのコイルであり、第1ターン部18aと、第2ターン部18bと、上部の横架部18cとを有する。二次巻線18はアルミニウム材自体が通電体となっている。また、二次巻線18は、一次巻線16a、16b及びカットコア14a、14bよりも大きく強固な部材であって、トランス本体12のベースの構造体となっている。二次巻線18には冷却水を流通させるための冷却流路体60が鋳込まれている。   As shown in FIG. 3, the secondary winding 18 is a two-turn coil formed by aluminum casting, and has a first turn portion 18a, a second turn portion 18b, and an upper horizontal portion 18c. . The secondary winding 18 is made of an aluminum material itself. The secondary winding 18 is a larger and stronger member than the primary windings 16 a and 16 b and the cut cores 14 a and 14 b, and serves as a base structure of the transformer main body 12. A cooling channel body 60 for circulating cooling water is cast into the secondary winding 18.

二次巻線18の表面には無電解ニッケルのめっき処理がなされており、銅製の部材(例えば、半導体スタック13、冷却フィン24及びマイナス電極等)を接触させた箇所に結露等により水分が付着しても電蝕等が発生することがない。   The surface of the secondary winding 18 is subjected to electroless nickel plating, and moisture adheres to a portion where a copper member (for example, the semiconductor stack 13, the cooling fin 24, and the negative electrode) is brought into contact with the surface due to condensation. Even if this is not the case, electrolytic corrosion or the like does not occur.

第1ターン部18aは、中央にカットコア14a、14bの一部が挿通される四角孔40aを備え、側面視(図1参照)で略四角形状の扁平形状であって、下方の2隅は円弧状に面取りされている。四角孔40aの上部から第1ターン部18aの上面に向かって細いスリット42aが設けられており、第1ターン部18aは、上方に開口した略C字状となっている。   The first turn portion 18a includes a square hole 40a through which a part of the cut cores 14a and 14b is inserted at the center, and is a substantially rectangular flat shape in a side view (see FIG. 1). It is chamfered in an arc shape. A thin slit 42a is provided from the upper part of the square hole 40a toward the upper surface of the first turn part 18a, and the first turn part 18a has a substantially C-shape opening upward.

第1ターン部18aの上面左端部には、やや突出した端子台44aが設けられている。該端子台44aには、図1の左方向に開口する2つのビス孔46aが並列して設けられており、2本のビス48によって端子50aが取り付けられる。端子50aの接続線は、図示しないトランスに接続される。   A slightly projecting terminal block 44a is provided at the left end of the upper surface of the first turn portion 18a. The terminal block 44 a is provided with two screw holes 46 a opened in the left direction in FIG. 1 in parallel, and the terminal 50 a is attached by two screws 48. The connection line of the terminal 50a is connected to a transformer (not shown).

端子台44aにおけるビス孔46aが設けられている面の下部は、斜め下方向に向かう傾斜面52aが設けられている。該傾斜面52aには、冷却流路体60の一端の入口ポート60aが開口している。   In the lower part of the surface of the terminal block 44a where the screw hole 46a is provided, an inclined surface 52a is provided that is inclined obliquely downward. An inlet port 60a at one end of the cooling flow path body 60 is opened in the inclined surface 52a.

第2ターン部18bは、第1ターン部18aと同形状で左右逆向きに構成されており、その詳細な説明は省略する。第2ターン部18bにおける各部の符号は、第1ターン部18aにおける符号の添え字「a」に代えて添え字「b」を付して示す。第2ターン部18bの傾斜面52bには、冷却流路体60の他端の出口ポート60bが開口している。   The second turn portion 18b has the same shape as that of the first turn portion 18a and is configured to be reversed in the left-right direction, and a detailed description thereof will be omitted. The reference numerals of the respective parts in the second turn part 18b are indicated by adding a subscript “b” in place of the subscript “a” of the reference sign in the first turn part 18a. An outlet port 60b at the other end of the cooling flow path body 60 is opened on the inclined surface 52b of the second turn portion 18b.

