(57)【要約】      （修正有）【課題】クリップとストランド間との耐食ろう接合部を提供する。【解決手段】  電機子巻線バーストランドパッケージ（１６）と、水圧ヘッダクリップ端部フィッティング（１８）との間のろう付け接合部は、積層アレイとして配列され、ストランドパッケージを形成する複数の中実ストランド（３４）と中空ストランド（３６）（複数の中空ストランドは、中実ストランドの対応する自由端部を越えて軸方向に延出する自由端部を有する）と；端部フィッティングの中にあり、中空ストランド及び中実ストランドの自由端部がその内部へ延出する空洞部（４２）と；複数の中空ストランドの自由端部及び中実ストランドの前記対応する自由端部を互いに接合すると共に、端部フィッティングの内面に接合し、中実ストランドの自由端部を覆う隔離層（５２）を形成する実質的にリンを含有しない銀ろう合金（５０、５２）とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線バーストランドパッケージ（１６）と水圧ヘッダクリップ端部フィッティング（１８）との間のろう付け接合部において、
積層アレイとして配列され、前記ストランドパッケージを形成する複数の中実ストランド（３４）及び複数の中空ストランド（３６）であって、前記複数の中空ストランドは、前記中実ストランドの対応する自由端部を越えて軸方向に延出する自由端部を有するような中実ストランド及び中空ストランドと；
前記端部フィッティングの中にあり、前記複数の中空ストランドの前記自由端部及び前記中実ストランドの前記対応する自由端部が内部へ延出している空洞部（４２）と；
前記複数の中空ストランドの前記自由端部及び前記複数の中実ストランドの前記対応する自由端部を互いに接合すると共に、前記端部フィッティングの内面に接合し、前記中実ストランドの自由端部を覆う隔離層（５２）を形成する、実質的にリンを含有しない銀ろう合金（５０）とを具備するろう付け接合部。
【請求項２】
前記銀ろう合金（５０）は、前記中実ストランドの前記自由端部を、少なくとも０．０１０インチ（０．２５４mm）の深さまで被覆する請求項１記載のろう付け接合部。
【請求項３】
前記複数の中空ストランド（３６）は、前記銀ろう合金隔離層（５２）を貫通して延出する請求項１記載のろう付け接合部。
【請求項４】
前記複数の中空ストランド（３６）の前記自由端部は、前記空洞部（４２）に対して開いている請求項３記載のろう付け接合部。
【請求項５】
前記複数の中実ストランド（３４）及び前記複数の中空ストランド（３６）は、銅、銅‐ニッケル合金及びステンレス鋼のうちの少なくとも１つから製造される請求項１記載のろう付け接合部。
【請求項６】
前記中空ストランド（３６）の前記自由端部は、前記中実ストランド（３４）の前記自由端部の列より軸方向に長い積層列である請求項１記載のろう付け接合部。
【請求項７】
電機子バー（１６）と水圧ヘッダクリップ（１８）との間のろう付け接合部において、
前記端部フィッティングの中にあり、開口部により出入り自在である空洞部（４２）と；
前記開口部の中に受け入れられ、積層アレイとして配列された中実ストランド及び中空ストランド（３４、３６）のアレイと；
前記中実ストランド及び前記中空ストランドを互いに接合すると共に、前記端部フィッティングの内面に接合し、前記中実ストランドの自由端部を被覆し、前記中空ストランドの自由端部を、閉塞されない開放状態にする実質的にリンを含有しないろう合金（５０）とを具備するろう付け接合部。
【請求項８】
前記中実ストランド（３４）は、複数の列として配列され、前記中空ストランド（３６）は、複数の列として配列される請求項７記載のろう付け接合部。
【請求項９】
前記中空ストランド（３６）の列は、前記中実ストランド（３４）の列を越えて軸方向に延出する請求項８記載のろう付け接合部。
【請求項１０】
前記複数の中実ストランド（３４）及び前記複数の中空ストランド（３６）は、銅、銅‐ニッケル合金及びステンレス鋼のうちの少なくとも１つから製造される請求項７記載のろう付け接合部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の電機子巻線バーを水圧ヘッダクリップにろう付けすること、並びに端部フィッティング及び電機子巻線バーを通って流れる冷却水による腐食を防止又は減少するために、電機子巻線バーをヘッダクリップに対して密封する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型蒸気タービン発電機における電機子巻線は、一般に、水によって冷却される。電機子巻線は、複数のハーフコイル又は電機子バー（「電機子バー」又は単に「バー」と総称される）から成る構造体を具備し、電機子バーは、銅又はステンレス鋼から製造されたフィッティングと、水冷結合部とにより、両端部で結合され、連続する水圧巻線回路を形成する。
