(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の冷媒用孔を持つ中空導体を用いた回転電機固定子コイルの端部に、外部との電気接続及び前記中空導体内部へ冷媒を給排するための接続箱を接続する回転電機の固定子コイルの製造方法において、融点が異なる第１、第２のろう材を前記中空導体の長手方向に沿って配置し、かつ、融点が高い前記第１のろう材を前記中空導体の端部側に配置し、融点が前記第１のろう材の融点より低い前記第２のろう材を反端部側に配置し、前記中空導体と接続箱をろう付けすることを特徴とする回転電機の固定子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記融点の高いろう材と前記融点の低いろう材との温度差は、少なくとも３０℃である回転電機の固定子コイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、前記融点の高い第１のろう材の融点は８５０℃以上１０００℃以下、前記融点の低い第２のろう材の融点は６４０℃以上９００℃以下である回転電機の固定子コイル製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記第１および第２のろう材は、主成分がりん（Ｐ）と銅（Ｃｕ）であり、必要に応じて他の元素が添加されている回転電機の固定子コイルの製造方法。
【請求項５】
請求項１において、融点が高い前記第１のろう材の成分は、りん（Ｐ）が０．５〜５重量％で、残りが銅（Ｃｕ）から成り、必要に応じて銀（Ａｇ）が添加されており、融点が低い前記第２のろう材の組成は、りんが４．５％〜６重量％で残りが銅から成り、必要に応じて銀（Ａｇ）が添加されている回転電機の回転子の製造方法。
【請求項６】
請求項１において、前記中空導体の端部に溶融ろう付着防止コーティング材を塗布する回転電機の固定子コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量の回転電機の固定子コイルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に発電機や電動機の回転電機の固定子コイルユニットは、発熱を抑制するため、電機子内部を冷却する必要がある。特に大容量機の固定子コイルユニットの冷却方法の一つとして、固定子コイルを構成する中空導体内部に冷媒（絶縁油及び純水）を流す直接冷却方式が採用されている。
【０００３】
固定子コイルユニットは、長手方向に冷媒用孔を有する中空導体を少なくとも１本用いており、固定子コイル、冷媒給排水及び電気接続端子を兼ねた接続箱、接続ホース１０からなっている。
【０００４】
固定子コイルは、直線部とエンド部から構成されており、直線部は固定子のコア内に納められている。固定子コイルの両端のエンド部には、接続箱が設置され、接続箱に設けられている口金を通して、固定子コイルを構成する中空導体の内部に冷媒が給排水される。これにより固定子コイルの内部から冷媒により冷却される構造となっている。
【０００５】
一方接続箱に設けられている接続端子は、他の固定子コイルに電気的に接続されている。電機外部と固定子コイルの冷媒給排水をつなぐために接続ホースが設けられる。絶縁油や水などの冷媒は、回転機外部から接続ホースに供給され、接続箱、固定子コイル、接続箱、接続ホースの順序で流れ、回転機外へ排出される構造となっている。
【０００６】
接続箱は三つの部分、すなわち、固定子コイルの内外部への冷媒の給排水を行う口金と、固定子コイルの外部と電気接続を行う端子と、接続箱と固定子コイルの接続部分とから構成されている。この部分は、接続箱と固定子コイルの組み立てを容易にするため、接続箱のうち２面が削除されている。一面は固定子コイルの引き出し口で、他面は固定子コイルの組み立てを容易にするために設けられている。
【０００７】
接続箱と、中空導体を有するコイルの導体束及びカバーは、ろう付けにより加熱融合されて接合され、回転機の固定子コイルとなる。このろう付け以前に、あらかじめ、冷媒給排水の口金と接続端子は、接続箱にろう付け接続している。