なお、図1に示すように、入口ポート60aは、半導体スタック13の出口ポート30bと中継ホース100bによって接続されている。半導体スタック13の入口ポート30aは冷却水の供給ホース100aに接続されている。出口ポート60bは冷却水の排水ホース100cと接続されている。このような接続により、冷却水は、供給ホース100a、冷却流路28、中継ホース100b、冷却流路体60及び排水ホース100cの順に流通して、半導体スタック13及びトランス本体12を冷却する。   As shown in FIG. 1, the inlet port 60a is connected to the outlet port 30b of the semiconductor stack 13 by the relay hose 100b. The inlet port 30a of the semiconductor stack 13 is connected to the cooling water supply hose 100a. The outlet port 60b is connected to the cooling water drain hose 100c. With such a connection, the cooling water flows in the order of the supply hose 100a, the cooling flow path 28, the relay hose 100b, the cooling flow path body 60, and the drainage hose 100c to cool the semiconductor stack 13 and the transformer main body 12.

図3に戻り、横架部18cは、第1ターン部18aの上面右部と第2ターン部18bの上面左部とを平面視で傾斜しながら接続する部分である。横架部18cの厚みは、第1ターン部18a及び第2ターン部18bの厚みと略同じに設定されている。第1ターン部18aの右上部で、横架部18cの正面部には2つのビス孔54aが設けられている。同様に、第2ターン部18bの左上部で、横架部18cの背面部には2つのビス孔(図示せず)が設けられている。ビス孔54aは、半導体スタック13の固定用に用いられ、背面側のビス孔には所定のマイナス電極が接続される。   Returning to FIG. 3, the horizontal portion 18 c is a portion that connects the upper right portion of the first turn portion 18 a and the upper left portion of the second turn portion 18 b while being inclined in plan view. The thickness of the horizontal portion 18c is set to be substantially the same as the thickness of the first turn portion 18a and the second turn portion 18b. Two screw holes 54a are provided in the upper right part of the first turn part 18a and in the front part of the horizontal part 18c. Similarly, two screw holes (not shown) are provided in the upper left part of the second turn part 18b and in the back part of the horizontal part 18c. The screw hole 54a is used for fixing the semiconductor stack 13, and a predetermined negative electrode is connected to the screw hole on the back side.

次に、二次巻線18を冷却するための冷却流路体60について図4及び図5を参照しながら説明する。   Next, the cooling flow path body 60 for cooling the secondary winding 18 is demonstrated, referring FIG.4 and FIG.5.

図4に示すように、冷却流路体60は、銅パイプ62と、該銅パイプ62の一端に設けられた銅カラー64aと、他端に設けられた銅カラー64bとを有する。銅パイプ62は、銅カラー64aが設けられた一端部から、第1ターン部18aを反時計周りに略1周し(図1参照)、横架部18cを経由した後、第2ターン部18bを反時計回りに略1周して銅カラー64bが設けられた他端部に至る(図3参照)。銅パイプ62は、冷却効率向上の観点から、二次巻線18内の経路が長くなるように緩やかな波打ち形状に形成されている。   As shown in FIG. 4, the cooling flow path body 60 includes a copper pipe 62, a copper collar 64 a provided at one end of the copper pipe 62, and a copper collar 64 b provided at the other end. The copper pipe 62 makes one turn around the first turn portion 18a counterclockwise from one end where the copper collar 64a is provided (see FIG. 1), passes through the horizontal portion 18c, and then passes through the second turn portion 18b. To the other end provided with the copper collar 64b (see FIG. 3). The copper pipe 62 is formed in a gently wavy shape so that the path in the secondary winding 18 becomes long from the viewpoint of improving the cooling efficiency.

冷却流路体60は、二次巻線18に鋳込まれており、銅カラー64aが設けられた一端が傾斜面52aに開口して入口ポート60aを形成し、銅カラー64bが設けられた他端が傾斜面52bに開口して出口ポート60bを形成している。   The cooling flow path body 60 is cast into the secondary winding 18, one end provided with the copper collar 64a opens into the inclined surface 52a to form the inlet port 60a, and the other provided with the copper collar 64b. The end opens to the inclined surface 52b to form the outlet port 60b.

