(57)【要約】      （修正有）【課題】アーマチュアバーを通って流れる冷却水による腐食を防止又は軽減する方法に関する。【解決手段】本方法は、アーマチュアバーの端部と、液圧ヘッダクリップと、実質的にリンを含有しないロウ付け材料（５０、５２）とを組立てる段階と、アーマチュアバーと液圧ヘッダクリップとロウ付け材料との組立体を、クリップが誘導加熱コイル（６６）内に挿入されるようロウ付けチャンバ（６０）内に配置する段階と、誘導加熱コイルに電流を印加することによって、組立体をロウ付け材料の固相線温度から２００°Ｆ以内かつ該固相線温度以下の第１の温度に加熱する段階（８８）と、組立体をロウ付け材料の液相線温度以上の第２の温度に加熱する段階（９０）と、アーマチュアバーの端部上に液体ロウ付け材料のプールを形成する段階と、組立体を冷却し、それによってアーマチュアバーの端部上にロウ付け層を形成する段階（９４）とを含む。【選択図】図５
2006149186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアバー（１６）と液圧ヘッダクリップ（１８）との間にロウ接継手を形成する方法であって、
ａ）前記アーマチュアバーの端部と、液圧ヘッダクリップと、実質的にリンを含有しないロウ付け材料（５０、５２）とを組立てる段階と、
ｂ）前記アーマチュアバーと液圧ヘッダクリップとロウ付け材料との組立体を、前記クリップが誘導加熱コイル内に挿入されるようにロウ付けチャンバ（６０）内に配置する段階と、
ｃ）前記誘導加熱コイルに電流を印加することによって、前記組立体を前記ロウ付け材料の固相線温度から２００°Ｆ以内かつ該固相線温度以下の第１の温度に加熱する段階（８６、８８）と、
ｄ）前記組立体を前記ロウ付け材料の液相線温度以上の第２の温度に加熱する段階（９０）と、
ｅ）前記アーマチュアバーの端部上に液体ロウ付け材料のプールを形成する段階と、
ｆ）前記組立体を冷却し、それによって前記アーマチュアバーの端部上にロウ付け層を形成する段階（９４）と、
を具備する方法。
【請求項２】
前記段階（ｂ）〜（ｆ）が、前記ロウ付けチャンバ（６０）内部で実質的に酸素を含有しない雰囲気内で行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記実質的に酸素を含有しない雰囲気が、実質的に窒素及び水素であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記実質的に酸素を含有しない雰囲気が、実質的に全てが水素であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記実質的に酸素を含有しない雰囲気が、４００ｐｐｍ未満の酸素レベルを有することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記加熱する段階の間に、前記クリップに力（８１）を加えて前記組立体を押固める段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記力（８１）が、前記クリップの側面カバーに加えられ、前記側面カバーが前記アーマチュアバーに当接して並置されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記力が、１００〜１８００ポンドの範囲内にあることを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記アーマチュアバーが前記チャンバ（６０）内に垂直に配置され、前記バーが、中実ストランド（３４）と前記中実ストランドの中実自由端部を越えて軸方向に延びる中空自由端部を有する中空ストランド（３６）とを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記アーマチュアバー（１６）が、銅、銅−ニッケル合金及びステンレス鋼の少なくとも１つで形成された中実及び中空ストランド（３４、３６）を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機アーマチュア巻線バーを液圧ヘッダクリップにロウ付けすることに関し、またアーマチュア巻線バーをそのヘッダクリップに対して密封して端部結合金具及びアーマチュア巻線バーを通って流れる冷却水による腐食を防止又は軽減する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の蒸気タービン発電機上のアーマチュア巻線は一般的に、水冷却式である。アーマチュア巻線は、各端部において銅又はステンレス鋼製結合金具及び水冷却式継手によって結合されて連続した液圧巻線回路を形成するハーフコイル又はアーマチュアバー（全体として「アーマチュアバー」又は「バー」と呼ぶ）の構成を含む。
