JP4955364B2 - 結束されたバーと固化されたバーとのろう付けの方法およびシリーズループ接合 - Google Patents

Description

本発明は、固定子バーのシリーズループ接合に関し、特に、柔軟性が高く且つコストを低減できるシリーズループ接合及びその接合方法に関する。

固定子バーの組み立て後（固定子を巻いている間）に、上から下までのバーのシリーズループ接合を実施しなければならない。

１つの手法は、ストランドとストランドとのろう付けと呼ばれ、ストランド対ストランド構成のシリーズループをろう付けする方法である。固定子バーの組み立て後の、固定子を巻いている間に、上部および下部ストランドを、所定サイズにカットし、所定位置まで折り曲げ、層ごとにろう付けする。この手法の例を図１〜５に示す。

図１〜３に示すように、２つの内部ストランド１０を、上部バーから所定位置まで折り曲げ、特殊なカッターでカットする。次に、２つの内部ストランド１２を、下部バーから所定位置まで折り曲げ、上部ストランド１０と重ねてカットする。ろう付けされたストランドの最小重なり部分の長さは、ストランドの厚さの約３倍、たとえば、少なくとも約０．３７インチである。この重なり部分は、常に、ろう付けされた銅の幅以上にする。ろう付けは、約９０度の弧にわたって行うが（図１）、この角度は、ろう付け器具を使用できる空間に限定されてもよい。ろう付けの連続セット間のギャップは基準どおり（たとえば、０．０９０〜０．１６０インチ）である。ジョイントをろう付けする場合は、そのジョイントを、マイカ片１４によって前のジョイントと隔てる。結果として、隣接するジョイント間の半径方向の隔たりは、たとえば、マイカ片の厚さを含めて少なくとも０．０３インチになる。ろう付けする前に、ろう付けする重なり部分の中心にろう付け合金リボン１６を置く。

ストランド同士が重なったジョイントの場合は、ろう付け合金リボンを、図２および３に示すように挿入する。ろう付けは、１つ、２つ、または４つのストランドの幅であってよい。２つのストランドに２つのストランドが重なったジョイントの場合は、図４および５に示すように、ろう付けするすべての部分をカバーするようにろう付け合金リボン１６を挿入する。１回の操作で、８つのストランド（２つ分の幅×４つ分の深さ）がろう付けされる。ろう付け固定具またはクランプが配置され、それによって、重なったストランドが一直線をなして強く固定され、あらかじめ配置されたろう付け合金１６が加熱されて融解したときに流れてジョイントを満たすよう、十分な圧力がストランドにかけられる。熱は、ジョイントが急速に、ただし均一に１２９２〜１３６４°Ｆ（７００〜７４０℃）のろう付け温度まで加熱されるように加える。アセンブリが適切な温度に達すると、ストランドが鈍い鮮紅色になり、あらかじめ配置したろう付け合金が流れる。ジョイントが有効に満たされ、かつ、したたり落ちるほどではないようにするために、必要に応じて、差しろうされたろう付け合金を加えることが可能である。次に、アセンブリを冷却および固化し、その後、圧力を解除し、目視検査を行う。

自明であるが、ストランドとストランドとのろう付けは、巻きつけ時にバーを必要なサイズにカットできるので柔軟性の高い方法であるものの、組み立てに時間を取るのでコストがかかる。

シリーズ接合のための別のろう付け手法は、シングルショットろう付けと呼ばれる方法であり、これは、発電機内のシリーズループに、固化および結束された固定子バーを巻く場合に用いられる。この手法では、固定子バーの製造時に第１のろう付け工程を実施して、結束されたバーパッケージの端部を固化する。固定子バーの組み立て後（固定子を巻いている間）に第２のろう付け工程を実施して、上から下までのバーのシリーズループ接合を完了する。この方法は、アセンブリのシリーズループごとにろう付けを１回だけ行うので、ワンショットろう付け法、またはシングルショットろう付け法と呼ばれる。固化されたストランドを固相接合にろう付けする場合（図示せず）は、固体接合ストラップを用い、固化されたストランドを一方の側面の銅プレートと他方の側面の接合ストラップとでサンドイッチ状に挟み込む。バーからバーへの（シリーズ）ループは、図６に概略的に示すように、固化ストランドされた３２、３４の各側面において銅プレート３６がサンドイッチを形成し、一体としてろう付けされる。したがって２つのプレート３６を、図示された上部バー３２および下部バー３４の間に集め、クランプ（図示せず）を用いてそれらのプレートを所定位置に固定する。次のろう付けを実施する。それにはまず、上部（半径方向で内側の）バー３２の周辺部分をろう付け温度（鈍い赤色：１３５０°Ｆ）に達するまで加熱し、プレートごとにジョイントの４つの側面すべての周囲にろう付け合金を追加する。次に、作業者は、下部バー３４（スロット底部に取り付けられた固定子バー）にあるプレートの反対側の端部に移り、ろう付け部分を同様に完成させる。