【０００８】
接続箱と固定子コイルは、図４に示すろう付け方法を用いて接続される。まず始めに中空導体２の長手方向に単一ろう材１３を設置する。次に固定子コイル９を接続箱１に組み立て後、カバー６を取り付ける。
【０００９】
その後加熱融合させて、固定子コイル９と接続箱１がろう付けにより一体化される。加熱中はカバー６に加圧を行う。加熱融合される途中において、接続箱１の表面のろう不足分については、挿しろうにより補給する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来のろう付け時には、あらかじめ中空導体２の導体長手方向に配置された置きろうは、固相線以上に達すると各導体間にろうが浸透し、ろう付けが行われる。一方、各導体間に浸透するろう材が供給過剰になると中空導体２の端部にろうが流れ出す。場合によっては、中空導体２端部の冷媒用孔３へろう材が浸入し、冷媒用孔３をふさぐことがある。
【００１１】
中空導体２の冷媒用孔３に穴ふさぎが発生した固定子コイル９を使用すると、中空導体２内部の冷媒の流れを阻害し、固定子コイル９の冷却効率が低下する。これが引き金となり固定子コイル９自身が過熱、焼損し、運転停止に至る結果となる。
【００１２】
これらの理由から、中空素線２の冷媒用孔３へのろう材浸入防止が重要である。そのため、固定子コイル９と接続箱１のろう付け後に、中空導体２の冷媒用孔３へのろう浸入の有無を確認しなければならない。確認方法としては、接続箱１の口金からの目視点検がある。その結果、中空導体２の冷媒用孔３にろう浸入が認められた場合には、接続箱１と固定子コイル９のろう付け部の手直しあるいは再製となる。
【００１３】
更に、同一接続箱１に着目した場合、後工程におけるろう付け時の過加熱が、既ろう付け部を溶融させ欠陥を発生させる恐れがある。固定子コイル９を回転機コア８内に納めた後、他の固定子コイル９との電気的接続（接続端子１１との接続）及び接続ホースとのろう付け接続を加熱融合により接合するが、既終了ろう付け部である固定子コイル９と中空導体２のろう付け部は、（１）口金と接続ホースのろう付け、（２）接続端子１１と他の固定子コイル９の接続端子１１とのろう付け部に、これらのろう付けによる過加熱の影響を受ける。これが過加熱となった場合、既ろう付け部の溶融により欠陥発生を引き起こす恐れがある。この欠陥による漏水発生防止のため、後工程での加熱時のろう付け欠陥防止の必要性がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は長手方向の冷媒用孔を持つ中空導体を用いた回転電機固定子コイルの端部に、外部との電気接続及び前記中空導体内部へ冷媒を給排するための接続箱を接続する回転電機の固定子コイルの製造方法において、融点が異なるろう材を前記中空導体の長手方向に配置し、かつ、融点が高いろう材を前記中空導体の端部側に配置して前記中空導体と接続箱をろう付けするものである。
【００１５】
すなわち、固定子コイルの端部の導体長手方向に融点の異なるろう材を配置する。具体的には、固定子コイルの端部に近い部分に融点の高いろう材、その隣（反端部側）に融点の低いろう材を使用する。この異なる融点を有するろう材の温度差は約３０℃以上が適切である。
【００１６】
さらに、加熱融合する前に予め、中空導体の端面に溶融ろう付着防止コーティング材を塗布することが望ましい。
【００１７】
融点は、固体から液体になる始める固相点と、完全に液体になる液相点があるが、本発明ではいずれを用いても良い。
【００１８】
ろう付け時には、あらかじめ中空導体の導体長手方向に配置された置きろうは、融点以上の温度に達すると各導体間にろうが浸透し、ろう付けが行われる。一方、各導体間に浸透するろう材が供給過剰になると中空導体２の端部にろうが流れ出す。
【００１９】
場合によっては、中空導体２端部の冷媒用孔３へろう材が浸入し、冷媒用孔３をふさぐことがある。固定子コイル９端部の導体の長手方向に配置されたろうは、中空導体端部側に融点の高いろう材を配置することで、中空導体２の端部へろう流れ防止をする。
