JPS6240041A - 界磁コイルの製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は短冊状の複数個の電気導体を加圧圧接によって
額縁状に接続する回転電機の界磁コイルの製造方法に関
する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、水車発電機や、同期電動機などの突極形界磁コイ
ルは電気導体である引抜き材の銅帯を第１５図に示すよ
うに額縁状に構成する額縁コイルが用いられている。第
１５図において（１）は短冊状の端部接続用導体、（２
）は短冊状の側面接続用導体、（３）は接続部である。

この額縁状の界磁コイルの製造方法としては、導体（１
）、（２）間をろう付により接続する方法、ティグ溶接
により接続する方法、加圧圧接により接続する方法など
がある。しかし、これらの従来の方法には以下の諸問題
がある。

まずろう付による方法については、 （ｉ）作業者の技側による接続部の品質のばらつきが多
い。

（ｉｆ）接続強度を得るためには複雑な開先形状が必要
である。

（ｉｉｉ）接続方法の自動化が難しく、かつ品質管理も
難しい。

などがある。次にティグ溶接による方法については、 （ｉ）始端、終端部にアークによる溶は落ちの欠陥が発
生し易い。

（ｉｉ）フィラーワイヤを必要とする。

（Ｌｉｔ）導体の板厚が限定される。

（ｉｖ）特に電気導体として清浄度が要求される場合に
は作業環境が限定される。

などがあり、接続部の品質向上あるいは自動化を考えた
場合、最近では加圧圧接による接続が有望視されるよう
になってきたが、未だ次に述べるような問題点がある。

この問題点の説明のために、まず導体（１）、（１）を
直線的に接続する場合の状態につい一〇第１６図（ａ）
、（ｂ）を参照して説明する。銅帯から成る２個の導体
（１）　、　（１）を突合せ、それぞれの導体（１）、
（１）をつかみ具（４）、（４）でつかみ、両つかみ具
（４）、（４）には電源（５）を接続する。そして電源
（５）により接続部（３）に通電を行えば、つかみ具（
４）から接続部（３）迄の突出し長さく６）、（７）部
の電気抵抗および接続部（３）の接触電気抵抗によりジ
ュール熱を発生する。その発熱により圧接に適した温度
に上昇したことを検知し、直ちに油圧あるいは空気圧な
どの図示しないシリンダで加圧方向（８）に加圧すると
圧接接続することが出来る。このように導体（１）。

（１）を直線的に接続し、製品に実用化しているのは銅
線材料などを製造している線材メーカで、この業種間で
は圧接技術は一般的な製造技術として取り入れられてい
る。しかし、第１５図に示すような回転電機の構造物で
ある額縁状の界磁コイルを形成するには端部接続用導体
（１）の端部を側面接続用導体（２）の側面に接続し、
その接続部（３）は額縁のコーナ部に位置するため、第
１７図に示す構成となる。このように従来のろう付、あ
るいはティグ溶接の額縁状の界磁コイルの構成を同様の
考えで行なうと、接続部（３）の両側の導体（１）、（
２）の形状が非対称であるため、コーナ接触部（３）の
内側コーナ部（３ａ）近傍は側面接続用導体（２）の長
手方向への熱伝導による熱の逃げが大きく、従って接続
部（３）は内側コーナ部（３ａ）側とその反対の外側と
で熱的不均衡を生じ、そのため内側コーナ部（３ａ）側
では両導体（１）　、　（２）の圧接用溶融量が不足し
、加圧力に対する圧接応力分布が不均一になり。