図７に示すように、固化されていない固定子バー２０を固相ストラップ接合にろう付けする場合は、フェーズ接合ストラップ２２と支持プレート２４との間でストランドパッケージ２０を受け止める。ストランド層間、ストランド層とストラップとの間、ストランド層とプレートとの間、およびストラップ２２とプレート２４との間にあるろう付け合金（シートおよびスティック）２６が、アセンブリを、ジョイント全体にわたって軸方向および半径方向に固化する。
米国特許出願公開第２００４／０２１６３０１号

前述のように、ストランドとストランドとのろう付けは、シングルショットろう付けより柔軟性に富むが、コストがかかる。本発明の例示的実施形態では、固化されたストランドの接合に対応するコスト節約と、固化されていない固定子バーによってもたらされる柔軟性とを実現するために、結束されたバーと固化されたバーとのろう付けを提案する。

したがって、本発明は、固定子バーのシリーズループ接合を形成する方法によって実施可能であり、この方法は、固化された固定子バーおよび結束された固定子バーを用意することと、第１のサイドプレートを、第１のサイドプレートの第１の端部の近傍で、前記固化されたバーの端部の第１の側面にろう付けすることと、第２のサイドプレートを、第２のサイドプレートの第１の端部の近傍で、前記固化されたバーの前記端部の第２の側面にろう付けすることと、前記各バーを固定子スロット内に取り付けて、前記各バーの一方が上部バーとして前記スロット内に配置され、前記バーの他方が下部バーとして前記スロット内に配置されるようにすることと、前記各サイドプレートの第２の端部同士の間に前記結束されたバーのストランドを配置することと、前記各サイドプレートの第２の端部の近傍で、前記サイドプレートと、前記結束されたバーの前記ストランドとの間にろう付け合金を配置することと、前記各サイドプレートを前記結束されたバーにろう付けすることによって、前記結束されたバーを前記固化されたバーにシリーズ接合することとを含む。

本発明はさらに、固定子バーのシリーズループ接合の形で実施可能であり、この固定子バーのシリーズループ接合は、一方が上部バーとして固定子スロット内に配置され、他方が下部バーとして固定子スロット内に配置される、固化された固定子バーおよび結束された固定子バーと、第１のサイドプレートの第１の端部の近傍で、前記固化されたバーの端部の第１の側面にろう付けされ、第１のサイドプレートの第２の端部の近傍で、前記結束されたバーの第１の側面にろう付けされた第１のサイドプレートと、第２のサイドプレートの第１の端部の近傍で、前記固化されたバーの前記端部の第２の側面にろう付けされ、第２のサイドプレートの第２の端部の近傍で、前記結束されたバーの第２の側面にろう付けされた第２のサイドプレートとを含み、それらによって、前記結束されたバーが前記固化されたバーにシリーズ接合される。

固定子バーのストランドとストランドとのろう付けは、シングルショットろう付けより柔軟性に富むが、製造コストがかさむ。柔軟性を確保しながら固定子バーのろう付けのコストを下げるために、結束されたバーと固化されたバーとのろう付けを提案する。これによって、シングルショットろう付けより高い柔軟性を実現しながら、ストランドとストランドとのろう付けよりコストを節約することが可能になる。この点で、作業者は、結束されたバーを用いることにより、ストランドの柔軟さに起因する上部バーと下部バーとの間の位置合わせ不良を補償することが可能になる。

本発明の例示的実施形態では、上部固定子バー１３２を工場において固化し、これに２つのサイドプレート１３６（たとえば、銅ストラッピングプレート）をろう付けする。ただし、下部バー１３４は、結束されたままにしておく。図８〜１１に示すように、現場でバー１３２、１３４を受け取ると、下部バーおよび上部バーを固定子１００に取り付ける。次に作業者は、上部固化バー１３２から延びるサイドプレート１３６の間に下部ストランド１３０を送り込む。図示した例では、プレート１３６内の位置合わせされた穴１４０にピンまたはボルト１３８を通して、曲げたストランドを所定位置で保持する。次に作業者は、ストランド列間およびストランド列と隣接するプレートとの間に合金１１６を配置し、結束されたリード１３０がストラッピングプレート１３６と面一になるように、リード１３０の過剰部分１４２をカットする。

このようにして形成したジョイント（図１１）をクランプし、必要に応じてろう付け合金を供給しながらトーチろう付けすることにより、（この例示的実施形態における）下部バーのストランドがプレートを介して（この例示的実施形態における）上部バーに固定され、シリーズ接合が完成する。使用するのはシングルチップトーチでも２チップトーチでもよい。トーチのサイズおよびチップ数は、銅部品をろう付け温度まで加熱するのに必要な熱量によって異なる。例示的実施形態では、２つのローズバッドチップを有するＨａｒｒｉｓモデル５０−１０シリーズトーチを用いている。

現時点で最も実用的かつ好ましいと考えられる実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明は、開示の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、添付の特許請求項の趣旨および範囲に含まれる様々な修正および等価な構成を包含するものであることを理解されたい。

