KR20180133323A

KR20180133323A - 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품, 회전 전기 기기, 중공 금속 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180133323A
Application number: KR1020180063320A
Authority: KR
Inventors: 세이지로 무라마츠; 다쿠마 야마구치; 겐이치 핫토리; 도루 무토; 요이치 고타니; 추안홍 판
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2018-12-14
Also published as: US11121591B2; CN109004779A; KR102032651B1; JP2018207688A; CN109004779B; EP3413442B1; JP6744842B2; US20180351421A1; EP3413442A1

Abstract

회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품에 있어서, 다른 부품과의 결합부의 재질을 변경하지 않고, 기계 강도 및 내식성이 우수하고, 게다가 도전부의 부품으로서도 사용 가능한 중공 금속 부품과 그 제조 방법을 제공한다.
고정자 코일을 냉매로 냉각하는 회전 전기 기기의 냉매 유로의 배관 부품으로서 사용되는 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품이며, 상기 회전 전기 기기는, 상기 고정자 코일의 고정자 코일 엔드부에, 상기 고정자 코일과 전력 공급용 단자를 연결하는 걸침선과, 제1 중공 금속 부품을 통해 상기 고정자 코일과 상기 걸침선에 연결되고, 상기 고정자 코일과 상기 걸침선에 냉매를 공급하는 절연 호스를 구비하고, 상기 제1 중공 금속 부품은, 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 무산소구리로 이루어지는 부위를 접합함으로써 일체화하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품, 회전 전기 기기, 중공 금속 부품의 제조 방법 {HOLLOW METAL PART OF ROTATING ELECTRIC MACHINE STATOR, ROTATING ELECTRIC MACHINE, MANUFACTURING METHOD OF HOLLOW METAL PART}

본 발명은, 회전 전기 기기의 구조에 관한 것으로, 특히 액체를 사용하여 고정자 코일을 냉각하는 액체 냉각 회전 전기 기기의 배관 부품에 적용하기에 유효한 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 화력 발전의 발전기 등의 대형 회전 전기 기기의 고정자에 있어서, 중공 소선을 사용하여 고정자 코일을 형성하고, 이 중공 소선 내에 순수 등의 냉각 액체를 흐르게 하여, 고정자 코일 및 걸침선을 냉각하는 액체 냉각 회전 전기 기기가 알려져 있다. 이러한 고정자 코일 및 걸침선에는, 냉각 액체의 급수 또는 배출을 하기 위해 절연 호스나 중공 금속 부품이 사용되고 있다.

상기한 구조에는, 종래에는, 냉각 액체의 유로를 형성하기 위해, 고정자 코일, 절연 호스에, 중공 금속 부품이 사용되고 있다. 일부의 중공 금속 부품에는 이종 금속을 접합한 것이 사용되고 있다. 예를 들어, 종래의 회전 전기 기기 고정자의 배관 구조의 예를 나타내는 도 16의 배관 부품(18)이나 도 17의 헤더 파이프(21)측의 절연 호스(6)의 결합부는, 스테인리스강의 단부에 구리를 납땜한 구조로 되어 있는 것이 있다.

본 기술 분야의 배경 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1과 같은 기술이 있다. 특허문헌 1에는 「냉매가 흐르는 도체관은, 제1 단부와, 상기 제1 단부의 반대측에 위치된 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이를 연결하는 중간부를 구비하고, 상기 제1 단부, 상기 제2 단부 및 상기 중간부가 서로 일체로 성형되어 있음과 함께, 적어도 상기 중간부가 가요성을 갖도록 구성된 고정자 코일 접속 장치」가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 「복사 실드 또는 냉매 취출관 혹은 토크 튜브와, 냉매 공급관 또는 냉매 배기관을, 폭착 또는 핫 프레스, HIP 등의 확산 접합에 의해 제작된 이재 조인트를 통해 접속하는 초전도 회전 전기 기기의 회전자」가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-165585호 공보 일본 특허 공개 평9-140120호 공보

그런데, 회전 전기 기기의 고정자 코일 엔드는 전자 진동 등에 의해 진동한다. 이 때문에, 코일 엔드에 사용되고 있는 중공 금속 부품에는 높은 반복 응력이 작용하고, 이 반복 응력이 피로 한도를 초과하면 고응력부에 균열이 발생할 우려가 있다.

