JPH049209A - 超電導発電機用ダンパの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高強度非磁性金属の円筒と高導電性金属の円
筒（あるいはさらに高強度非磁性金属の円筒）を順に外
側に密着して配した超電導発電機用ダンパの製造方法に
係り、特に径および軸方向の長さが長大になっても、比
較的強度の低い高導電性金属の円筒を含めて寸法の正確
な超電導発電機用ダンパを得ることができる超電導発電
機用ダンパの製造方法に関する。

（従来の技術） 超電導発電機用ダンパは、超電導発電機の回転子の局面
を一定の間隔をおいて包囲し、回転子とともに回転しな
がら、回転子に異常な振動があったときはこの振動を吸
収して異常な振動を抑制する。また超電導発電機用ダン
パは、使用時には遠心力と電磁力が重畳して作用する。

そしてこの超電導発電機用ダンパは、回転子側から高強
度非磁性金属の円筒と高導電性金属の円筒、あるいはさ
らに高強度非磁性金属の円筒を順に２層ないし３層に重
ね合わせた円筒体である。

ところで、超電導発電機用ダンパは、高導電性金属と高
強度非磁性金属の円筒を焼きばめまたは冷しぼめによっ
て接合するか、あるいは火薬を用いた爆発接合によって
製造する。

ところが、焼きばめあるいは冷しぼめによる接合では、
各円筒が密着して接合するわけではないため、上述のよ
うに遠心力と電磁力が重畳作用すると、積層した円筒体
に変形が生じる。

一方、爆発接合した場合は、各円筒は密着して接合する
ため、円筒体の機械的強度は強くなり、遠心力や電磁力
の影響を受けにくいという特長がある。しかし、火薬の
爆発による加圧力をすべての円筒面に均等に作用させる
ことは困難であるため、円筒の曲り、座屈等の変形を生
じやすく、仕上り寸法精度も悪い。さらに、円筒端面の
近傍では未接合部が生じることもある。

そこで、上述の接合方法に代るものとして、特開昭５５
−１０８５５号公報には、２層あるいは３層の円筒体（
パイプ）を径方向に加圧しながら高温に加熱して接合す
る方法が提案されている。

そしてパイプの加圧法としては、不活性ガスあるいは還
元性ガスで静水圧式に行う方法が開示されている。

この方法は、まず２層あるいは３層のパイプを仕上り寸
法に近い寸法精度に加工し、さらに接合を要する各パイ
プの内周面と外周面を平坦な面に加工する。その後各パ
イプを重ね合わせ、高温のガスによって高い圧力を加え
て接合する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、超電導発電機は容量が７０ＭＷクラスになる
と、ダンパは外径寸法が約９００　ｍｍ。

軸方向の寸法が３０００ｍｍ程度と大型化する。しかし
、このような大きなダンパにあっても、高導電性金属の
円筒の板厚はせいぜい１０１Ｉｌｆｆｌと薄い。

しかも、この金属にはその高導電性のために軟らかい銅
の合金が用いられる。したがってこのような軟らかい金
属ででき、しかも板厚に比して径方向と軸方向の寸法が
大きい円筒について、その板厚の調整など周面の研削等
の加工を、変形を起こさないようにしながら接合前に行
うことは極めて困難である。また特に３層構造にする場
合は、すでに仕上り寸法に近い精度に加工した各円筒に
ついて、２つの高強度非磁性金属の円筒に挟まれる高導
電性金属の円筒を、高強度非磁性金属の円筒と接触して
損傷や変形の生じないように、挿入することは難しい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、径および軸
方向の長さが長大になっても、特に比較的強度の低い高
導電性金属の円筒について寸法の正確な超電導発電機用
ダンパを得ることができる超電導発電機用ダンパの製造
方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、高強度非磁性金属
の円筒の外側に高導電性金属の円筒を密着して配置した
超電導発電機用ダンパの製造方法において、（１）高強
度非磁性金属の円筒の外側に高導電性金属の板を曲げ加
工して密着させる工程と、（２）前記高導電性金属の板
の突合わせ面を接合して高導電性金属の円筒を形成する
工程と、（３）前記高導電性金属の円筒を前記高強度非
磁性金属の円筒に接合する工程と、（４）前記高強度金
属の円筒に接合させた高導電性金属の円筒の外周面を加
工する工程とを含む超電導発電機用ダンパの製造方法を
提供する。