圧接施工が困難であったり、又、圧接ができたとしても
、接続部の品質が不均一で満足できないという問題があ
った。特に、内側コーナ部（３ａ）の溶融不足なまま１
強力な加圧力を加えると、第１８図に示すような切欠き
（９）が発生し、その部分に運転時応力集中が生ずるの
で、これを防ぐためには第１９図に示すように圧接後、
アール部（１０）を形成する仕上げ加工を必要とし、生
産性を低下する問題が生じる。そこで、その対策として
第２０図に示すように、接続部の内側コーナに、圧接施
行前から切込み部（１］）を設けておくようにすると１
図には示さないが導体（１）、（１）とつかみ具（４）
、（４）の構成から圧接終了後は第２１図に示すように
、接続部（３）の外部にぼりは排出され、健全な圧接が
行なわれ、前述したような問題は解決される。

しかし、第２０図のように、一方の導体（１）に切込み
部（１１）を設けると、その導体（１）の有効板幅（ｖ
ｌ）が当初の板幅（υ。）よりも狭くなり、電気導体と
しての電気的に必要な断面積、あるいは回転電機として
の機械的な強度が低下するという新たな問題が生じ、公
共性の高い水車発電機あるいは同期電動機等への新技術
導入による信頼性向上を図ることが出来なくなってしま
う。

〔発明の目的〕

本発明は接続部の品質向上と１強度および信頼性を高め
た額縁状の界磁コイルの製造方法を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明においては、複数の短冊状の電気導体を接続して
額縁状の界磁コイルを製造する方法において、双方の導
体の先端を長手方向に対してテーバに切断した後、テー
パ部を対向し、額縁状のコーナ部を圧接にて接続するこ
とを特徴とし、被圧接部断面積が従来より大である上に
、双方がほぼ同等で、圧接の際の加圧力分布が均一にな
り、良好な接続部を得ることができるものである。

〔発明の実施例〕

実施例１ 以下、本発明の第１の実施例について第１図ないし第５
図を参照して説明する。尚、この実施例１によって製造
する界磁コイルの概略構造は接続部を除いて第１４図の
通りであるから、これも参照されたい。

短冊状の電気導体（１）として、銅帯を使用する。

双方の導体（１）、（１）を圧接するとき、圧接施工前
に第２図に示すように双方の導体の先端（ｌａ）、　（
ｌｂ）をテーパ状にする。この第２図に示す導体（＋、
）、（１）を第３図および第４図に示すような、導体（
１）　、　（１）の板厚、板幅に応じた溝（４ｂ）を丘
（４ａ）に切込んだつかみ具（４）、（４）でつかみ固
定する。尚、この実施例では第３図および第４図は下側
のつかみ具（４）、（４）であり、上側のつかみ具は図
示しないが、第３図、第４図に示す溝（４ｂ）が無いフ
ラットなつかみ具であって、ボルトで取付ける。第４図
に示す溝の深さＴ工は導体の厚さＴｏ（図示せず）より
若干浅い溝（４ｂ）として、確実に導体（１）をつかめ
るようにする。また溝（４ｂ）の幅は導体（１）の幅よ
り若干広くしておく。このつまみ具（４）、（４）は耐
熱合金であるコバルト基合金やニッケル基合金を使用す
る。

第１図は第２図に示す導体（ＩＬ（１）を第３図、第４
図で示したつかみ具を用いて固定した状態を示す。また
双方の導体（１）、（１）に加熱源となる電源（５）を
接続する。

このように導体（１）、　（１）の先端（ｌａ）　、　
（１，ｂ）を突合せて、それぞれの突出し長さく６）、
（７）を設定した後に、つかみ具（４）、（４）を介し
て接続部（３）に加圧力（８）を矢印の方向に与えなが
ら、加熱源である電源（５）から導体（１）、（］）に
通電し、接続部（３）を発熱させる。そして圧接に適し
た温度に上昇した時に、さらに大きな加圧力（８）を加
え、圧接接続する。

次に作用について説明する。

通電開始時は、両導体（１）、　（１）は薄い酸化皮膜
を介して接触している。従って、酸化皮膜同志の接触抵
抗により、通電開始の際に、瞬時に両導体（１）、（１
）の境界は発熱し、圧接に適当な温度に上昇する。この
段階で、初期加圧力１〜３ｋｇ／ａｎ”を２０ｋｇ／ｎ
ｕ”以上の圧接加圧力に上昇させる。そうすると、酸化
皮膜を含む導体（１）、　（１）の銅の一部が、両導体
（１）、（１）の境界から接続部外へ、ばりとして排出
される。第５図に圧接後のばり（１２ａ）の形状と、接
続部（３）の状態を示す。