【００２０】
もし過剰ろうが中空導体２の端面へ流れ出しても、中空導体２の端面のコーティング材１４が、冷媒用孔３へのろう浸入を防止する。やがて浸入防止されたろうは、中空導体２の端面近傍の下側に設けられた溝７へ溜まる。これにより中空導体２の冷媒用孔３へのろう材浸入防止に寄与する。
【００２１】
上記のようなろう材配置によるろう付けしたものは、中空導体２の冷媒用孔３の穴ふさぎを防止するばかりではなく、中空導体２端部のろうが流れにくいことで、ろう付け欠陥発生が少なくなり、隙間腐食の抑制にも効果的である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１、図２、図３、図４は本発明の一実施例を説明する図で、発電機や電動機の電機子固定子コイルユニットは、発電に伴う発熱を抑制するため、電機子内部を冷却する必要がある。特に大容量機の固定子コイルユニットの冷却方法の一つとして、固定子コイルを構成する中空導体２内部に冷媒（絶縁油及び純水）を流す直接冷却方式が採用されている。
【００２３】
固定子コイルユニットは、長手方向に冷媒用孔３を有する中空導体２を少なくとも１本用いている固定子コイル９、冷媒給排水用接続ホース１０及び電気接続用の接続端子１１を固定子コイル９と接続するための接続箱１からなっている。
【００２４】
固定子コイル９は、直線部９１とエンド部９２から構成されており、直線部９１は電機子固定子のコア８内に納められている。固定子コイル９の両端のエンド部９２には、接続箱１が設置されている。接続箱１に設けられている口金１２を通して、固定子コイル９を構成する中空導体２の内部に冷媒が給排水される。
【００２５】
これにより固定子コイル９の内部から冷媒により冷却される。一方接続箱１に設けられている接続端子１１は、他の固定子コイル９に電気的に接続されている。電機外部と固定子コイル９の冷媒給排水をつなぐために接続ホース１０が設けられる。絶縁油や水などの冷媒は、回転機外部から接続ホース１０に供給され、接続箱１、固定子コイル９、接続箱１、接続ホース１０の順序で流れ、回転機外へ排出される構造となっている。
【００２６】
接続箱１は三つの部分、すなわち、固定子コイル９の内外部への冷媒の給排水を行う口金１２と、固定子コイル９の外部と電気接続を行う接続端子１１と、接続箱１と固定子コイル９の接続部分とから構成されている。この部分は、接続箱１と固定子コイル９の組み立てを容易にするため、接続箱１のうち２面が削除されている。一面は固定子コイル９の引き出し口で、他面は固定子コイル９の組み立てを容易にするために設けられている。
【００２７】
接続箱１と、中空導体２を有する固定子コイル９の導体束及びカバー６は、ろう付けにより加熱融合されて接合され、回転機の固定子コイル９となる。このろう付け以前に、あらかじめ、冷媒給排水の口金１２と接続端子１１は、接続箱１にろう付け接続している。
【００２８】
本発明においては、ろう付け方法は、次のような順序で行われる。まず、少なくとも１本以上の中空導体２を有する固定子の端部の上下方向各層に、融点の異なるろう材を中空導体２の長手方向に少なくとも２枚以上配置させる。具体的には、中空導体２端面に近い部分からろう材４、ろう材５を使用する。
【００２９】
ろう材４は、ＪＩＳ  規格のＢＣｕＰ−１、若しくはこれに相当するろう材である。このろう材４は、燐が４．８ないし５．３重量％、残りが銅であり、融点（固相点）は約７０５℃、融点（液相点）は約９００℃である。
【００３０】
ろう材５は、ＪＩＳ  規格のＢＣｕＰ−５、若しくはこれに相当するのろう材である。このろう材５は、燐が４．８ないし５．３重量％、銀が１４．５ないし１５．５重量％、残りが銅であり、融点（固相点）は約６４３℃、融点（液相点）は約８１５℃である。ただし、ろう材４は、ろう材５に比較して、融点が約３０℃以上高いろう材が適当である。
【００３１】
ろう材の配置後、加熱融合させろう付けする。以上述べたような融点が異なるろう材の組合せにより、中空導体２端面の冷媒用孔３へのろう材浸入防止が可能である。もし、中空導体２の冷媒用孔３へ過剰ろうが流出しても、中空導体２端面の近傍下部の溝７に溜まる。