（作用） 本発明の方法においては、軟らかい高導電性金属は、高
強度非磁性金属の円筒と重ね合わせる際は、板状のもの
を曲げながら行う。このため高導電性金属の板は、高強
度非磁性金属の円筒に密着させることができる。またこ
の際、板厚は未調整である。この後、高強度非磁性金属
の円筒の外周面に巻き付けた板状高導電性金属の突き合
わせ面を接合して円筒状にし、できあがった高導電性金
属の円筒を内側の高強度非磁性金属の円筒と接合する。

したがって、高導電性金属の円筒は、高強度非磁性金属
の円筒と密着した状態を保ったまま接合され、高強度非
磁性金属円筒と一体となって、強度が高くなる。よって
、今度は高導電性金属の円筒は、板厚の調整や外周面の
荒れ具合の調整など表面の加工を変形のおそれなく行う
ことができる。

（実施例） 以下添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ本発明の方法によっ
て製造した超電導発電機用ダンパ１の径方向と軸方向の
断面図である。超電導発電機用ダンパ１は、Ａ２８６な
どの高強度非磁性金属でできた円筒（以下［高強度非磁
性金属円筒］と記す）２の外側に、軟らかいクロム銅な
どの高導電性金属でできた円筒（以下「高導電性金属円
筒」と記す）３を密着して接合したものである。

また第２図（Ａ）と（Ｂ）のそれぞれ径方向と軸方向の
断面図で示される超電導発電機用ダンパ４も、同じく本
発明の方法で製造されるが、この超電導発電機用ダンパ
４においては、高強度非磁性金属円筒２の外側に密着し
て接合された高導電性金属円筒３の外側に、さらに高強
度非磁性金属円筒５が密着して接合される。

次に本発明の第１実施例に係る超電導発電機用ダンパの
製造方法の各工程を説明する。本実施例においては、ま
ず第３図（Ａ）に示すように、Ａ２８６製の高強度非磁
性金属円筒２を用意し、次に第３図（Ｂ）に示すように
、高強度非磁性金属円筒２の周方向の長さと同じ幅を有
するクロム銅製の高導電性金属の板（以下「高導電性金
属板ｊと記す）６を板厚を未調整のまま、高強度非磁性
金属円筒２よりやや径か大きい円筒状に曲げ加工する。

したがって高導電性金属板６は、その内周面を高強度非
磁性金属円筒２に摺動させることなく、高強度非磁性金
属円筒２を取り囲む所定の位置に配置できる。ついて高
導電性金属板６はさらに曲げ加工して、高強度非磁性金
属円筒２に密着させる。そして、第３図（Ｃ）に示すよ
うに、円筒状高導電性金属板６の相対向する軸方向の端
面（突き合わせ面）を溶接する。同図中、符号７はこの
溶接部を示す。またこの結果、円筒状の高導電性金属板
６は、高導電性金属円筒３となり、２層からなる円筒体
８ができる。

この後は、高強度非磁性金属円筒２と高導電性金属円筒
３を密着して接合する。それには、まず高強度非磁性金
属円筒２の外周面と高導電性金属円筒３の内周面を真空
シールする。第４図は、この真空シールされた高強度非
磁性金属円筒２と高導電性金属円筒３の軸方向の断面図
である。

真空シールを行う手順は、まず円筒体８の両端面におい
て、シール溶接リング９を高強度非磁性金属円筒２およ
び高導電性金属円筒３とそれぞれ拡散接合する。次にシ
ール溶接リング９に穿孔し、この孔に排気管１０を差し
込む。排気管１０は圧力計１１を備えた排気装置１２に
接続する。これら装置の配備が終わったら、圧力計１１
を監視しながら例えば１×１０３ＴＯＴ「以下になるま
で真空引きを行う。そして所定の真空度が得られたら、
真空引きを続けながら排気管１０の途中を加熱・鍛接し
て真空対じを行う。符号１３はこの鍛接部を示す。