【０００３】
水冷電機子巻線バーは、複数の細い矩形の中実の銅ストランド及び中空の銅ストランドから構成され、それらのストランドは、１つのバーを形成するように配列される。矩形の銅ストランドは、一般に、矩形の束を成すように配列される。各々の中空のストランドは、バーを通して冷却剤を搬送するための内部導管を有する。ストランドの端部は、それぞれ、対応する水圧ヘッダクリップにろう付けされる。水圧ヘッダクリップは、電機子巻線バーの電気的接続部として機能するのみならず、冷却剤の流れ接続部としても機能する。
【０００４】
水圧ヘッダクリップは、中空のコネクタであり、冷却液、通常は脱イオン水を導入又は排出するための密閉チャンバを含む。クリップは、一方の開いた端部で、電機子巻線バーの銅ストランドの端部を包囲する。ろう合金は、ストランドの端部を互いに接合すると共に、ストランドの端部を水圧ヘッダクリップに接合する。隣接するストランド端部の間のろう接合部及びストランド端部とクリップとの間のろう接合部は、予測される巻線の寿命の間、水圧に対する保全性及び電気的保全性を保持しなければならない。巻線の典型的な寿命は、何十年にもわたる。
【０００５】
クリップとストランドの端部との間のろう付け接合部の内面は、クリップ及び中空のストランドを通って流れる、酸化された脱イオン水に、絶えずさらされている。ろう付けされた面が冷却剤にさらされると、電機子巻線バー及び水圧ヘッダクリップの腐食が起こる。腐食は、水圧ヘッダクリップと電機子巻線バーのストランド端部との間の接合部の割れ目、並びにストランド端部の間の隙間で起こりやすい。重大な幾何学的隙間形状条件及び化学的隙間水質条件が存在する場所では、リンを含有するろう合金及び隣接する銅ストランドの面の腐食が起こる可能性がある。リン、銅、適当な腐食開始場所及び水などのいくつかの条件は、ろう接合部における隙間腐食を助長する。クリップとバーの接合部から、これらの条件のうちのいずれか１つでも排除されれば、隙間腐食は減少又は防止されるはずである。
【０００６】
ろう接合面が、接合部の面自体又はその付近に、面の亀裂、ピンホール又は多孔構造を含み、且つ腐食を助長するような重大な化学的水質条件が存在している場合に、腐食のプロセスは始まる。特に、重大な幾何学的隙間形状条件及び化学的水質条件が存在するとき、腐食プロセスは、ろう接合部を介して進行する。ろう接合部の中の多孔構造も、腐食を速める。接合部を介して腐食が進んでしまうと、最終的には、ろう接合部の有効長さの全てにわたって、水漏れが発生し、クリップとストランドの接合部の水圧に対する保全性が損なわれる結果を招く。従って、クリップとストランドとの間の耐食ろう接合部を提供することが、以前から必要とされている。隙間耐食ろう接合部の利点は、発電機の利用度及び信頼性を向上させることを含むと予測される。
【特許文献１】米国特許第６５９８３８３号
【特許文献２】米国特許第６６０９３８０号
【特許文献３】米国特許第６７２２１３２号
【特許文献４】米国特許第６７２９１３５号
【発明の開示】
【０００７】
実質的にリンを含有しない銀系ろう合金を使用して、隙間腐食を起こさないクリップ‐ストランド間ろう付け接合部が開発された。接合部をろう付けするための方法及びろう付けチャンバアセンブリも、開発された。ろう付けの準備として、銅ストランドの積層する列と列の間に、ろう合金の条片が、短い中実のストランドの列を越えて延出するが、長い中空のストランドの自由端部を越えないように挿入される。誘導加熱中、ろう合金は、短時間だけ、その液相温度を超える温度まで加熱されるので、合金は、中実のストランドの端部に溜まり、ストランドと、水圧ヘッダクリップの内面との間の隙間に入る。溜まった合金が冷却されると、合金は、中実のストランドの端部、ストランド端部の間の接合部、及びストランド端部とクリップとの間の接合部を、クリップ内部を流通する冷却剤から隔離するろう合金の層を形成する。
【０００８】