この実施例１では、双方の導体（１）　、（１）の突合
せ面（ｌａ）　、　（ｌｂ）即ち、接続部（３）の形状
が対称であるために、接触抵抗と突出し長さく６）　、
　（７）の固有抵抗による発熱が均一になり、圧接時の
ばり（１２ａ）も対称となる。また接続部（３）の形状
が対称であるために突出し長さく６Ｌ（７）を均一な長
さにすることが出来る。

接続部（３）の長さについては、例えば第２図に示す導
体（１）、　（１）のテーパ面（ｌａ）　、　（ｌｂ）
を４５°の角度とした場合、従来技術の接続部（３）の
長さよりも、約１．４倍に長くすることが出来る。この
ように接続部（３）を長くすることは、接続強度を大に
することになり、また電気的には大電流を流せることに
なる。

この実施例１の効果は、接続部（３）の形状が左右対称
となるために、加熱圧接時の発熱形態が均一になり、接
続部（′３）の品質安定が得られる。またテーパ面での
接続になるため、従来方法よりも接続部（３）の長さが
大きくなるために機械的、電気的に見ても特性が向上す
る。その他の圧接部（３）が左右対称の形状になるため
に、導体を固定するつかみ具（４）の形状も左右対称に
なり、つかみ具の加工が容易になる。

実施例２ 第６図に示す第２の実施例は、実施例１の圧接後、内側
コーナ部にアール部（１０）を設けたものである。

このようにすると接続部（３）の強度が増し１品質が向
上するほか、実施例１に準じた作用効果が得られる。

実施例３ 第７図ないし第１２図は第３の実施例を示す。これは実
施例１の圧接を施行する前に、双方の導体（１）、　（
１）に加圧の際のつかみ具が入り得て、さらにばり（１
２ａ）、　（１２ｂ）を排出し得る加圧方向に平行な面
（１３）とテーパ状の面（１３ａ）とから成る切込み部
（１１）を設けたもので、他は実施例１と同様である。

次にこの実施例３の作用について説明する。

接続部（３）の品質を高めるために、圧接前に切込み部
（１１）を設けることは、第１９図に示すように従来技
術でも実施している。しかし第１９図に示すように導体
（１）に切込み部（１１）を設けることは、機械的、電
気的に深さが制約される。即ち、圧接の接続部（３）の
品質は突出し長さく６）　、　（７）により影響され易
い。そのために基本条件としての突出し長す（６）　、
　（７）は導体（１）、　（１）の板厚以上の長さが必
要である。この基本条件について従来技術と実施例３と
を比較してみると、例えば導体（１）、　（１）の板厚
が８ｍｍ、板幅が８０＋＋ｍの場合、突出し長さく６）
。

（７）は８ｍ以上必要となる。この部分の拡大図を第１
２図と第１３図で光比較してみる。これらの図において
、（１４）　、　（１５）はつかみ具の突起部を示す。

導体（１）、（１）の板幅す。が８０ｍの場合において
、突出し長さく６）を８１１Ｉ１１、つかみ具の突起部
（１５）の長さく１５ａ）を５ｍとすると切込み部の深
さく１３）は共に１３ｍ＋である。そうすると、導体（
１）、（１）の有効板幅り、が狭くなり、従来技術（第
１３図）では６７ｍであるが、この実施例３では７０ｍ
ｍとなり、有効板幅Ｖ□が大きくなる。