こうして円筒体８の高強度非磁性金属円筒２と高導電性
金属円筒３の間を真空雰囲気にしたら、次は高強度非磁
性金属円筒２と高導電性金属円筒３の拡散接合する。第
５図はこのための拡散接合装置１４の断面図である。

この拡散接合装置１４は、圧力容器１５と、排気装置１
６および給気装置１７を備える。そして圧力容器１５内
には、容器壁側から、リフレクタ１８、ヒータ１９およ
び輻射熱板２０のセットを複数配置し、さらに各輻射熱
板２０の間に、鍛接部１３で真空シール用の排気装置１
２と切り離した円筒体８を収める。円筒体８には熱電対
２１を接触させて、この熱電対２１は圧力容器１５外に
引き出す。また排気装置１６と給気装置１７には、それ
ぞれ圧力計２２ａ、２２ｂを取り付ける。

円筒体８の拡散接合を行うには、このような拡散接合装
置１４において、まず排気装置１６を稼働させて圧力計
２２ａを観察しながら、圧力容器１５内の圧力をＩ　Ｘ
　１０’Ｔｏｒｒ程度に下げる。ついで給気装置１７か
ら圧力容器１５へ、アルゴンなどの不活性ガスを圧力計
２２ｂを観察しながら８０　ｋｇ／　Ｃｍ２程度の初期
圧に達するまで供給する。

こうして初期圧が達成されたら、今度はヒータ１９を作
動させて、圧力容器１５内の不活性ガスを加圧する。ヒ
ータ１９で発生した熱は四方に伝わるが、リフレクタ１
８に向かったものは反射されてやがて輻射熱板２０に到
達する。そして輻射熱板２０によって熱は均一な分布で
圧力容器１５内全体に行き渡る。圧力容器１５内に充満
する不活性ガスは加熱されることによって圧力を増す。

そこで熱電対２３と圧力計２２ｂによって、円筒体８上
の温度と圧力を計測する。そうして、拡散接合にふされ
しい温度とガス圧か得られたら、これらを一定に保持し
なから、高強度非磁性金属円筒２と高導電性金属円筒３
の拡散接合を行う。本実施例における接合条件は、接合
温度が５００〜９００℃、接合圧力が１００〜１０００
ｋｇ／ｃｍ２接合時間が１０〜１００分である。

このようにして接合が終わったら、今度はヒータ１９を
停止して圧力容器１５内の不活性ガスの温度を下げる。

ついで排気装置１６を介して不活性ガスを排出させた後
、圧力容器１５内を大気圧に戻してから円筒体８を取り
ａす。

拡散接合が終わった円筒体８は、軟らかい高導電性金属
円筒３も硬い高強度非磁性金属円筒２と強固に一体化し
たおかげで剛性を付与される。したがって、高導電性金
属円筒３は、薄い板厚で径方向や軸方向の寸法が大きく
なる場合でも、硬い高強度非磁性金属円筒２を加工する
場合と同様に変形のおそれなく、機械加工によってその
端面や外周面を仕上げ寸法にまで精度を合わせたり、表
面の荒さを調節したりできる。

なお、本実施例で製造した２層の円筒体８は、第６図（
Ａ）〜（Ｃ）に示すように、３層にすることもてきる。

すなわち第６図（Ａ）に示す円筒体８の周囲に、第６図
（Ｂ）に示すように、高導電性金属円筒３の外径とほぼ
同じ内径を有する高強度非磁性円筒５を配置する。この
場合は内側に配する円筒体８および外側に配する高強度
非磁性円筒５とも剛性を有するため、円筒体８の挿入に
際して変形による不具合は生じない。

その後、例えば第５図に示した拡散接合装置１４を使っ
て、高導電性金属円筒３と高強度非磁性円筒５を拡散接
合すれば、第６図（Ｃ）に示すように３層の円筒体２３
が得られる。

この場合、高導電性金属円筒３の外周面は凹凸のない表
面に仕上げておくことが可能なため、高導電性金属円筒
３と高強度非磁性円筒５は、健全性の高い接合を得るこ
とができる。