図5に示すように、銅カラー64aは、短い筒形状であって開口側に雌ねじが66が設けられている。銅カラー64aは、内径が銅パイプ62の外径と略等しく、該銅パイプ62の一端に挿入された状態で、挿入側端部がろう付けされている。このろう付部68は、銅カラー64aの挿入側端部と銅パイプ62との接触部に対して隅肉を形成するように1周にわたって設けられている。   As shown in FIG. 5, the copper collar 64a has a short cylindrical shape, and an internal thread 66 is provided on the opening side. The copper collar 64 a has an inner diameter that is substantially equal to the outer diameter of the copper pipe 62, and the insertion-side end portion is brazed while being inserted into one end of the copper pipe 62. The brazing portion 68 is provided over one circumference so as to form a fillet at the contact portion between the insertion side end portion of the copper collar 64 a and the copper pipe 62.

このろう付部68によれば、銅カラー64aを銅パイプ62に確実に固着するすることができる。なお、詳細な説明を省略するが、他端の銅カラー64bについても同様の構成であり、同様の効果を有する。   According to the brazing portion 68, the copper collar 64a can be securely fixed to the copper pipe 62. Although detailed description is omitted, the copper collar 64b at the other end has the same configuration and the same effect.

また、図5に示すように、冷却流路体60の表面にはコーティング層70が形成されている。該コーティング層70は冷却流路体60を二次巻線18に鋳込む前の段階で、コーティング剤を塗布及び加熱して形成されたものである。コーティング層70は、ろう付部68を含む冷却流路体60の全面に形成されている。   As shown in FIG. 5, a coating layer 70 is formed on the surface of the cooling flow path body 60. The coating layer 70 is formed by applying and heating a coating agent at a stage before casting the cooling flow path body 60 into the secondary winding 18. The coating layer 70 is formed on the entire surface of the cooling flow path body 60 including the brazing portion 68.

コーティング剤は耐熱性のあるもので、例えば、酸化アルミニウム及びケイ酸ジルコニウムの少なくとも一方を含むものを用いるとよい。酸化アルミニウムは融点が2020℃と高く、表面の強度・耐熱衝撃性能を向上する効果を有する。ケイ酸ジルコニウムは融点が2550℃と高い。また、ケイ酸ジルコニウムは耐食性が高く、ほとんどの化学物質と反応しない性質をもち、溶融アルミニウムと銀ろうあるいは銅との反応を防ぐことができる。銅はアルミニウムと反応する性質があるが、ケイ酸ジルコニウム等を含むコーティング層70を設けることにより、侵食を防止することができる。   The coating agent is heat resistant, and for example, a coating containing at least one of aluminum oxide and zirconium silicate may be used. Aluminum oxide has a high melting point of 2020 ° C., and has the effect of improving surface strength and thermal shock resistance. Zirconium silicate has a high melting point of 2550 ° C. Zirconium silicate has a high corrosion resistance and does not react with most chemical substances, and can prevent reaction between molten aluminum and silver solder or copper. Although copper has a property of reacting with aluminum, erosion can be prevented by providing a coating layer 70 containing zirconium silicate or the like.

これらのコーティング層70によれば、アルミニウムの溶湯に触れても溶解することがないため、冷却流路体60の表面でバリアとなり、内部を保護することができる。   According to these coating layers 70, even when they are in contact with the molten aluminum, they do not dissolve, so that they become a barrier on the surface of the cooling flow path body 60 and can protect the inside.

コーティング剤としては、これ以外にも、例えばケイ酸ソーダや酸化マグネシウムを含むものであってもよい。ケイ酸ソーダは界面活性剤として使用されるもので、石けんのように表面を滑らかにし、溶湯の流れをよくして表面のボイドの発生を抑制することができる。酸化マグネシムは熱伝導性付与剤として使用されるもので、銅パイプから熱放散を向上させることができる。二次巻線18では、冷却流路体60に冷却水を流してアルミニウムの熱抵抗で発生した熱を冷却水に伝えて冷却するので、銅パイプ62の表面で熱伝導が阻害されると冷却性能が低下するが、酸化マグネシウム等を含むコーティング層70を設けることにより、伝熱特性及び冷却特性を向上させることができる。   In addition to this, the coating agent may contain, for example, sodium silicate or magnesium oxide. Sodium silicate is used as a surfactant, and can smooth the surface like soap and improve the flow of molten metal to suppress the generation of voids on the surface. Magnesium oxide is used as a thermal conductivity imparting agent and can improve heat dissipation from a copper pipe. In the secondary winding 18, the cooling water is allowed to flow through the cooling flow path body 60 to transmit the heat generated by the heat resistance of the aluminum to the cooling water to be cooled. Although the performance is lowered, the heat transfer characteristics and the cooling characteristics can be improved by providing the coating layer 70 containing magnesium oxide or the like.