【０００３】
水冷却式アーマチュア巻線バーは、該バーを形成するように配列された複数の小さい矩形の中実及び中空銅ストランドで構成される。矩形の銅ストランドは一般的に、矩形バンドルの形態で配置される。中空ストランドは各々、バーを通して冷却媒体を流すための内部ダクトを有する。ストランドの端部は各々、それぞれの液圧ヘッダクリップにロウ付けされる。液圧ヘッダクリップは、アーマチュア巻線バーに対する電気接続部及び冷却流接続部の両方として働く。
【０００４】
液圧ヘッダクリップは、一般的に脱イオン水である冷却液体の入口又は出口のための密閉チャンバを含む中空のコネクタである。一方の開放端部において、クリップは、アーマチュア巻線バーの銅ストランドの端部を封入する。ロウ付け合金は、ストランドの端部セクションを互いにかつ液圧ヘッダクリップに接合する。隣接するストランド端部間及びストランド端部と液圧ヘッダクリップとの間のロウ付け接合部は、巻線の期待寿命の間に液圧的及び電気的健全性を維持しなければならない。巻線の一般的な寿命は、およそ１０年程度である。
【０００５】
クリップとストランドの端部との間のロウ接継手（ロウ付け接合部）の内側表面は、クリップ及び中空ストランドを通って流れる酸化脱イオン水に絶えず曝される。ロウ付け表面の冷却媒体に対する曝露により、アーマチュア巻線バー及び液圧ヘッダクリップの腐食が生じる可能性がある。腐食は、液圧ヘッダクリップとアーマチュアバーのストランド端部との間の隙間及びストランド端部間の隙間に発生する傾向にある。リン含有ロウ付け合金及び隣接する銅ストランド表面の腐食は、危険な隙間幾何学形状及び隙間水質（水の化学的性質）条件が存在する場合に発生する可能性がある。リン、銅、格好の腐食開始部位及び水などの一定の条件により、ロウ付け接合部における隙間腐食が促進される。これらの条件の何れか１つがクリップ対バー継手から排除された場合には、隙間腐食は軽減又は解消されることになる。
【特許文献１】米国特許第６５７７０３８号
【特許文献２】米国特許第５８７５５３９号
【特許文献３】米国特許第５８０９６３２号
【特許文献４】米国特許第５９７６１８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
腐食過程は、ロウ付け接合部表面が、接合部の表面又は表面付近に表面隙間、ピンホール又は気孔を含みかつ腐食を起すような危険な水質条件にある場合に、開始するおそれがある。腐食過程は、特に危険な隙間幾何学形状及び水質条件が存在する場合に、ロウ付け接合部内に進行するおそれがある。ロウ付け接合部内部の気孔は、腐食を加速するおそれがある。接合部内への進行が放置された場合、最終的に腐食により、有効ロウ付け接合部長さ全体を通り抜ける水漏れが生じ、クリップ対ストランド継手の液圧的健全性が損なわれることになる。従って、耐腐食性クリップ対ストランドロウ接継手に対する長年にわたる切実な必要性が存在する。隙間耐腐食性ロウ接継手の利点には、発電機稼働率及び発電機信頼性を向上させることが含まれると予測される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
耐隙間腐食性クリップ対ストランドロウ接継手を、本質的にリンを含有しない銀ベースロウ付け合金を用いて開発した。継手をロウ付する方法及びロウ付けチャンバ組立体もまた開発した。ロウ付けの準備段階において、ロウ付け合金のストリップが、該ストリップが短い中実ストランドの列を越えるがより長い中空ストランドの自由端部を越えない状態で延びるように、階段状になった銅ストランドの列間に挟まれる。誘導加熱段階の間に、ロウ付け合金は短時間その液相線温度以上に加熱されて、合金が、中実ストランド端部上に、またストランドと液圧ヘッダクリップの内側表面との間の隙間内にプールを形成するようになる。冷却した時、プールを形成した合金は、中実ストランド端部、ストランド端部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、クリップ内の冷却媒体通路から隔離するロウ付け合金の層を形成する。
【０００８】