이 때문에, 중공 금속 부품의 재질을 고강도재로 변경하는 것이 고려되지만, 결합부(양단면)의 재질을 변경하면, 중공 금속 부품을 교환하는 경우에, 종래의 방법에서는 고강도재의 산화 피막에 의해 접합이 방해되므로, 적어도 이 결합부는 재질을 변경하지 않고, 고응력부의 강도를 높일 것이 요망된다.

과거의 실시예에서는, 오스테나이트계 스테인리스강을 사용하고, 양단의 결합부만 무산소구리를 진공 납땜에 의해 접합한다고 하는 방법이 있다. 그러나 이 방법에서는, 스테인리스강과 무산소구리의 접합 강도가 약한 것, 또한 중공부에 액체가 흐르는 부품이기 때문에 계면의 간극에 물이 들어가, 간극 부식을 일으킬 가능성이 있는 것 등을 과제로서 들 수 있다.

또한, 고강도재(오스테나이트계 스테인리스강 등)는, 600℃ 내지 700℃의 온도에 노출되면 크롬과 탄소가 결합하여 크롬 카바이드가 석출되고, 그 근방에서는 크롬이 결핍되어 내식성이 저하된다. 이 크롬 결핍 영역에 대응력이 가해지면, 결정립계를 따라 국부적인 부식이 발생하여, 응력 부식 균열로 발전하는 것이 알려져 있다.

또한, 과거의 실시예의 이종 금속 결합을 수반하는 중공 금속 부품은, 주요부가 오스테나이트계 스테인리스강이기 때문에, 전기 저항이 높아, 전류를 흐르게 하면 과열될 우려가 있기 때문에, 도전부의 부품으로서는 부적합하여, 실기에는 사용할 수 없다.

상기 특허문헌 1의 코일 접속 부재는, 도체관을 구성하는 각 부품끼리를 납땜 등의 수단에 의해 접합한다고 되어 있어, 코일 접속 부재의 도전성이 확보되기는 하지만, 진동 등의 응력에 대한 접합부의 강도는 종래와 동일한 정도의 것이 된다.

또한, 상기 특허문헌 2의 이재 조인트(20)는, 냉매 배기관 재질부(21)와 취출관 재질부(22)를 폭착, 또는 핫 프레스, HIP 등의 확산 접합에 의해 접합된다고 되어 있어, 당해 접합부의 강도가 향상되기는 하지만, 도전부를 대상으로 하고 있지 않아, 이재 조인트(20) 전체의 도전성은 고려되어 있지 않다.

상기한 바와 같이 종래의 중공 금속 부품의 사용예는, 모두 비통전부 또한 이종 금속 결합 방법은 납땜이나 용접을 주체로 한 것이며, 전류 및 유체를 동시에 흐르게 하는 것을 목적으로 한 중공 금속 부품 및 납땜 이외의 HIP 확산 접합(Hot Isostatic Pressing: 열간 등방압 가압법) 등이 적용된 사례는 보고되어 있지 않다.

본 발명은, 상술한 점에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품에 있어서, 다른 부품과의 결합부의 재질을 변경하지 않고, 기계 강도 및 내식성이 우수하고, 게다가 도전부의 부품으로서도 사용 가능한 중공 금속 부품과 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 고정자 코일을 냉매로 냉각하는 회전 전기 기기의 냉매 유로의 배관 부품으로서 사용되는 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품이며, 상기 회전 전기 기기는, 상기 고정자 코일의 고정자 코일 엔드부에, 상기 고정자 코일과 전력 공급용 단자를 연결하는 걸침선과, 제1 중공 금속 부품을 통해 상기 고정자 코일과 상기 걸침선에 연결되고, 상기 고정자 코일과 상기 걸침선에 냉매를 공급하는 절연 호스를 구비하고, 상기 제1 중공 금속 부품은, 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 무산소구리로 이루어지는 부위를 접합함으로써 일체화하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, (a) 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 무산소구리로 이루어지는 부위를 서로 조합하는 공정, (b) 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 상기 무산소구리로 이루어지는 부위를 조합한 상태에서 강철제 용기에 투입한 후, 상기 강철제 용기에 금속 재료를 공급하고, 상기 강철제 용기의 공간 부분에 상기 금속 재료를 충전하는 공정, (c) 상기 강철제 용기, 상기 금속 재료, 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위 및 상기 무산소구리로 이루어지는 부위에 열간 등방압 가압(HIP) 처리를 실시하는 공정, (d) 상기 (c) 공정 후, 상기 강철제 용기 및 상기 금속 재료를 기계 가공에 의해 절삭하는 공정, (e) 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 상기 무산소구리로 이루어지는 부위에 관통 구멍을 형성하는 공정을 포함하는 중공 금속 부품의 제조 방법이다.