ろう付けチャンバは、スプリットフードを含む。スプリットフードは、閉鎖され、パージングされたとき、実質的に酸素を含有しない雰囲気を有する。液状のろう合金を中実のストランドの自由端部に溜まる状態にするために、銅ストランドの自由端部が水平になるように、電機子バーは、チャンバ内部に垂直に装着される。冷却されたヒートシンクは、バーを水圧クリップのすぐ下方にクランプし、バーを冷却する。これにより、ストランドに沿って下方へ流れるろう合金は凝固する。チャンバ内部のフック留めされた誘導コイルは、クリップ、ストランドの端部及びろう合金の条片を加熱する。チャンバ内におけるろう付けプロセスの間、機械式ラムは、クリップ、ストランドの端部及びろう合金の条片を一体に押圧する。
【０００９】
本発明は、電機子巻線バーストランドパッケージと、水圧ヘッダクリップ端部フィッティングとの間のろう付け接合部であって、積層アレイとして配列され、ストランドパッケージを形成する複数の中実のストランド及び複数の中空のストランドであり、前記複数の中空のストランドは、前記中実のストランドの対応する自由端部を越えて軸方向に延出する自由端部を有するような中実のストランド及び中空のストランドと；端部フィッティングの中にあり、前記複数の中空のストランドの前記自由端部及び前記中実のストランドの前記対応する自由端部が内部へ延出している空洞部と；前記複数の中空のストランドの前記自由端部及び前記複数の中実のストランドの前記対応する自由端部を互いに接合すると共に、前記端部フィッティングの内面に接合し、前記中実のストランドの自由端部を覆う隔離層を形成する、実質的にリンを含有しない銀ろう合金とを具備するろう付け接合部として実現されてもよい。
【００１０】
更に、本発明は、電機子バーと水圧ヘッダクリップとの間のろう付け接合部であって、端部フィッティングの中にあり、開口部により出入り自在である空洞部と；前記開口部の中に受け入れられ、積層アレイとして配列された中実のストランド及び中空のストランドのアレイと；前記中実のストランド及び前記中空のストランドを互いに接合すると共に、前記端部フィッティングの内面に接合し、前記中実のストランドの自由端部を被覆し、前記中空のストランドの自由端部を、閉塞されない開放状態にする、実質的にリンを含有しないろう合金とを具備するろう付け接合部として実現されてもよい。
【００１１】
更に、本発明は、電機子バーと水圧ヘッダクリップとの間のろう付け接合部を形成する方法であって、複数の中空のストランド及び複数の中実のストランドの端部を、前記中空のストランドの自由端部が、前記中実のストランドの自由端部を越えて軸方向に延出するように、端部フィッティングの空洞部の中に配置することと；実質的にリンを含有しない銀ろう合金を、前記ろう合金が前記中実のストランドの自由端部を越えて軸方向に延出するように、前記中空のストランド及び前記中実のストランドの前記端部の周囲及びそれらの間に事前に配置することとから成る方法として実現されてもよい。
【００１２】
更に、本発明は、電機子バーストランドパッケージ及び水圧ヘッダクリップから成るろう付け前アセンブリであって、積層アレイとして配列され、ストランドパッケージを形成する複数の中空のストランド及び複数の中実のストランドと；端部フィッティングの中にあり、前記複数のストランドの自由端部が開口部を通して貫通し、内部に受け入れられる空洞部と；ストランドの間に挿入され、前記複数の中実のストランドの前記自由端部を越えて延出する、実質的にリンを含有しないろう合金とを具備するろう付け前アセンブリとして実現されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、典型的な液冷発電機における固定子の液冷電機子巻線構造を示す。固定子コア１０は、複数の固定子コアフランジ１２と、複数のコアリブ１４とを有する。電機子巻線バー１６（固定子バーとも呼ばれる）は、固定子コアにある、半径方向に延出するスロットを貫通する。バーの端部に装着された水圧ヘッダクリップ１８は、電機子巻線バー１６の両端部を覆う。入り口ホース２２は、入口クリップ１８を入口冷却剤ヘッダ２４に接続する。出口ホース２６は、出口クリップ１８を出口冷却剤ヘッダ２８に接続する。銅又はステンレス鋼から製造されたフィッティング２０は、対を成す電機子バー及びクリップの隣接する端部を互いに結合し、電機子コイル要素の完成体を形成する。
【００１４】