次に、このように構成されるトランス10の製造方法について図6を参照しながら説明する。   Next, a method for manufacturing the transformer 10 configured as described above will be described with reference to FIG.

先ず、ステップS1において、銅のパイプ材から所定長さを切り出した後に曲げ加工をして銅パイプ62を形成する。   First, in step S1, a predetermined length is cut out from a copper pipe material, and then bent to form a copper pipe 62.

ステップS2において、図7に示すように、銅パイプ62の両端に銅カラー64a及び64bを取り付けた後に、各銅カラー64a及び64bの挿入側端部を銅パイプ62の表面の1周にわたってろう付けを行い、ろう付部68を形成する。ろう材は、例えば銀ろうであって、融点が600℃程度である。   In step S2, as shown in FIG. 7, after attaching the copper collars 64a and 64b to both ends of the copper pipe 62, the insertion side ends of the copper collars 64a and 64b are brazed over the entire circumference of the surface of the copper pipe 62. To form the brazed portion 68. The brazing material is, for example, silver brazing and has a melting point of about 600 ° C.

ステップS3において、銅パイプ62、銅カラー64a及び64bの全面に前記のコーティング剤を薄く均一に塗布する。このコーティング剤は、前記のとおり酸化アルミニウム及びケイ酸ジルコニウムの少なくとも一方を含むものである。   In step S3, the coating agent is thinly and uniformly applied to the entire surface of the copper pipe 62 and the copper collars 64a and 64b. As described above, the coating agent contains at least one of aluminum oxide and zirconium silicate.

ステップS4において、コーティング剤を塗布した銅パイプ62、銅カラー64a及び64bを所定手段により加熱して余分な水分等を除き、コーティング層70を形成する。これにより冷却流路体60が得られる。   In step S4, the copper pipe 62 and the copper collars 64a and 64b to which the coating agent is applied are heated by a predetermined means to remove excess moisture and the coating layer 70 is formed. Thereby, the cooling flow path body 60 is obtained.

ステップS5において、二次巻線18の形状のキャビティを有する鋳造金型(図示せず)を用いてアルミニウム鋳造を行う。このとき、鋳造金型のキャビティ部に冷却流路体60を配置しておき、アルミニウムに鋳込んで二次巻線18を形成する。ところで、アルミニウムの溶湯は、例えば、740℃程度に設定されており、ろう付部68の銀ろうの融点(600℃程度)よりも高温であるが、該ろう付部68は高融点の材質を含むコーティング層70によって覆われていることから耐熱性を有し、ろう付部68が溶損してしまうことがない。また、仮にろう付部68の表面の一部が溶融した場合であっても、コーティング層70が殻として覆っていることから、ろう材が流出することがない。   In step S5, aluminum casting is performed using a casting mold (not shown) having a cavity in the shape of the secondary winding 18. At this time, the cooling flow path body 60 is disposed in the cavity portion of the casting mold and cast into aluminum to form the secondary winding 18. By the way, the molten aluminum is set at about 740 ° C., for example, and is higher in temperature than the melting point of silver brazing (about 600 ° C.) of the brazing part 68, but the brazing part 68 is made of a high melting point material. Since it is covered with the coating layer 70 containing, it has heat resistance, and the brazing part 68 does not melt. Even if a part of the surface of the brazing portion 68 is melted, the brazing material does not flow out because the coating layer 70 covers the shell.

さらに、コーティング層70が設けられていることにより、銅パイプ62の表面における湯流れ性が向上し、鋳造がスムーズに行われるとともに巣の発生が抑制される。   Furthermore, by providing the coating layer 70, the hot water flow property on the surface of the copper pipe 62 is improved, the casting is performed smoothly and the formation of nests is suppressed.

この後、アルミニウムが凝固して冷却された後、鋳造金型を取り除き、所定のビス孔加工等を行い、二次巻線18を得る。   Thereafter, after the aluminum is solidified and cooled, the casting mold is removed, and predetermined screw hole processing is performed to obtain the secondary winding 18.