본 발명에 따르면, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품에 있어서, 다른 부품과의 결합부의 재질을 변경하지 않고, 기계 강도 및 내식성이 우수하고, 게다가 도전부의 부품으로서도 사용 가능한 중공 금속 부품과 그 제조 방법을 실현할 수 있다.

상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 액체 냉각 회전 전기 기기의 고정자를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 2)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 2)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태(실시예 3)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태(실시예 4)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태(실시예 4)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 1의 A부 확대도이다.
도 10은 도 1의 A부 확대도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태(실시예 5)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 5)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태(실시예 6)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 7)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 8)에 관한 중공 금속 부품을 도시하는 도면이다.
도 16은 종래의 회전 전기 기기 고정자의 배관 구조의 예를 도시하는 도면이다.
도 17은 도 1의 B부 확대도이다.
도 18a는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 18b는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 18c는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 18d는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 18e는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 18f는 본 발명의 일 실시 형태(실시예 1)에 관한 중공 금속 부품의 제조 방법을 도시하는 도면이다.
도 19는 대표적인 회전 전기 기기의 전체 구성을 도시하는 사시도이다.

이하, 도면을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 부분에 대해서는 그 상세한 설명은 생략한다.

[실시예 1]

우선, 도 19를 참조하여, 본 발명의 대상이 되는 회전 전기 기기에 대해 설명한다. 회전 전기 기기(발전기)는, 일반적으로, 출력(용량)에 따라서 수냉각 회전 전기 기기, 수소 냉각 회전 전기 기기, 공기 냉각 회전 전기 기기의 3종류로 크게 구별되고, 도 19는 수냉각 회전 전기 기기를 도시하고 있다. 수냉각 회전 전기 기기는, 기기 내를 수소 가스로 냉각함과 함께, 고정자 권선을 물로 직접 냉각하기 때문에, 냉각 능력이 높아, 대용량 기기에 사용된다.

수냉각 회전 전기 기기(100)는, 주요한 구성으로서, 고정자 코일(고정자 권선)(101)과, 고정자 철심(102)과, 고정자 코일(101)의 내측에 배치된 회전자(103)와, 수냉각 회전 전기 기기(100) 내를 수소 가스로 냉각하기 위한 수소 냉각기(109)를 구비하고 있다. 또한, 엔드 브래킷(104)과, 로커 장치(105)와, 수냉각 회전 전기 기기(100)를 설치 고정하기 위한 다리(106)와, 수냉각 회전 전기 기기(100)에서 발전한 전력을 외부로 출력하기 위한 변류기(108)와, 고압 부싱(107)을 구비하고 있다. 또한, 고정자 코일(고정자 권선)(101)은, 내부에 물 등의 냉매를 흐르게 함으로써 냉각할 수 있도록 중공 소선을 사용하여 형성되어 있다.

예를 들어, 화력 발전의 터빈 발전기에서는, 증기 터빈이나 가스 터빈의 회전 에너지를 회전자(103)에 전달하고, 고정자 코일(고정자 권선)(101) 내측에서 회전자(103)를 고속 회전시킴으로써 발전을 행한다.

다음으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 실시예 1의 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품에 대해 설명한다. 도 1은, 터빈 발전기 고정자의 일부를 도시하는 종단면도이다. 수냉각 터빈 발전기의 고정자는, 규소 강판을 축 방향으로 적층하여 형성된 고정자 철심(1)과, 이 고정자 철심(1)에 장착된 고정자 코일(2)을 갖고 있다. 그 밖에, 고정자 코일 엔드부(3)에 고정자 코일(2)과 전력 공급용 단자를 연결하기 위한 걸침선(4)과, 냉각 액체 공급용에 중공 금속 부품(5, 16, 17) 등을 통해 고정자 코일(2)과 걸침선(4)을 연결하는 절연 호스(6) 등이 설치되어 있다.