このように、本実施例によれば、２層あるいは３層の超
電導発電機用ダンパを製造する場合、各層の接合強度を
高くし、かつ正確な寸法精度を実現できる。このため得
られた超電導発電機用ダンパは、遠心力や電磁力が作用
しても接合面に剥離が生したりすることはなく、また寸
法精度がよいため振動バランスの調整も容易になる。

なお本発明の方法における高導電性金属円筒と高強度非
磁性金属円筒の接合は、上述の拡散接合に限られるもの
ではない。次に第２実施例として、第７図（Ａ）ないし
くＣ）と第８図を参照してろう付けによる接合を説明す
る。

まず、第１実施例と同様、第７図（Ａ）に示すように、
はぼ仕上り寸法に近い精度に加工した剛性のＡ２８６製
高強度非磁性金属円筒３０を用意する。ついで第７図（
Ｂ）に示すように、高強度非磁性金属円筒２の周方向の
長さよりやや長い幅を有するクロム銅製の高導電性金属
板３１を板厚を未調整のまま、高強度非磁性金属円筒３
０よりやや径が大きい円筒状に曲げ加工する。したがっ
て高導電性金属板３１は、その内周面を高強度非磁性金
属円筒３０に摺動させることなく、高強度非磁性金属円
筒３０を取り囲む所定の位置に配置できる。

ついで第７図（Ｃ）に示すように、高導電性金属板３１
はさらに曲げ加工してその突き合わせ面を溶接し、高導
電性金属円筒３２を形成する。符号３３はこの溶接部を
示す。その結果２層の円筒体３４が得られるが、本実施
例においては、高導電性金属円筒３２の内周面の周方向
の長さは、高強度非磁性金属円筒３０の外周面の周方向
の長さより長いため、高導電性金属円筒３２は、高強度
非磁性金属円筒３０に密着せず、両者の間にはクリアラ
ンス３５が生じる。

第８図は、２層の円筒体３４における高導電性金属円筒
３２と高強度非磁性金属円筒３０をろう付けするための
真空ろう付け装置３６の断面図である。

この真空ろう付け装置３６は、圧力容器３７と、圧力計
３８を取り付けた排気装置３９を備える。

そして圧力容器３７内には、容器壁側から、リフレクタ
４０とヒータ４１を複数配置し、さらに各ヒータ４１の
中間（圧力容器３７の中央部）に、２層の円筒体３４を
軸方向を垂直にして収める。

円筒体３４の上端面（クリアランス３５の上方）にはス
ラリー状のＢＡｇ−８番の銀ろう材４２をクリアランス
３５の容積より多めに塗布しておく。

円筒体８のろう付け接合を行うには、このような真空ろ
う付け装置３６において、まず排気装置３９を稼働させ
て圧力計３８を観察しながら、圧力容器３７内の圧力を
Ｉ　Ｘ　１０　’Ｔｏｒ＋以下に下げる。ついでヒータ
４１を作動させ、さらにヒータ４１の輻射熱をリフレク
タ４０を用いて圧力容器３７の中央方向に集中させて円
筒体３４を加熱する。

そうすると、ろう材４２は熱のために溶融し、クリアラ
ンス３５に浸透・下降してクリアランス３５を充填する
。本実施例におけるろう付け接合の条件は、接合温度が
約８５０℃、接合時間が３０分であった。こうしてクリ
アランス３５の充填が終わったらヒータ４１を停止する
。そして圧力容器３７内が大気圧に戻り、さらに円筒体
３４が常温に戻ったところで、圧力容器３７から円筒体
３４を取り出す。

ろう付け接合が終わった円筒体３４は、軟らかい高導電
性金属円筒３１も硬い高強度非磁性金属円筒３０とろう
材４２を介して密着して強固に一体化し、剛性を付与さ
れる。したがって、高導電性金属円筒３１は、薄い板厚
で径方向や軸方向の寸法が大きくなる場合でも、硬い高
強度非磁性金属円筒３０を加工する場合と同様に変形の
おそれなく、機械加工によってその端面や外周面を仕上
げ寸法にまで精度を合わせたり、表面の荒さを調節した
りできる。なおりリアランス３５の容積を越えたろう材
４２は、クリアランス（接合部）３５外に流出するため
、この表面仕上げの際に除去できる。