図２は、水圧へッダクリップを取り除いた電機子巻線バー１６の斜視端面図である。バーは、中実の銅ストランド３４及び中空の銅ストランド３６から成る矩形のアレイである。図３は、クリップ１８に挿入された電機子巻線バー１６の斜視図であり、クリップの脇に、複数のろう条片３０、ろうシート５０及びクリップカバー３２が示される。図２において、ろう条片３０は、バー１６の中実の銅ストランド３４と中空のストランド３６との積層列の間に重なり合う状態で示される。
【００１５】
各々の電機子巻線バー１６は、複数の中実の銅ストランド３４と、複数の中空の銅ストランド３６とを含む。ストランド３４、３６は、銅‐ニッケル合金又はステンレス鋼などの、銅以外の金属から製造されてもよい。ストランド３４、３６の端部は、電機子巻線バー１６の端部を形成する。中空のストランド３６の自由端部（及び（任意に）中実のストランドの端部のうちの一部）は、短い中実のストランド３４の自由端部を越えて、軸方向に延出する。例えば、中空のストランドの自由端部は、中実のストランドの自由端部より、約０．３１インチ（mm）（７．６２mm）（１０〜５００ｍｉｌ）突出する。
【００１６】
図２及び図３に示される電機子巻線バー１６では、突出する中空のストランド３６は、中実のストランド３４の短い列に対して、積層列を形成する。図２には、４段アレイが示される。電機子巻線バーにおいて、様々な数の層が可能であることは、理解されるであろう。電機子巻線バー１６内部の中実のストランド３４及び中空のストランド３６の特定の構成は、設計の都合に合わせて選択される。中実のストランドと、中空のストランドの数の比は、１対１から６対１まで、様々に選択されてよい。発電機の動作中に、熱を除去するバー構造の能力に応じて、この比は、変更されてよい。
【００１７】
実質的にリンを含有しない銀系ろう合金のロール状材料から成るろう合金条片３０及びシート５０は、ストランドの層の間、並びにストランドと水圧ヘッダクリップ１８の内面との間に挿入される。条片３０及びシート５０の銀系ろう合金は、スズ、亜鉛又はニッケルなどの他の元素を含んでもよい。それらの元素は、特定の用途に適合するように、固相及び液相を変化させることが可能である。ろう合金条片３０及びシート５０の厚さは、設計の都合に合わせて選択される。例えば、条片３０の厚さは、０．０６０インチ（１．５２４mm）であってもよく、シート５０の厚さは、０．０２０インチ（０．５０８mm）であってもよい。
【００１８】
ろう合金は、最小限の量のリンを含む。旧来のろう合金は、リンを含有しており、その金属相は、隙間腐食を受けやすい。リンの含有量が５００ｐｐｍ（すなわち、０．０５重量％）未満であるろう合金は、リンを含有しないとみなされる。リンを含有しないろう合金を使用することの利点は、腐食が減少し、従って、発電機の利用度及び信頼性が改善されることである。
【００１９】
ろう付け前に位置決めされたろう合金条片は、短い中実のストランドの端部より長く延出する。ろう付け後、ろう合金は、電機子バーの端部を覆う（ただし、中空のストランドの端部を覆わない）ろう合金隔離層５２を形成する。隔離層は、中実のストランド及び接合部を、クリップ内を通って流れる冷却材から遮蔽する。また、ろう合金は、クリップをストランドに接合すると共に、ストランドの端部を互いに接合する。
【００２０】
図３に示されるように、ストランドの層の間に挿入される条片３０は、矩形であってもよい。ろう条片は、ストランド列の間に嵌合するように形状を規定される。ろう条片の縁部は、バー１６のストランドの外面と整列するようにトリミングされてもよい。ほぼ正方形のろうシート５０は、電機子巻線バーの側面とヘッダクリップの内面との間に嵌合されてもよい。ろう付け前に、事前に位置決めされる合金の高さは、ろう付けプロセス中に、ろう合金が完全に溶融するが、突出した中空のストランドの開いた端部の中へは流入しないように選択される。
【００２１】
図４は、水圧ヘッダクリップ１８、中実のストランド３４及び中空のストランド３６の自由端部、クリップカバー３４をクリップ内部へ押圧するラム５４、並びにクリップ、ストランド、ろう条片３０及びろうシート５０を加熱するための誘導加熱コイル６６を示す横断面端面図である。水圧ヘッダクリップ１８（固定子バークリップとも呼ばれる）は、銅などの導電性材料から形成される。クリップ１８は中空であり、矩形のカラー３８を含む。カラー３８は、電機子巻線バー１６の端部の外側の面を覆うようにかぶせられる。カラーにある矩形のスロット３９は、電機子巻線バーの端部及び間に挿入されたろう合金の条片３０を受け入れる。クリップカバー３２は、カラー３８の側面の対応する矩形のスロット３９に嵌合する。クリップ１８の反対側の端部には、冷却剤回路に接続するように構成された円筒形の結合端部４０がある。