도 2는 도 1의 A부 확대도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 걸침선(4)과 절연 호스(6)는, 중공 금속 부품(5)을 통해 접속되고, 중공 금속 부품(5)의 일단이 받는 곳이 되고, 절연 호스(6)의 선단에 설치된 니플(7)이 삽입되어, 납땜에 의해 접속된다. 한편, 걸침선(4)과 접속하는 중공 금속 부품(5)의 타단은, 걸침선 접속구(8)에 삽입되어, 납땜에 의해 접속된다.

도 3에 본 실시예의 중공 금속 부품(5)의 상세 구조를 도시한다. 본 실시예에서는, 중공 금속 부품(5)의 주요한 재질(도면 중의 부호 9)로서, 종래의 무산소구리로부터 오스테나이트계 스테인리스강(9)으로 변경하고 있다. 이 변경에서는, 대기 중에서는 스테인리스강 표면에 산화막이 형성되기 때문에, 진공 납땜 또는 HIP 확산 접합법 등의 특수한 환경이나 장치 등의 준비가 필요하여, 현지에서의 작업이 곤란하다.

그 때문에, 본 실시예의 중공 금속 부품은, 도 3에 도시한 바와 같이, 응력 집중부가 스테인리스강으로 되는 스테인리스제 중공 금속 부품 본체(엘보 본체)(9)와, 절연 호스의 니플(7)과의 결합부가 무산소구리제의 컵(10)과, 걸침선의 접속구의 결합부가 무산소구리제 슬리브(11)로 구성되는 새로운 중공 금속 부품의 구조로 한 것이다. 스테인리스제 중공 금속 부품 본체(9)와 무산소구리제 컵(10)의 접합부 및 스테인리스제 중공 금속 부품 본체(9)와 무산소구리제 슬리브(11)의 접합부는, 적절한 온도 관리하에서 HIP 확산 접합 등을 사용하여 접합된다. 본 실시예에 의하면, 중공 금속 부품(5)의 굴곡부에 균열이 발생하지 않고, 또한 내식성이 우수한 액체 냉각 회전 전기 기기의 고정자를 제공할 수 있다.

도 18a 내지 도 18f를 참조하여, 본 실시예의 중공 금속 부품의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 여기서는, HIP 확산 접합법(Hot Isostatic Pressing: 열간 등방압 가압법)을 사용하여 부재끼리를 접합하는 방법을 설명한다.

우선, 도 18a에 도시한 바와 같이, 중공 금속 부품의 재료인 스테인리스제 중공 금속 부품 본체(9), 무산소구리제 컵(10), 무산소구리제 슬리브(11)를 각각 원하는 형상으로 가공하여, 조합한다(스텝 1).

다음으로, 도 18b에 도시한 바와 같이, 강철제 용기(Steel capsule)(22)에 중공 금속 부품의 재료 및 금속 재료(24)를 투입하여, 강철제 용기(22)의 공간 부분(간극) 전부를 금속 재료(24)로 채운다(스텝 2).

계속해서, 도 18c에 도시한 바와 같이, 강철제 용기(22)를 용접에 의해 폐지하고, 강철제 용기(22) 내를 배관(23)으로부터 진공화하여, 배관(23)의 일부를 용접에 의해 폐지한다(스텝 3).

계속해서, 도 18d에 도시한 바와 같이, HIP 처리 장치(25) 내에 강철제 용기(22)째 배치하고, HIP 처리 장치(25) 내에 아르곤 가스(Ar)를 공급하고, 처리 온도 900 내지 1100℃, 처리 압력 120㎫로 열간 등방압 가압(HIP) 처리를 행한다. 또한, 처리 온도나 처리 압력, 처리 시간 등의 HIP 처리 조건은, 대상으로 하는 재료의 크기나 형상, 재료의 종류 등에 따라서, 최적의 처리 조건을 설정한다(스텝 4).

또한, HIP 접합부의 접합 신뢰성을 확보하기 위해, 열간 등방압 가압(HIP) 처리 시에 예민화 온도 영역 600℃ 내지 700℃의 온도에 노출되는 시간의 합계가 20시간 이하로 되도록 온도 관리하는 것이 바람직하다.