【００３２】
この接続箱１は、上記のろう付け終了後、更にろう付けされる。それは、固定子コイル９を発電機コア８内に納めた後、他の固定子コイル９との電気的接続（接続端子１１との接続）及び接続ホース１０とのろう付け接続をろうにより接合する。この加熱融合ろう付けにより、既終了ろう付け部である固定子コイル９と１本以上からなる中空素線２のろう付け部は、（１）  口金１２と接続ホース１０の加熱融合ろう付け、（２）  接続端子１１と他の固定子コイル９の接続端子１１との加熱融合ろう付けによる過加熱の影響を受ける。口金１２と接続ホース１０及び電気接続端子１１のろう付けで使用するろう材は、中空導体２と接続箱１で使用するろう材４（ＪＩＳ規格で言うＢＣｕＰ−１、若しくはこれに相当するろう材）よりも融点が低いろう材を使用している。これにより既ろう付け部にろう付け欠陥は発生しにくい。これが固定子コイル９と接続箱１の過加熱によるろう付け欠陥防止する方法である。
【００３３】
中空導体２端部に冷媒用孔３へのろう材の浸入を防止するためコーティング材１４を塗布する。ろう付けする前に各導体端部にコーティング材１４、例えば水酸化マグネシウムを塗布する。加熱融合時に、液相点の高いろう材及び低いろう材が各導体間に浸透するが、これらの過剰ろうが中空導体２の冷媒用孔３に流れ出す。しかし、中空導体２端部にあらかじめ塗布されたコーティング材１４により、中空導体２端面の冷媒用孔３へのろう材浸入防止が可能である。
【００３４】
これは、置きろうばかりではなく、挿しろうによる過剰なろう流れ出しに対しても、中空導体２の冷媒用孔３へのろう材浸入による穴ふさぎを防止することが出来る。過剰ろうは中空導体２端面の近傍下部の溝７に溜まる構造とする。
【００３５】
ろう付け終了後は発電機固定子コイル９と接続箱１とのろう付け部における腐食進展防止の面から、コーティング材１４を除去する。これは、固定子コイル９の両エンド部の接続箱１のろう付けが終了した後で行う。両側の接続箱１の口金１２を用いて、一方の接続箱１の口金１２から洗浄水を充分に注水し、もう一方の接続箱１の口金１２から排水する。終了後はコーティング材１４が除去されたこと確認するため、接続箱１の口金１２から目視点検により確認を行う。
【００３６】
これにより中空導体２の冷媒用孔３の穴ふさぎ防止する回転電機固定子コイル９の製造が可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、固定子コイル９の中空導体２と接続箱１のろう付け途中において、中空導体２の冷媒用孔３へのろう浸入を効果的に防止することが可能である。これまでのろう付け後の手直しあるいは再製といった問題を解消する。また、このろう付け以降に接続箱１と加熱融合にてろう付けする際でも、過加熱による既ろう付け部の欠陥発生防止に効果的である。
【００３８】
これらにより、固定子コイル９と接続箱１のろう付け部の欠陥発生防止による腐食進展防止、ろう付けの信頼性向上及び生産性向上を図れることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を説明するために示したの固定子コイルと接続箱のろう付け時の作業状態図である。
【図２】大容量発電機の固定子コイルの構造を示す略図である。
【図３】固定子コイルと接続箱のろう付け後の状態を示す斜視図である。
【図４】従来の固定子コイルの製造方法を説明する固定子コイルと接続箱のろう付け時の作業状態図である。
【符号の説明】
１…接続箱、２…中空導体、３…冷媒用孔、４…ろう材、５…ろう材、６…カバー、７…溝、８…コア、９…固定子コイル、１０…接続ホース、１１…接続端子、１２…口金、１３…ろう材、１４…コーティング材。
【図１】
0003630517.tif 000002
【図２】
0003630517.tif 000003
【図３】
0003630517.tif 000004
【図４】
0003630517.tif 000005