【００２２】
図５は、電機子巻線バー１６と、ろう付け中に、クリップカバー３２をクリップスロット３９の中に押圧するためのラム５４とを受け入れる水圧ヘッダクリップ１８の横断面側面図である。中実の銅ストランド３４及び中空の銅ストランド３６は、互いに対して並列にされ且つ重なり合う関係で配置され、ほぼ矩形の多層アレイを形成する。ヘッダクリップに類似する形状に形成されたスロット３９に嵌合されたクリップカバー３２によって、アレイは、水圧端部フィッティング又はヘッダクリップ１８の内部で圧縮されてもよい。ラム５４は、クリップカバー３２をカラー３８の内部へ押圧し、ストランド３４、３６の端部及び間に挿入されたろう条片を共に圧縮する。
【００２３】
クリップは、誘導加熱コイル６６の内部に挿入される。マイカスペーサ７６は、コイルをクリップから分離すると共に、ラム５４をクリップカバーから分離する。コイルとクリップとの間のマイカスペーサは、０．０６０インチ（１．５２４mm）であってもよく、ラムとクリップカバーとの間のマイカスペーサは、０．０３０インチ（０．７６２mm）であってもよい。冷却されたヒートシンククランプ７４は、ろう付けプロセス中、電機子バー１６をクリップのすぐ下方に把持する。
【００２４】
各水圧ヘッダクリップ１８は、クリップカラー３８の内部に、内部マニホルドチャンバ４２を含む。マニホルドチャンバ４２は、電機子バーのストランド３４、３６の端部を受入れ、クリップ１８内部を流通する冷却剤を、電機子バー１６の中空のストランド３６に流入させ、ストランド３６から排出させるための導管を形成する。クリップ内部において、マニホルドチャンバ４２は、くびれた形状の内部チャンバ部分５６及びそれより広い部分チャンバ５８に対して開いている。部分チャンバ５８は、ホース結合部４０と整列され、ホースに流入する冷却剤又はホースから流出する冷却剤を受け入れるように構成される。大型液冷タービン発電機で使用されている様々に異なる電機子バー構成に適合するように、クリップの内側及び外側の形状を変更してもよい。
【００２５】
バー１６が水圧ヘッダクリップ１８にろう付けされるとき、中実の銅ストランド３４の自由端部は、マニホルドチャンバ４２の後壁４８とほぼ同じ高さにある。中空の銅ストランド３６の自由端部は、部分的に、マニホルドチャンバ４２の中へ延出する。中空の銅ストランド３６の端部は、中実のストランド３４の端部から、約１００分の１インチ（０．２５４mm）〜２０分の１インチ（１．２７０mm）突出し、チャンバ４２の内部へ延出してもよい。
【００２６】
中実のストランドを短くするための切削工具の使用を含めた何らかの適切な手段によって、中実のストランド及び中空のストランドの長さに差をつけてもよい。中実のストランド及び中空のストランドから成る層の間に挿入される合金条片３０は、通常、中空のストランド３６の端部を越えて軸方向に延出しないため、液化した液体ろうが、中空のストランドの開いた端部を目詰まりさせることはない。更に、充填金属４４及びろう合金シート５０（図３）は、中空のストランド及び中実のストランドの閉鎖端部を取り囲むように、クリップの内壁４６に沿って、あらかじめ配置される。充填金属４４は、外側のストランドとクリップの内面との間に位置決めされる銅‐銀合金であってもよい。
【００２７】
ろう付けプロセスの終了時に、ろう合金隔離層５２（図９）は、アレイ中の各々のストランド３４、３６の全ての側面に沿って、それらの側面の間に軸方向に延出すると共に、中実のストランド３４の端部（又は密着面）を被覆するが、中空のストランド３６を通って冷却剤が自在に流れるように、中空のストランド３６に関しては、閉塞されない開いた状態のままにする。
【００２８】
ろう接合部は、電機子バーの軸に関して、水平又は垂直のいずれかの向きで形成されることが可能である。向きを垂直にすると、接合部の合金の保持に好都合であり、水圧ヘッダクリップの内側において、アセンブリの面に、合金の小片を事前に配置するのが容易になるため、垂直の向きが好ましい。向きを垂直にすることにより、追加のろう合金及び／又は充填金属の供給源が構成される。ろう合金及び／又は充填金属は、溶融し、バー１６の端面を覆うように流れて、より分厚いろう隔離層５２を形成できる（図９）。