ロウ付けチャンバは分割フードを含み、分割フードは、密閉されかつパージされた時に本質的に酸素を含有しない雰囲気を有する。アーマチュアバーは、銅ストランドの自由端部が水平になって液体ロウ付け合金が中実自由端部上にプールを形成するのを可能にするように、チャンバ内に垂直に取付けられる。冷却ヒートシンクは、液圧クリップの直ぐ下方でバーを締付けて、バーを冷却しかつストランド間を流下するロウ付け合金を凝固させる。チャンバ内のフック形誘導コイルは、クリップとストランド端部とロウ付け合金のストリップとを加熱する。チャンバ内でのロウ付け工程の間に、機械式ラムは、クリップ、ストランド端部及びロウ付け合金ストリップを一体に押固める。
【０００９】
本発明は、アーマチュアバーと液圧ヘッダクリップとの間にロウ接継手を形成する方法として具体化することができ、本方法は、アーマチュアバーの端部と、液圧ヘッダクリップと、実質的にリンを含有しないロウ付け材料とを組立てる段階と、アーマチュアバーと液圧ヘッダクリップとロウ付け材料との組立体を、該クリップが誘導加熱コイル内に挿入されるようにロウ付けチャンバ内に配置する段階と、誘導加熱コイルに電流を印加することによって、組立体をロウ付け材料の固相線温度から２００°Ｆ以内かつ該固相線温度以下の第１の温度に加熱する段階と、組立体をロウ付け材料の液相線温度以上の第２の温度に加熱する段階と、アーマチュアバーの端部上に液体ロウ付け材料のプールを形成する段階と、組立体を冷却し、それによってアーマチュアバーの端部上にロウ付け層を形成する段階とを含む。
【００１０】
本発明はさらに、アーマチュアバーと液圧ヘッダクリップとの間にロウ接継手を形成する方法として具体化することができ、本方法は、アーマチュア巻線バーの中空ストランドの自由端部と中実ストランドの自由端部とを組立てかつ該組立体を液圧ヘッダクリップ内部に配置する段階と、銀ベースロウ付け合金を、該ロウ付け合金の一部分が複数の中実ストランドの自由端部を越えて軸方向に延びかつ複数の中空ストランドの自由端部が該ロウ付け材料を越えて軸方向に延びるように、ストランド間に挟む段階と、自由端部と液圧ヘッダクリップとロウ付け合金との組立体を、該クリップがロウ付けチャンバの誘導加熱コイル内に挿入されるように該チャンバ内に配置する段階と、クリップを加熱する誘導加熱コイルを起動して組立体をロウ付け材料の固相線温度以下かつ該固相線温度から２００°Ｆ以内の第１の温度に加熱する段階と、組立体をロウ付け合金の液相線温度以上の第２の温度に加熱する段階と、アーマチュアバーの端部上に液体ロウ付け合金のプールを形成する段階と、組立体及びクリップを冷却し、それによってアーマチュアバーの端部上にロウ付け隔離層を形成する段階とを含む。
【００１１】
本発明はまた、アーマチュア巻線バーと液圧ヘッダクリップとの間にロウ接継手を形成するためのシステムとして具体化することができ、本システムは、液圧ヘッダクリップ内部に配置された、アーマチュア巻線バーの中空ストランド及び中実ストランドの自由端部と、ストランド間に挟まれた銀ベースロウ付け合金との組立体を含み、ロウ付け合金の一部分は複数の中実ストランドの自由端部を越えて軸方向に延びかつ複数の中空ストランドの自由端部は該ロウ付け材料を越えて軸方向に延び、自由端部と液圧ヘッダクリップとロウ付け合金との組立体は、該クリップがロウ付けチャンバの誘導加熱コイル内に挿入されるようにチャンバに取付けられ、本システムはさらに、チャンバ内の温度センサからの温度フィードバック信号を受信しかつ該フィードバック信号に基づいてコイルに印加する電力を制御することによってチャンバ内の温度を制御するコントローラを含み、コイルは、ロウ付け期間の間に組立体をロウ付け合金の液相線温度以上の温度に加熱するようになっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、典型的な液体冷却式発電機におけるステータ用の液体冷却式アーマチュア巻線構成を示す。ステータコア１０は、ステータコアフランジ１２とコアリブ１４とを有する。アーマチュア巻線バー１６（ステータバーとも呼ぶ）は、ステータコア内の半径方法に延びるスロットを貫通し、両端部において、該バーの端部に取付けた液圧ヘッダクリップ１８によってキャップされる。入口ホース２２は、入口クリップ１８を入口冷却媒体ヘッダ２４に接続する。出口ホース２６は、出口クリップ１８を出口冷却媒体ヘッダ２８に接続する。銅又はステンレス鋼製結合金具２０は、一対のアーマチュアバー及びクリップの隣接する端部を結合して、完全なアーマチュアコイル要素を形成する。
【００１３】
図２は、液圧ヘッダクリップがない状態でのアーマチュア巻線バー１６の端面斜視図である。バーは、中実銅ストランド３４及び中空銅ストランド３６の矩形配列（アレイ）である。図３は、クリップの側面にロウ付けストリップ３０とロウ付けシート５０とクリップカバー３２とを示した、クリップ１８内に挿入されたアーマチュア巻線バーの斜視図である。図２において、ロウ付けストリップ３０は、階段段になったバー１６の中実銅ストランド３４の列と中空銅ストランド３６の列との間に挟まれた（インタリーブされた）状態で示している。