계속해서, 도 18e에 도시한 바와 같이, 강철제 용기(22) 및 금속 재료(24)를 기계 가공 장치(26)에 의해 절삭하고, 중공 금속 부품의 재료끼리의 접합 상태를 체크한다(스텝 5).

마지막으로, 도 18f에 도시한 바와 같이, 순수 등의 냉매가 흐르는 관통 구멍(27)을 기계 가공에 의해 형성하고, 도 3에 도시한 본 실시예의 중공 금속 부품이 완성된다.

[실시예 2]

도 4 및 도 5를 참조하여, 실시예 2의 중공 금속 부품과 그 제조 방법에 대해 설명한다. 도 4는, 실시예 1의 도 3에 상당하고, 본 실시예의 중공 금속 부품(5)의 구조를 도시하고 있다. 본 실시예는, 중공 금속 부품(5)의 굴곡부(고응력부)만을 스테인리스강(12)으로 하고, 양단 부분이 무산소구리(13)제이며 스테인리스강(12)을 사이에 두는 중공 금속 부품(5)의 구조로 한 것이다.

도 5는, 본 실시예의 중공 금속 부품(5)의 제조 방법을 개념적으로 도시하는 도면이다. 미리 중공 금속 부품(5)의 굴곡부(고응력부)에 상당하는 스테인리스 블록재(14)와 양단부에 상당하는 무산소구리 블록재(15)를 형성한다. 다음으로, 스테인리스 블록재(14)를 무산소구리 블록재(15) 사이에 두도록 HIP 처리에 의해 접합 처리를 행한다. 또한, 이 HIP 처리는, 예를 들어 실시예 1의 도 18a 내지 도 18f에서 설명한 처리 방법에 따라서 처리한다. 마지막으로, HIP 접합 완료의 블록재로부터 원하는 형상의 중공 금속 부품(5)을 깎아낸다.

중공 금속 부품(5)을 본 실시예와 같은 구성으로 해도, 실시예 1과 마찬가지의 효과가 얻어지는 것은 물론, 본 실시예에서는 HIP 처리 접합 완료의 블록재로부터 잘라내기 때문에, 다양한 굴곡 각도의 중공 금속 부품(5)에 대응하는 것이 가능하다. 특히, 실시예 1과 비교한 경우, 중공 금속 부품(5)을 구성하는 각 부재를 가공하고 나서 HIP 확산 접합을 행하는 것이 아니라, HIP 확산 접합한 후에 절삭 가공을 행하기 때문에, 가공비, 검사비를 삭감하는 것을 기대할 수 있다. 또한, 재료 표면이 부식되어 버렸다고 해도, 제작 시에 깎아내기 때문에, 제품의 가공면은 항시 새롭게 할 수 있으므로, 블록재의 장기 보관이 가능해진다.

[실시예 3]

도 6을 참조하여, 실시예 3의 중공 금속 부품에 대해 설명한다. 도 6은 실시예 1의 도 3에 상당하고, 본 실시예의 중공 금속 부품(5)의 구조를 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 중공 금속 부품(5)의 내표면만을 스테인리스강(12)으로 하고, 그 외주가 무산소구리(13)로 덮인 구조로 하고 있다.

본 실시예의 중공 금속 부품(5)은, 실시예 1(도 3), 실시예 2(도 4)와는 달리, 전기 저항률이 낮은(도전성이 높은) 무산소구리가 스테인리스강에서 절단되는 일 없이 중공 금속 부품(5)의 양단을 연결하고 있기 때문에, 스테인리스강(12)에 의해 중공 금속 부품(5)의 굴곡부의 기계 강도를 향상시키면서, 전류를 흐르게 하는 부품으로서 사용할 수 있다.

[실시예 4]

도 7 및 도 8을 참조하여, 실시예 4의 중공 금속 부품과 그 제조 방법에 대해 설명한다. 도 7은 실시예 1의 도 3에 상당하고, 본 실시예의 중공 금속 부품(5)의 구조를 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 중공 금속 부품(5)의 굴곡부 내측(고응력부)의 일부만을 스테인리스강(12)으로 하고, 양단 부분을 포함하는 그 이외의 부분이 무산소구리(13)로 형성되어 있다. 실시예 3과 마찬가지로, 무산소구리(13)가 스테인리스강(12)에서 분단되는 일 없이 중공 금속 부품(5)의 양단을 연결하고 있기 때문에, 전류를 흐르게 하는 부품으로서 사용할 수 있다.