【００２９】
図６は、ろう付けチャンバ６０のアセンブリの側面図である。ろう付けチャンバ６０は、隙間腐食が始まりにくく、ろう付け部分の液冷境界面に合金層を形成する耐食ろう合金によって、液冷電機子バーストランドパッケージと水圧ヘッダクリップ１８との間のろう付け接合部を形成するために使用される。
【００３０】
２分割ろう付けチャンバは、左側フード部分及び右側フード部分６２を有し、それらのフード部分は、電機子巻線バーを受け入れるために、横方向に分離される。左側フード部分に、バー１６が垂直に装着されると、右側フード部分は、左側フード部分と合体して、閉鎖され、密閉チャンバを形成する。フード部分には、窓６４があるため、ろう付けプロセスを見ることができる。フードは、１，０００℃（１，８３２°Ｆ）以上のろう付け温度に耐えられる。
【００３１】
酸素をパージングし、チャンバ内部に、ほぼ酸素を含有しない内部雰囲気を形成するために、ポンプによって、調節ガス雰囲気がチャンバ内部へ送り込まれる。調節ガス雰囲気は、窒素と水素の混合物であるか、又は１００％水素であればよい。パージング後、チャンバ内の酸素レベルは、５００百万分率（ｐｐｍ）未満であるのが好ましい。ほぼ酸素を含有しない雰囲気を形成することにより、望ましくないろうの酸化を起こすことなく、ろう付けプロセスは進行する。
【００３２】
図７は、コイル６６内部に電機子バー又はクリップが挿入されていない状態の、チャンバ６０の左側フード部分６２の内部の斜視図である。誘導加熱コイル６６は、あらかじめ規定された時間にわたり、クリップ及びバーを所定のろう付け温度まで加熱する。加熱コイルの温度プロファイルは、設計の条件に応じて選択され、実行されるべきろう付けプロセスによって異なる。
【００３３】
フック形の誘導加熱コイル６６は、バー端部及び水圧ヘッダクリップ１８を受け入れる。上部ガイド７１は、誘導加熱コイル６６の脚部分７８の間にカラーが入るように、水圧ヘッダクリップの上部を整列させる。ヒートシンククランプ７４は、ろう付けチャンバ内部で、電機子バーを垂直に確保し、液体ろうが、バーのストランドの間に流れ落ちるのを防止する。ろう付けプロセスの間、ラム５４は、クリップカバー３２及びストランド３４、３６の端部をクリップ内部へ押圧する。空気圧駆動シリンダ５５は、ラムを移動し、クリップカバーに圧縮力を加える。
【００３４】
チャンバの底壁６８は、シールを含む。シールは、電機子バーを受入れ、チャンバ内部のガス雰囲気が漏れ出すのを防止する。酸素がチャンバに侵入しないことを保証するために、チャンバ内部の不活性ガスは、大気圧より高い圧力に維持されてもよい。
【００３５】
ろう付けチャンバ内部の様々な位置に、複数の温度表示器７０が配置される。チャンバ内の酸素センサ７２は、チャンバ雰囲気中の酸素レベルをリアルタイムで、百万分率単位により表す信号を発生する。酸素信号は、ろう付けプロセスに関わるプログラムマブルロジックコントローラ７３に供給されてもよい。
【００３６】
プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）７３は、ろう付けプロセスプロトコルを自動化する。ＰＬＣは、誘導加熱コイルを制御し、ろう付けプロセスの間、チャンバ内の温度及び酸素レベルを監視する。また、ＰＬＣは、ラム５４、５５により加えられる力及びラムの直線運動を制御してもよい。ＰＬＣにより実行される制御プログラムは、コイル及びクリップ／電機子バーアセンブリを加熱するための複数の時間温度サイクルを含んでもよい。
【００３７】
ヒートシンク７４は、ばねを装荷された直線バークランプであり、バー１６を、クリップのすぐ下方の位置に把持する。クリップの下方の電機子巻線バー１６が、ろう合金の液相温度より低い温度になることを保証するために、ヒートシンクは、水冷される。クランプの場所で、電機子バーを冷却することにより、液体ろう合金は、バーストランドの間を流れ落ち、凝固する。
【００３８】