【００１４】
各アーマチュア巻線バー１６は、複数の中実銅ストランド３４及び中空銅ストランド３６を含む。ストランド３４、３６はまた、銅−ニッケル合金又はステンレス鋼のような銅以外の金属でも製作することができる。ストランド３４、３６の端部は、アーマチュア巻線バー１６の端部を形成する。中空ストランド３６の自由端部（及び随意選択的に中実ストランドの端部の幾つか）は、短い中実ストランド３４の自由端部を越えて軸方向に延びる。例えば、中空ストランドの自由端部は、中実ストランドの自由端部を越えておよそ０．３１インチ（１０〜５００ミル）だけ延びる。
【００１５】
図２及び図３に示すアーマチュア巻線バー１６では、延長した中空ストランド３６は、より短い中実ストランド３４の列に対して階段状になった列を形成する。図２には、４階層アレイを示す。アーマチュアバーにおいて、様々な階層数が可能であることが分かるであろう。アーマチュア巻線バー１６内部の中実ストランド３４及び中空ストランド３６の特定の構成は、設計選択上の事項である。中実ストランド対中空ストランドの１対１の比率或いは６つの中実ストランド対１つの中空ストランドの比率とすることができる。この比率は、発電機稼動時に熱を除去するバー設計の性能に応じてより大きい又はより小さいものとすることができる。
【００１６】
本質的にリンを含有しない圧延銀ベースロウ合金のロウ付け合金ストリップ３０及びシート５０が、ストランドの階層間及びストランドと液圧ヘッダクリップ１８の内側表面との間に配置される。ストリップ３０及びシート５０の銀ロウ合金は、錫、亜鉛又はニッケルのような他の元素を含有することができ、それにより、特定の用途に適合するように固相線及び液相線を変更することができる。合金ストリップ３０及びシート５０の厚さは、設計選択上の事項である。例えば、ストリップ３０の厚さは、０．０６０インチとすることができ、シート５０の厚さは、０．０２０インチとすることができる。
【００１７】
ロウ付け合金は、極微量のリンを含む。以前のロウ付け合金の、リン含有金属相は、隙間腐食を受け易い。５００ｐｐｍ（又は０．０５重量％）未満のリンを含むロウ付け合金は、無リンとみなされる。リンを含有しないロウ付け合金を使用する利点には、腐食の軽減と、従って発電機稼働率及び信頼性の向上とが含まれる。
【００１８】
ロウ付け前配置のロウ付け合金ストリップは、短い中実ストランドの端部を越えて延びる。ロウ付け段階の後に、ロウ付け合金は、アーマチュアバーの端部（しかし中空ストランドの端部ではない）を覆ってロウ付け合金隔離層５２を形成する。隔離層は、中実ストランド端部と接合部とをクリップ内の冷却媒体通路から遮蔽する。ロウ付け合金はまた、クリップをストランドに接合しかつストランド端部を互いに接合させる。
【００１９】
ストランドの階層間に挿入したストリップ３０は、図３に示すように矩形とすることができる。ロウ付けストリップは、ストランド列間に嵌め込まれるような形状にされる。ロウ付けストリップの端縁部は、バー１６のストランドの外側表面と整列するようにトリミングすることができる。ほぼ方形のロウ付けシート５０は、アーマチュア巻線バーの側面とヘッダクリップの内側側部との間にはめ込むことができる。ロウ付け段階の前に事前配置した合金の高さは、ロウ付け合金がロウ付け工程の間に完全に溶融しかつ延長中空ストランドの開放端部内に流入しないことになるように選択される。
【００２０】
図４は、液圧ヘッダクリップ１８と、中実ストランド３４及び中空ストランド３６の自由端部と、クリップカバー３２をクリップ内に押込むラム５４と、クリップ、ストランド並びにロウ付けストリップ３０及びシート５０の組立体を加熱する誘導加熱コイル６６との端面断面図である。液圧ヘッダクリップ１８（ステータバークリップとも呼ぶ）は、銅のような導電材料で形成される。クリップ１８は中空であり、アーマチュア巻線バー１６の端部の外側表面上を滑動する矩形カラー３８を含む。カラー内の矩形スロット３９は、アーマチュア巻線バーの端部とロウ付け合金のインタリーブストリップ３０とを受ける。クリップカバー３２は、カラー３８の側面内の一致した矩形スロット３９内に嵌合される。クリップ１８の他の端部には、冷却媒体回路に接続するように構成された円筒形連結端部４０が設けられる。
【００２１】