ストランドとストランドとのろう付けを示す、ストランドからストランドへのシリーズループの概略立面図である。 図１の一部の拡大図である。 図２の線３−３に沿った断面図である。 ２つのストランドと２つのストランドとのろう付けを示す、図２によく似た図である。 図４の線５−５に沿った断面図である。 シングルショットろう付けシリーズ接合の概略立面図である。 固化されていない固定子バーと接合ストラップとのろう付けの斜視図である。 本発明の例示的実施形態による、結束されたバーと固化されたバーとのろう付けの概略立面図である。 本発明の例示的実施形態による、固定子スロット内に取り付けられた後の固化されたバーおよび結束されたバーの概略斜視図である。 上に曲げられてストラッピングプレート間に入れられた、結束されたバーの結束されたリードを示す概略斜視図である。 結束されたリードがストラッピングプレートと面一になるように、リードの過剰部分がカットされた後の、図１０のアセンブリを示す概略斜視図である。

符号の説明

１０ 上部バーからの内部ストランド
１２ 下部バーからの内部ストランド
１４ マイカ片
１６ ろう付け合金リボン
２０ 固化されていない固定子バー
２２ フェーズ接合ストラップ
２４ 支持プレート
２６ ろう付け合金
２８ ストランド
３２、３４ 固化されたストランドの上部および下部バー
３６ 銅プレート
１００ 固定子
１１６ 合金
１３０ 下部ストランド
１３２ 固化された上部固定子バー
１３４ 結束された下部バー
１３６ ２つのサイドプレート／銅ストラッピングプレート
１３８ ピンまたはボルト
１４０ 穴
１４２ 結束されたリードの過剰部分

Claims (10)

1. 固定子バーのシリーズループ接合を形成する方法であって、
   ａ）固化された固定子バー１３２および結束された固定子バー１３４を用意することと、
   ｂ）第１のサイドプレート１３６を、前記第１のサイドプレート１３６の第１の端部の近傍で、前記固化されたバー１３２の端部の第１の側面にろう付けすることと、
   ｃ）第２のサイドプレート１３６を、前記第２のサイドプレート１３６の第１の端部の近傍で、前記固化されたバー１３２の前記端部の第２の側面にろう付けすることと、
   ｄ）前記バー１３２、１３４を固定子スロット内に取り付けて、前記各バーの一方が上部バーとして前記スロット内に配置され、前記各バーの他方が下部バーとして前記スロット内に配置されるようにすることと、
   ｅ）前記各サイドプレートの第２の端部同士の間に前記結束されたバー１３４のストランド１３０を配置することと、
   ｆ）前記各サイドプレートの第２の端部の近傍で、前記サイドプレートと、前記結束されたバーの前記ストランドとの間にろう付け合金１１６を配置することと、
   ｇ）前記各サイドプレートを前記結束されたバーにろう付けすることによって、前記結束されたバー１３４を前記固化されたバー１３２にシリーズ接合することとを含む方法。
2. 前記ステップｆ）の後に、前記各サイドプレートを越えて延びる前記結束されたバーの前記ストランドの端部をカットすることをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. ステップｄ）において、前記固化されたバーを、前記固定子スロット内に、半径方向に内部にある上部バーとして配置する、請求項１記載の方法。
4. 前記ろう付けステップｂ）およびｃ）を、前記各サイドプレートと、前記固化されたバーの前記各端部とを加熱することによって実施する、請求項１記載の方法。
5. 加熱がトーチによるものである、請求項４記載の方法。
6. 前記ろう付けステップｂ）およびｃ）を同時に実施する、請求項１記載の方法。
7. 前記ろう付けステップｂ）およびｃ）を前記取り付けステップｄ）の前に実施する、請求項１記載の方法。
8. 前記固化されたバーの前記端部を、第１および第２の側面と端面とを有する固体端部として一体化するために、前記固化されたバーが、工場で固化されてから現場に配送される、請求項１記載の方法。
9. 一方が上部バーとして固定子スロット内に配置され、他方が下部バーとして前記固定子スロット内に配置される、固化された固定子バー１３２および結束された固定子バー１３４と、
   第１のサイドプレート１３６の第１の端部の近傍で、前記固化されたバー１３２の端部の第１の側面にろう付けされ、前記第１のサイドプレート１３６の第２の端部の近傍で、前記結束されたバー１３４の第１の側面にろう付けされた前記第１のサイドプレート１３６と、
   第２のサイドプレート１３６の第１の端部の近傍で、前記固化されたバー１３２の前記端部の第２の側面にろう付けされ、前記第２のサイドプレート１３６の第２の端部の近傍で、前記結束されたバー１３４の第２の側面にろう付けされた前記第２のサイドプレート１３６とを含み、
   それらによって、前記結束されたバーが前記固化されたバーにシリーズ接合される、固定子バーのシリーズループ接合。
10. 前記固化されたバーが、前記固定子スロット内に、半径方向に内部にある上部バーとして配置される、請求項９記載の、固定子バーのシリーズループ接合。

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