図８は、ろう付けの工程の例を示すフローチャートである。工程８０において、電機子バー１６及びクリップ１８から成るアセンブリが、誘導加熱コイルに挿入される。マイカ隔離シート７６によって、クリップを誘導加熱コイルから分離してもよい。工程８１で、クリップのカバー３２及びバーをクリップ内部に押し入れるために、カバー３２に対して、ラム５４が位置決めされる。ろう付けプロセスの間、中実のストランド３４の自由端部が水平になるように、電機子バーは垂直に装着される。左側フード部分の上部ストッパガイド７１（図７）は、クリップの自由端部に対して、整列ストッパとして作用する。一般に、誘導加熱コイル６６の脚部分７８が、中空のストランド３６の延出した自由端部と同一の平面に位置するように、クリップ及びバーは固定される。工程８２で、クリップ１８の下方の場所において、ヒートシンク、例えば、冷却バークランプが電機子巻線バー１６に押し当てられる。液体ろう合金が、バーストランドの間で流れ落ちるのを防止するために、ヒートシンクは、電機子バーを冷却する。
【００３９】
工程８４で、ろう付けチャンバ６０の２つのフード部分６２が閉鎖される。酸素が５００百万分率未満であるような、酸素を含有しない雰囲気を得るために、閉鎖されたチャンバはパージングされる。調節ガスは、水素と窒素の混合物であるか、あるいは１００％水素であるか、又は良質のろう付け接合部を形成できる他の何らかの組成を有してもよい。
【００４０】
工程８６で、ストランド端部を一体にろう付けし、クリップをストランドにろう付けし、且つクリップの中実の端部を覆う隔離層５２（図９）を形成するために、クリップは、誘導加熱コイルにより加熱される。ろう合金の液化を抑制するために、工程８８において、例えば、３０〜６００秒の期間にわたり、ろう付けチャンバ内部の温度を均一にするように、ろう付けアセンブリは、ろう合金の固相温度よりわずかに低い温度に保持される。その後、工程９０の間に、温度を、ろう合金の液相温度より高いが、特定の合金の最大許容ろう付け温度よりは低い温度まで急速に上昇させるために、誘導加熱コイル６６に印加される電力が増加される。この高温は、例えば、５〜１００秒の期間にわたり保持される。高温の状態で、ろう合金は、ストランド及びクリップに接合する。更に、高温の下で、中実のストランドを越えて延出するろう合金条片は溶融し、中実のストランドの端部に溜まる。
【００４１】
このような高温で、クリップ、ストランド及びろう合金から成るアセンブリは軟化し、部分的に液化される。工程９１で、ラム５４がクリップカバー３２を押圧することにより、カバー３２は、クリップのスロット３９の中へ更に深く滑り込む。液相温度より高い温度に保持される時間は、クリップカバーの変位の量により調整されてもよい。所望の変位が完了した時点で、ろう付けサイクルは終了する。従って、工程９２において、コントローラ７３は、カバーに対するラムの変位を監視する。工程９４で、ラムの変位が所定のレベル、例えば、０．２５インチ（６．３５mm）までの限界を超えると、コントローラは、コイルにより誘導される高温を終了させる。ラムにより、クリップカバーに対して加えられる合金の力の量及び位置関係、並びにチャンバ内部の温度分布は、ＰＬＣコントローラ７３により制御されてもよく、ストランド間の毛管力による液体ろう合金の流れを助け、中実のストランドの端部及び延出する中実のストランドの間に所望の隔離層５２を形成するように選択されてもよい。
【００４２】
水圧ヘッダクリップ内部における液相の合金の流れを制御するために、係合面の間のクリップ‐カバー間の間隙は、０．００１〜０．００５インチ（０．０２５４〜０．１２７mm）であるのが好ましい。クリップに隣接して、ストランドに当接する液冷ヒートシンク７４も、クリップの下方で、ろう合金を凝固させることにより、液体合金の流れを制御する。ストランド間で、適正な合金の流れを得るために、密着面の間隙は、０．００１〜０．０１０インチ（０．０２５４〜０．２５４mm）であるのが好ましく、ろう付け作業中、１００〜１，８００ポンドのろう付けアセンブリ力が、ラム５４により、アセンブリに加えられるのが好ましい。
【００４３】
液相温度を超える温度まで加熱される間（工程９０）、液体ろう合金は、中実のストランドの端部の最上部に溜まる。溜まった合金は、電機子巻線バーの端部に、耐食隔離層５２を形成する。中実のストランドの端部に、十分な量のろう材料が溜まることを保証するために、隣接するストランドの間、並びにストランドとクリップとの間のろう条片及びろうシートに加えて、中実のストランドの端部に、ろう材料、例えば、ろうロッド又はろう条片が、事前に配置されるか、あるいはろう付けプロセスの間に追加されても良い。
【００４４】