ステップS6において、二次巻線18に対して、予め形成された一次巻線16aと一次巻線16b取り付ける。
In step S6, the primary winding 16a and the primary winding 16b formed in advance are attached to the secondary winding 18.

ステップS7において、二次巻線18及び一次巻線16a、16bの組み立て体カットコア14a、14bを挟み込みバンドにより固定する。また、前記のとおり、一次巻線16aと一次巻線16bの各一端部を入力端子20に接続し、各他端部を相互接続する。この後、組み立て体を支持台21に取り付けてトランス本体12が得られる。 In step S7, fixed by sandwiching the band cut core 14a, and 14b to the assembly of the secondary winding 18 and primary winding 16a, 16b. Further, as described above, one end portions of the primary winding 16a and the primary winding 16b are connected to the input terminal 20, and the other end portions are interconnected. Thereafter, the assembly is attached to the support base 21 to obtain the transformer body 12.

ステップS8において、トランス本体12の上部に半導体スタック13を取り付け、中継ホース100bを取り付ける。また、トランス本体12の使用時には、供給ホース100a及び排水ホース100cを取り付けて、冷却水を冷却流路28及び冷却流路体60に供給、循環させる。これにより、半導体スタック13及びトランス本体12を冷却することができる。   In step S8, the semiconductor stack 13 is attached to the top of the transformer body 12, and the relay hose 100b is attached. Further, when the transformer main body 12 is used, the supply hose 100a and the drainage hose 100c are attached to supply and circulate cooling water to the cooling flow path 28 and the cooling flow path body 60. Thereby, the semiconductor stack 13 and the transformer main body 12 can be cooled.

上述したように、本実施の形態に係るトランス10及びその製造方法では、ろう付けした銅パイプ62及び銅カラー64a、64bの表面に、アルミニウム溶融温度よりも融点の高いコーティング剤を施してコーティング層70を設けている。このコーティング層70が保護膜となって鋳造過程でろう材が溶損することを防止できる。   As described above, in the transformer 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the coating layer having the melting point higher than the aluminum melting temperature is applied to the surfaces of the brazed copper pipe 62 and the copper collars 64a and 64b. 70 is provided. The coating layer 70 serves as a protective film and can prevent the brazing material from being melted during the casting process.

したがって、銅カラー64a、64bが銅パイプ62から剥離することがなく、冷却材を供給する中継ホース100b及び排水ホース100cとの接続強度が十分に高くなる。また、剥離部に水分が進入して腐食が発生するおそれがない。   Therefore, the copper collars 64a and 64b do not peel from the copper pipe 62, and the connection strength between the relay hose 100b and the drainage hose 100c for supplying the coolant is sufficiently high. Further, there is no possibility that moisture enters the peeling portion and corrosion occurs.

さらにまた、銅カラー64a、64bには雌ねじ66が形成されており、該銅カラー64a、64bに中継ホース100b及び排水ホース100cを接続するため、冷却水がアルミニウム母材と直接的に接触することがなく、電蝕を防止することができる。   Furthermore, female threads 66 are formed on the copper collars 64a and 64b, and the cooling water is in direct contact with the aluminum base material to connect the relay hose 100b and the drainage hose 100c to the copper collars 64a and 64b. It is possible to prevent electric corrosion.

本実施の形態に係るトランス10及びその製造方法によれば、二次巻線18が主にアルミニウムで形成されていることから、銅が主体の二次巻線と比較して軽量である。銅が主体の二次巻線の場合、アルミニウムと比較すると鋳造が困難であって、冷却水の流路を形成するためには、純銅板にドリル加工をして水路を形成し、これをろう付けする。このような加工は、工程数が多く、しかも加工が難しく、ドリルの消耗も早い。一方、トランス10及びその製造方法によれば、アルミニウム鋳造時に冷却流路体60を鋳込むことから、工程数が少なく、処理が容易であって、しかも工具等の消耗がない。   According to the transformer 10 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, since the secondary winding 18 is mainly formed of aluminum, it is lighter than a secondary winding mainly made of copper. In the case of a secondary winding mainly made of copper, casting is difficult compared to aluminum, and in order to form a cooling water flow path, a pure copper plate is drilled to form a water flow path, which is then soldered. Attach. Such processing has a large number of steps, is difficult to process, and the drill is quickly consumed. On the other hand, according to the transformer 10 and the manufacturing method thereof, the cooling flow path body 60 is cast at the time of casting aluminum, so that the number of processes is small, the processing is easy, and the tools and the like are not consumed.