도 8은 본 실시예의 중공 금속 부품(5)의 제조 방법을 개념적으로 도시하는 도면이다. 미리 중공 금속 부품(5)의 굴곡부(고응력부)에 상당하는 스테인리스 블록재(14)와 양단부에 상당하는 무산소구리 블록재(15)를 형성한다. 다음으로, 무산소구리 블록재(15)의 일부에 스테인리스 블록재(14)를 매립하도록 HIP 처리에 의해 접합 처리를 행한다. 또한, 이 HIP 처리는, 예를 들어 실시예 1의 도 18a 내지 도 18f에서 설명한 처리 방법에 따라서 처리한다. 마지막으로, HIP 접합 완료의 블록재로부터 원하는 형상의 중공 금속 부품(5)을 깎아낸다.

[실시예 5]

도 9 내지 도 12를 참조하여, 실시예 5의 중공 금속 부품과 그 제조 방법에 대해 설명한다. 도 9 및 도 10은, 모두 도 1의 A부 확대도이다. 상술한 바와 같이, 회전 전기 기기의 고정자 코일(2)과 걸침선(4)은 중공 금속 부품(16, 17)을 통해 접속되고, 중공 금속 부품(16)의 일단이 받는 곳이 되고, 걸침선(4) 결합부의 걸침선 접속구(8)가 삽입되어, 납땜에 의해 접속된다. 한편, 고정자 코일(2)과 접속하는 중공 금속 부품(16)의 타단이, 중공 금속 부품(17)에 삽입되어, 납땜에 의해 접속된다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 중공 금속 부품(17)의 타단은, 고정자 코일(2)의 클립부에 삽입되어, 납땜에 의해 접속된다.

도 11은, 도 9의 중공 금속 부품(16)에 상당하고, 본 실시예의 중공 금속 부품(16)의 구조를 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 중공 금속 부품(16)의 굴곡부가 대략 직각으로 굴곡되어 있고, 굴곡부 내측(고응력부)의 일부만을 스테인리스강(12)으로 하고, 양단 부분을 포함하는 그 이외의 부분이 무산소구리(13)로 구성되어 있다. 실시예 3, 실시예 4와 마찬가지로, 무산소구리(13)가 스테인리스강(12)에서 분단되는 일 없이 중공 금속 부품(16)의 양단을 연결하고 있기 때문에, 전류를 흐르게 하는 부품으로서 사용할 수 있다.

도 12는, 본 실시예의 중공 금속 부품(16)의 제조 방법을 개념적으로 도시하는 도면이다. 미리 중공 금속 부품(16)의 굴곡부(고응력부)에 상당하는 스테인리스 블록재(14)와 양단부에 상당하는 무산소구리 블록재(15)를 형성한다. 다음으로, 무산소구리 블록재(15)의 일부에 스테인리스 블록재(14)를 매립하도록 HIP 처리에 의해 접합 처리를 행한다. 또한, 이 HIP 처리는, 예를 들어 실시예 1의 도 18a 내지 도 18f에서 설명한 처리 방법에 따라서 처리한다. HIP 접합 완료의 블록재로부터 원하는 형상의 중공 금속 부품(16)을 깎아낸다.

[실시예 6]

도 13을 참조하여, 실시예 6의 중공 금속 부품에 대해 설명한다. 도 13은, 도 10의 중공 금속 부품(17)에 상당하고, 본 실시예의 중공 금속 부품(17)의 구조를 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 중공 금속 부품(17)의 내표면만을 스테인리스강(12)으로 하고, 그 외주가 무산소구리(13)로 덮인 구조로 하고 있다. 스테인리스강(12)과 무산소구리(13)는, 예를 들어 실시예 1의 도 18a 내지 도 18f에서 설명한 처리 방법에 따라서 HIP 처리되어 있다. 본 실시예의 중공 금속 부품(17)에서는, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5와 마찬가지로, 무산소구리(13)가 스테인리스강(12)에서 분단되는 일 없이 중공 금속 부품(17)의 양단을 연결하고 있기 때문에, 전류를 흐르게 하는 부품으로서 사용할 수 있다.