溶融温度まで加熱されると、ろう合金は流動し、中実のストランド３４と中空のストランドの間の間隙、並びにストランドが挿入されたヘッダクリップの開口部を含めたストランドとヘッダクリップの内面との間の間隙を充填する。溶融温度にあるとき、合金は、十分な粘度を保つため、中空のストランドの自由端部まで流れることは、ほぼない。中空のストランド３６が長く延出していることにより、中空のストランドの端部に至るまで、余分な合金は流れず、中空のストランド内部の冷却剤通路の目詰まりを引き起こす可能性はないという安全余裕度が与えられる。
【００４５】
隔離層５２は、延出する中空のストランドの間の領域を充填し且つ短い中実のストランドの端部を覆うのに十分な厚さと、品質を有する。毛管流れは、液体ろう合金を、ストランドの間の密接面、並びにストランドとクリップのマニホルドチャンバ４２との間の密接面の中へ引き込む。隔離層５２は、電機子巻線バーの水入口端面に、耐食隔離層を形成する。隔離層は、水圧ヘッダクリップに対して、液冷固定子電機子巻線バーストランドを密封する。
【００４６】
金属面に、相当に大きな酸化が発生しなくなる温度に低下するまで、ろう付けされたクリップ及びストランドは、フードの制御雰囲気の中にとどまる。その後、フード部分は分離され、電機子バー／クリップアセンブリは、ろう付けチャンバから取り出される。
【００４７】
図９及び図１０は、それぞれ、電機子バーにろう付けされた水圧ヘッダクリップの端面図及び横断面側面図である。中空のストランド３６及び中実のストランド３４は、中空のストランドの自由端部がマニホルドチャンバ４２に対して開くように、クリップ１８のカラー３８にろう付けされる。ろう合金隔離層４４は、中実のストランド３４の自由端部を覆うように形成されると共に、ストランドの間の間隙、並びにストランドとクリップ１８のマニホルドチャンバの内面との間の間隙に形成されている。ろう合金隔離層４４の最小厚さは、少なくとも０．０５０インチ（１．２７０mm）であればよい。
【００４８】
現時点で最も実用的で、好ましい実施形態であると考えられるものに関連させて、本発明を説明したが、本発明は、開示された実施形態に限定されてはならず、添付の特許請求の範囲の趣旨の範囲内に含まれる様々な変形及び等価の構成を含むことが意図されていると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】電機子バーと、入口冷却剤ヘッダ及び出口冷却剤ヘッダに結合された水圧ヘッダクリップとを示した、液冷固定子巻線構造の概略図である。
【図２】中空のストランド及び中実のストランドの積層構造と、互いに重なり合うろう材料のシートとを示した、電機子巻線バーの端部の斜視図である。
【図３】クリップの脇に、ろう材料及びクリップカバーを示した、水圧ヘッダクリップに挿入された電機子巻線バーの端部の斜視展開図である。
【図４】カバーをクリップにクランプするラム及びバーに装着されたヒートシンクを含めて、水圧ヘッダ端部クリップの内部の電機子巻線バーのストランドを示した端面図である。
【図５】図４の線５‐５に沿った横断面により、巻線バー、端部クリップ及びラムを示した側面図である。
【図６】ろう付けチャンバの斜視側面図である。
【図７】誘導加熱コイル及び電機子巻線バーヒートシンクを示した、ろう付けチャンバの内部の拡大図である。
【図８】ろう付けプロセスの一例を示したフローチャートである。
【図９】電機子バーにろう付けされた水圧ヘッダクリップをそれぞれ示した端面図及び横断面側面図である。
【図１０】電機子バーにろう付けされた水圧ヘッダクリップをそれぞれ示した端面図及び横断面側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１６…電機子巻線バー、１８…水圧ヘッダクリップ、３０…ろう条片、３２…クリップカバー、３４…中実の銅ストランド、３６…中空の銅ストランド、３８…カラー、４２…マニホルドチャンバ、５０…ろうシート、５２…ろう合金隔離層、５４…ラム、５５…空気圧駆動シリンダ、６０…ろう付けチャンバ、６２…フード部分、６６…誘導加熱コイル、７３…プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）、７４…ヒートシンククランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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