本発明に係るトランス及びその製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。   The transformer and the method for manufacturing the same according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

本実施の形態に係るトランスの正面図である。It is a front view of the transformer concerning this embodiment. 本実施の形態に係るトランスの側面図である。It is a side view of the transformer concerning this embodiment. 二次巻線の斜視図である。It is a perspective view of a secondary winding. 冷却流路体の斜視図である。It is a perspective view of a cooling channel body. 冷却流路の開口部の断面図である。It is sectional drawing of the opening part of a cooling flow path. 本実施の形態に係るトランスの製造方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the manufacturing method of the trans | transformer which concerns on this Embodiment. 銅パイプと銅カラーの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a copper pipe and a copper collar.

符号の説明Explanation of symbols

10…トランス 12…トランス本体
13…半導体スタック 14a、14b…カットコア
16a、16b…一次巻線 18…二次巻線
18a、18b…ターン部 18c…横架部
60…冷却流路体 60a…入口ポート
60b…出口ポート 62…銅パイプ
64a、64b…銅カラー 66…雌ネジ
68…ろう付部 70…コーティング層
100a…供給ホース 100b…中継ホース
100c…排水ホース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Transformer 12 ... Transformer main body 13 ... Semiconductor stack 14a, 14b ... Cut core 16a, 16b ... Primary winding 18 ... Secondary winding 18a, 18b ... Turn part 18c ... Horizontal part 60 ... Cooling flow path body 60a ... Inlet Port 60b ... Exit port 62 ... Copper pipes 64a, 64b ... Copper collar 66 ... Female thread 68 ... Brazing part 70 ... Coating layer 100a ... Supply hose 100b ... Relay hose 100c ... Drain hose

Claims (2)

導線を巻回して形成される一次巻線と、
銅パイプ及び該銅パイプの端部にろう付けされた継手としての銅カラーを含む冷却流路体と、
少なくとも前記冷却流路体の銅パイプと該銅パイプのろう付部が鋳込まれているアルミニウム製の二次巻線と、
前記一次巻線及び前記二次巻線と組み合わされる積層鋼板からなるコアと、
を備え、
前記ろう付部及び前記銅パイプの表面に、酸化アルミニウム及びケイ酸ジルコニウムの少なくとも一方を含むコーティング層が形成されていることを特徴とするトランス。
A primary winding formed by winding a conducting wire;
A cooling flow path body including a copper pipe and a copper collar as a joint brazed to an end of the copper pipe;
At least a copper pipe of the cooling channel body and an aluminum secondary winding in which a brazed portion of the copper pipe is cast,
A core made of a laminated steel sheet combined with the primary winding and the secondary winding;
With
A transformer characterized in that a coating layer containing at least one of aluminum oxide and zirconium silicate is formed on the surface of the brazing part and the copper pipe.
銅パイプの端部に継手としての銅カラーをろう付けして冷却流路体を構成し、
前記ろう付部及び前記銅パイプの表面に、酸化アルミニウム及びケイ酸ジルコニウムの少なくとも一方を含むコーティング層を形成し、
少なくとも前記冷却流路体の銅パイプと該銅パイプのろう付部をアルミニウムに鋳込んで二次巻線を形成し、
導線を巻回して形成される一次巻線と前記二次巻線を、積層鋼板からなるコアと組み合わせてトランスを得ることを特徴とするトランスの製造方法。
A cooling channel body is constructed by brazing a copper collar as a joint to the end of the copper pipe,
Forming a coating layer containing at least one of aluminum oxide and zirconium silicate on the surface of the brazing portion and the copper pipe;
At least a copper pipe of the cooling flow path body and a brazed portion of the copper pipe are cast into aluminum to form a secondary winding,
A method for manufacturing a transformer, characterized in that a transformer is obtained by combining a primary winding formed by winding a conducting wire and the secondary winding with a core made of laminated steel sheets.
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