[실시예 7]

도 14를 참조하여, 실시예 7의 중공 금속 부품에 대해 설명한다. 도 14는, 실시예 6의 도 13에 도시한 중공 금속 부품(17)의 변형예이다. 본 실시예는, 중공 금속 부품(17)의 양단을, 각각의 상대측에 삽입하고, 납땜에 의해 접속하는 구조에 대해 적용하는 예이다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 스테인리스강(12)과 무산소구리(13)는, 예를 들어 실시예 1의 도 18a 내지 도 18f에서 설명한 처리 방법에 따라서 HIP 처리되어 있다.

본 실시예의 중공 금속 부품(17)에서는, 실시예 6과 마찬가지로, 무산소구리(13)가 스테인리스강(12)에서 분단되는 일 없이 중공 금속 부품(17)의 양단을 연결하고 있기 때문에, 전류를 흐르게 하는 부품으로서 사용할 수 있다.

[실시예 8]

도 15를 참조하여, 실시예 8의 중공 금속 부품에 대해 설명한다. 도 15는, 실시예 6의 도 13에 도시한 중공 금속 부품(17)의 변형예이다. 본 실시예는, 중공 금속 부품(17)의 양단에, 각각의 상대측의 니플이 삽입되고, 납땜에 의해 접속하는 구조에 대해 적용한 예이다. 또한, 본 실시예에 있어서도, 스테인리스강(12)과 무산소구리(13)는, 예를 들어 실시예 1의 도 18a 내지 도 18f에서 설명한 처리 방법에 따라서 HIP 처리되어 있다.

본 실시예의 중공 금속 부품(17)에서는, 중공 금속 부품(17)의 외표면만을 스테인리스강(12)으로 하고, 그 내주가 무산소구리(13)로 덮인 구조로 하고 있다. 실시예 6, 실시예 7과 마찬가지로 무산소구리(13)가 스테인리스강(12)에서 분단되는 일 없이 중공 금속 부품(17)의 양단을 연결하고 있기 때문에, 전류를 흐르게 하는 부품으로서 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시예의 구성의 일부에 대해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

1 : 고정자 철심
2 : 고정자 코일
3 : 고정자 코일 엔드부
4 : 걸침선
5 : (제1) 중공 금속 부품
6 : 절연 호스
7 : 니플
8 : 걸침선 접속구
9 : 스테인리스제 중공 금속 부품 본체(엘보 본체)
10 : 무산소구리제 컵
11 : 무산소구리제 슬리브
12 : (오스테나이트계) 스테인리스강
13 : 무산소구리
14 : 스테인리스 블록재
15 : 무산소구리 블록재
16 : (제2) 중공 금속 부품
17 : (제3) 중공 금속 부품
18 : 배관 부품
19 : 분기 조인트
20 : 배관 부품
21 : 헤더 파이프
22 : 강철제 용기(Steel capsule)
23 : 배관
24 : 금속 재료
25 : HIP 처리 장치
26 : 기계 가공 장치
27 : 관통 구멍
100 : 수냉각 회전 전기 기기
101 : 고정자 코일(고정자 권선)
102 : 고정자 철심
103 : 회전자
104 : 엔드 브래킷
105 : 로커 장치
106 : 다리
107 : 고압 부싱
108 : 변류기
109 : 수소 냉각기