ところで本実施例においても、第１実施例と同様３層の
円筒体を製造することができる。すなわち円筒体３４の
周囲に、高導電性金属円筒３２の外径より大きい内径を
有し、高導電性金属円筒３２との間にクリアランスがで
きる高強度非磁性円筒を配置し、その後第８図に示した
真空ろう付け装置３６を使って、高導電性金属円筒３２
と高強度非磁性円筒をろう付け接合すればよい。ただし
、この場合は２層の円筒体３４製造時と同じろう材を用
いると、先と同じ温度まで加熱しなければならず、クリ
アランス３５を充填したろう材４２が溶融してしまう。

そこで、このような場合は、ＢＡｇ−１８番のようなり
Ａｇ−８番より融点の低いろう材を用い、そのような事
態が発生しないようにする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の方法によれば、２層の円
筒体からなる超電導発電機用ダンパの外側、または３層
の円筒体からなる超電導発電機用ダンパの中央に配置さ
れ、軟らかくて板厚の薄い高導電性金属円筒であっても
、変形のおそれなく、機械加工によってその端面や外周
面を仕上げ寸法にまで精度を合わせたり、表面の荒さを
調節したりできる。その結果２層あるいは３層の超電導
発電機用ダンパは、各層の接合強度を高くし、かつ正確
な寸法精度を実現できる。よって本発明の方法で得られ
た超電導発電機用ダンパは、機械強度が高くて、遠心力
や電磁力が作用しても接合面に剥離が生じたりすること
はなく、また寸法精度がよいため振動バランスの調整も
容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ本発明の方法で製造し
た２層の超電導発電機用ダンパの径方向と軸方向の断面
図、第２図（Ａ）と（Ｂ）はそれぞれ本発明の方法で製
造した３層の超電導発電機用ダンパの径方向と軸方向の
断面図、第３図（Ａ）ないしくＣ）はそれぞれ本発明の
第１実施例に係る２層の円筒体を積層する際の工程図、
第４図は２層の円筒体を真空シールする際の円筒体の断
面図、第５図は２層の円筒体を配置した拡散接合装置の
断面図、第６図（Ａ）ないしくＣ）はそれぞれ本発明の
第１実施例に係る３層の円筒体を積層する際の工程図、
第７図（Ａ）ないしくＣ）はそれぞれ本発明の第２実施
例に係る２層の円筒体を積層する際の工程図、第８図は
２層の円筒体を配置した真空ろう付け装置の断面図であ
る。 ２・・・高強度非磁性金属円筒、３・・・高導電性金属
円筒、６・・・高導電性金属板、７・・・溶接部、９・
・・真空シール、１５・・・鍛造部、３５・・・クリア
ランス、４２・・・ろう材。 ａ願人代理人　　　波　多　野　　　久（Ａ） （Ｂ） 第１因 （Ａ） 第３図 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高強度非磁性金属の円筒の外側に高導電性金属の円
   筒を密着して配置した超電導発電機用ダンパの製造方法
   において、 （１）高強度非磁性金属の円筒の外側に高導電性金属の
   板を曲げ加工して密着させる工程と、 （２）前記高導電性金属の板の突合わせ面を接合して高
   導電性金属の円筒を形成する工程と、 （３）前記高導電性金属の円筒を前記高強度非磁性金属
   の円筒に接合する工程と、 （４）前記高強度金属の円筒に接合させた高導電性金属
   の円筒の外周面を加工する工程とを含む超電導発電機用
   ダンパの製造方法。 ２、前記工程（３）は高導電性金属の円筒を高強度非磁
   性金属の円筒に拡散接合する工程を含む請求項１記載の
   方法。 ３、前記工程（３）は高導電性金属の円筒を高強度非磁
   性金属の円筒にろう付け接合する工程を含む請求項１記
   載の方法。 ４、前記超電導発電機用ダンパの製造方法は、前記外周
   面を加工した高導電性金属の円筒の外側にさらに高強度
   非磁性金属の円筒を接合させる工程を含む請求項１ない
   し３のいずれか一項記載の方法。