この第３の実施例の効果は、圧接施工前に切込み部（１
３）を設けるために、突合せ面は板材の圧接接続と同様
な状態で行なうことが出来、圧接部（３）の品質を左右
するぼり（１２ａ）、　（１２ｂ）の排出も、外周方向
、内周方向共にほぼ均一に排出される。その結果、接続
部（３）の品質は安定する。そして有効板幅町の減少を
少なくすることが出来、電気機器構造物としての機械お
よび電気設計に対して裕度が保たれ、信頼性が向上する
。また第１２図、第１３図のハツチング部に示すつかみ
具の一部分である突起部の体積はこの実施例３の方を大
きくすることが出来るために、圧接時にばりを切断する
際に受けるつかみ具のダメージに対して、耐久性が改善
され、つかみ具としての寿命が長くなった。

実施例４ 第１４図に第４の実施例を示す。これは実施例３に対し
て導体（１）の頂部（１６）を圧接施工前に圧接方向に
切除したもので、他は実施例３と同様である。

このようにすると、外周部に排出したばりの除去が容易
になるほか、実施例３と同様な作用効果が得られる。

尚、以上の説明においては、圧接技術として、通電加熱
圧接について説明したが、常温で行なう常温圧接でも同
様な効果が得られる。この場合はつかみ具の材料として
、ニッケルークローム−モリブテン鋼のような高強度鋼
を用いるとよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、短冊状の双方の
導体の先端をテーパ状にして、額縁コーナ部で圧接接続
したので、被圧接部断面積が従来より大である上に、双
方の断面積がほぼ同等で、圧接の際の加圧力分布が均一
になり、良好な接続部を有する界磁コイルの製造方法と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の第１の実施例にて製造途中の界
磁コイルの要部を示す上面図、第２図は第１図の導体の
要部を示す上面図、第３図は第１図のつかみ具を示す上
面図、第４図は第３図の■−ｍＶ線に沿う矢視側面図、
第５図は第１図の導体を接続した状態を示す要部上面図
、第６図は第２の実施例にて接続した界磁コイルを示す
要部上面図、第７図は第３の実施例を実施する導体の要
部を示す上面図、第８図は第７図の導体を接続している
状態を示す上面図、第９図は第７図の導体を接続した状
態を示す上面図、第１０図は第８図のつかみ具を示す上
面図、第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線に沿う矢視側
面図、第１２図は第７図の導体の切込み深さと導体幅の
関係を示す説明図、第１３図は第１２図に対応する従来
例の説明図、第１４図は第４の実施例に用いる導体を示
す要部上面図、第１５図は従来の方法で製造した界磁コ
イルを示す斜視図、第１６図（ａ）、（ｂ）は従来の導
体を突合せ接続をしている状態を示す上面図および縦断
面図、第１７図は従来の方法で導体を額縁状に配置して
通電加熱圧接を行なう状態を示す上面図、第１８図は第
１７図の状態で通電加熱圧接を行なった接続部周辺を示
す上面図、第１９図は第１８図の切欠き部を除去した形
状を示す上面図、第２０図は従来の方法の切込み部を有
する導体を接続する状態を示す要部上面図。 第２１図は第２０図の状態から接続を完了した状態を示
す要部上面図である。 １・・・導体、　　　２・・・導体。 ３・・・接続部、　　４・・・つかみ具、５・・・電源
、　　　　８・・・加圧方向、１１・・・切込み部、　
　１２ａ、１２ｂ・・・ばり、１３・・・平行面　　　
１３ａ・・・テーパ状切欠き面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）短冊状の複数の電気導体を額縁状に接続する界磁
   コイルの製造方法において、双方の導体の先端を長手方
   向に対してテーパに切断した後、テーパ部を対向し、額
   縁状のコーナ部を圧接にて接続することを特徴とする界
   磁コイルの製造方法。
2. （２）圧接接続される電気導体の先端は、額縁状の内側
   コーナ部に圧接施行前から加圧の際のつかみ具が入り得
   て、さらにばりを排出し得る加圧方向に平行な面とテー
   パ状の面とから成る切込部を設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の界磁コイルの製造方法。