Claims

고정자 코일을 냉매로 냉각하는 회전 전기 기기의 냉매 유로의 배관 부품으로서 사용되는 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품이며,
상기 회전 전기 기기는, 상기 고정자 코일의 고정자 코일 엔드부에, 상기 고정자 코일과 전력 공급용 단자를 연결하는 걸침선과,
제1 중공 금속 부품을 통해 상기 고정자 코일과 상기 걸침선에 연결되고, 상기 고정자 코일과 상기 걸침선에 냉매를 공급하는 절연 호스를 구비하고,
상기 제1 중공 금속 부품은, 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 무산소구리로 이루어지는 부위를 접합함으로써 일체화하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제1항에 있어서,
상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위 및 상기 무산소구리로 이루어지는 부위의 접합은, HIP 확산 접합에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 중공 금속 부품은, 스테인리스강으로 이루어지는 엘보 본체와,
상기 엘보 본체의 일단에 접합되고, 무산소구리로 이루어지는 슬리브와,
상기 엘보 본체의 타단에 접합되고, 무산소구리로 이루어지는 컵으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 중공 금속 부품은, 굴곡부와, 상기 굴곡부의 일단에 접합된 제1 단부와, 상기 굴곡부의 타단에 접합된 제2 단부를 갖고,
상기 굴곡부는, 적어도 그 일부가 스테인리스강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자가 중공 금속 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 중공 금속 부품은, 스테인리스강으로 이루어지는 내주부와,
상기 내주부의 외주측을 덮고, 무산소구리로 이루어지는 외주부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제4항에 있어서,
상기 굴곡부의 내측은 스테인리스강으로 형성되고, 그 외는 무산소구리로 형성되고, 양단이 끊어지는 일 없이 무산소구리로 이어져 있는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고정자 코일과 상기 걸침선을 연결하고, 대략 직각으로 굴곡되는 제2 중공 금속 부품을 더 구비하고,
상기 제2 중공 금속 부품의 굴곡부의 내측은 스테인리스강으로 형성되고, 그 외는 무산소구리로 형성되는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제7항에 있어서,
상기 고정자 코일과 상기 제2 중공 금속 부품을 연결하는 제3 중공 금속 부품을 더 구비하고,
상기 제3 중공 금속 부품은, 스테인리스강으로 이루어지는 내주부와,
상기 내주부의 외주측을 덮고, 무산소구리로 이루어지는 외주부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제8항에 있어서,
상기 제3 중공 금속 부품은, 양단에 피접속 부재가 삽입되고, 납땜에 의해 당해 피접속 부재와 접합되는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
제7항에 있어서,
상기 고정자 코일과 상기 제2 중공 금속 부품을 연결하는 제3 중공 금속 부품을 더 구비하고,
상기 제3 중공 금속 부품은, 무산소구리로 이루어지는 내주부와,
상기 내주부의 외주측을 덮고, 스테인리스강으로 이루어지는 외주부로 구성되고,
상기 제3 중공 금속 부품의 양단에 피접속 부재의 니플이 삽입되고, 납땜에 의해 당해 피접속 부재와 접합되는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품.
중공 소선을 사용하여 고정자 코일을 형성하고, 상기 중공 소선 내에 액체를 흐르게 하여, 상기 고정자 코일 및 걸침선을 냉각하는 액체 냉각형의 회전 전기 기기이며,
제1항 또는 제2항에 기재된 회전 전기 기기 고정자의 중공 금속 부품을 상기 액체의 유로에 사용하는 것을 특징으로 하는, 회전 전기 기기.
(a) 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 무산소구리로 이루어지는 부위를 서로 조합하는 공정,
(b) 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 상기 무산소구리로 이루어지는 부위를 조합한 상태에서 강철제 용기에 투입한 후, 상기 강철제 용기에 금속 재료를 공급하여, 상기 강철제 용기의 공간 부분에 상기 금속 재료를 충전하는 공정,
(c) 상기 강철제 용기, 상기 금속 재료, 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위 및 상기 무산소구리로 이루어지는 부위에 열간 등방압 가압(HIP) 처리를 실시하는 공정,
(d) 상기 (c) 공정 후, 상기 강철제 용기 및 상기 금속 재료를 기계 가공에 의해 절삭하는 공정,
(e) 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 상기 무산소구리로 이루어지는 부위에 관통 구멍을 형성하는 공정을
포함하는, 중공 금속 부품의 제조 방법.
제12항에 있어서,
상기 (d) 공정과 상기 (e) 공정 사이에, (f) 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위와 상기 무산소구리로 이루어지는 부위를 기계 가공에 의해 절삭하여, 원하는 중공 금속 부품 형상을 형성하는 공정을 더 구비하고,
상기 (f) 공정에 있어서, 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위가 상기 중공 금속 부품의 굴곡부로 되도록 기계 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는, 중공 금속 부품의 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 (f) 공정에 있어서, 상기 스테인리스강으로 이루어지는 부위가 상기 중공 금속 부품의 굴곡부의 내측에 위치하도록 기계 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는, 중공 금속 부품의 제조 방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (c) 공정에 있어서, 예민화 온도 영역 600℃ 내지 700℃의 온도에 노출되는 시간의 합계가 20시간 이하로 되도록 온도 관리하는 것을 특징으로 하는, 중공 금속 부품의 제조 방법.