図５は、アーマチュア巻線バー１６を受ける液圧ヘッダクリップ１８と、ロウ付け段階の間にクリップカバー３２をクリップスロット３９内に押込むラム５４との側面断面図である。中実及び中空銅ストランド３４、３６は、互いに並びかつ重なってほぼ矩形の多階層アレイの形態で配置される。アレイは、ヘッダクリップの同じ形状のスロット３９内に嵌合した側面カバー３２によって液圧端部結合金具又はヘッダクリップ１８内部に押固めることができる。ラム５４は、クリップカバー３２をカラー３８内に押込み、ストランド３４、３６の端部とインタリーブストリップとを一体に押固める。
【００２２】
クリップは、誘導加熱コイル６６内に挿入される。マイカスペーサ７６は、コイルをクリップから分離し、ラム５４をクリップカバーから分離する。コイル及びクリップ間のマイカスペーサは、０．０６０インチとすることができ、ラム及びクリップカバー間のスペーサは、０．０３０インチとすることができる。冷却ヒートシンククランプ７４は、ロウ付け工程の間、クリップの直ぐ下方でバー１６を把持する。
【００２３】
各液圧ヘッダクリップ１８は、クリップカラー３８内部に内部マニフォルドチャンバ４２を含む。マニフォルドチャンバ４２は、アーマチュアバーのストランド端部３４、３６を受け、クリップ１８を通ってアーマチュアバー１６の中空ストランドに流入し又は中空ストランドから吐出される冷却媒体のための導管を形成する。クリップ内部で、マニフォルドチャンバ４２は、径が縮小した内部チャンバセクション５６及び拡大したサブチャンバ５８に対して内側に開口しており、サブチャンバ５８はホースカップリング４０と整列し、ホースに流入する又はホースから流出する冷却媒体を受けるように構成される。クリップの外部及び内部形状は、大型の液体冷却式タービン発電機内に存在する種々のアーマチュアバー構成に適合するように変えることができる。
【００２４】
液圧ヘッダクリップ１８に対してバー１６をロウ付けした時、中実銅ストランド３４の自由端部は、マニフォルドチャンバ４２の背壁４８とほぼ同一平面になる。中空銅ストランド３６の自由端部は、マニフォルドチャンバ４２内に部分的に延びる。中空銅ストランド３６の端部は、中実ストランド３４の端部を越えてチャンバ４２内に約１０〜５００ミルだけ延びることができる。
【００２５】
中実ストランドと中空ストランドとのこの長さの差は、中実ストランドを短くする切削ツールの使用を含む、あらゆる適切な手段によって達成することができる。中実及び中空ストランドの階層間の合金ストリップ３０は一般的に、融解した時の液体ロウが中空ストランドの開放端部を閉塞しないように中空ストランド３６の端部を越えて軸方向に延びていない。加えて、溶加材４４及びロウ付け合金シート５０（図３）は、中空及び中実ストランドの封入端部を囲むようにクリップの内部壁４６に沿って事前配置される。溶加材４４は、外側ストランドとクリップの内部との間に配置した銅−銀合金とすることができる。
【００２６】
ロウ付け工程が終了すると、ロウ付け合金の隔離層５２（図９）は、アレイ内のストランド３４、３６の各々の全ての側面に沿ってかつ全ての側面間で軸方向に延び、また中空ストランド３６の端部を開放しかつ中空ストランドを通る冷却媒体の自由な流れを妨げない状態のまま残しながら中実ストランド３４の端部（又は密着接合面）を覆う。
【００２７】
ロウ接継手は、アーマチュアバーの軸線を水平又は垂直配向の何れかにした状態で製作することができる。垂直配向が好ましく、その理由は、垂直配向は継手内での合金の保持を助け、また合金片を液圧ヘッダクリップ内で組立体の表面上により容易に事前配置することを可能にし、それによってバー１６の端部表面上で溶融しかつ端部表面を覆って流れてロウ付け隔離層５２（図９）のより厚い層を形成することになる付加的なロウ付け合金及び／又は溶加材の供給源を提供することによる。
【００２８】
図６は、ロウ付けチャンバ６０組立体の側面図である。ロウ付けチャンバ６０は、隙間腐食の発生を起しにくくかつロウ付け形態の液体冷却接合部表面に合金層を形成する耐腐食性ロウ付け合金を用いて、液体冷却式アーマチュアバーストランドパッケージの液圧ヘッダクリップ１８へのロウ付け結合部を形成するために使用される。
【００２９】
分割ロウ付けチャンバは、アーマチュア巻線バーを収容するために横方向に分離する左側及び右側フードセクション６２を有する。バー１６が左側フードセクション内に垂直に取付けられると、右側フードセクションが左側フードに対して閉まり、閉鎖チャンバが形成される。フードセクション内の窓部６４は、ロウ付け工程を観察するのを可能にする。フードは、１０００℃（１８３２°Ｆ）又はそれ以上のロウ付け温度に耐えることができる。
【００３０】
調整したガス媒体をチャンバ内に圧送して、酸素をパージし、チャンバ内部に実質的に酸素を含有しない内部雰囲気を形成する。調整ガス媒体は、窒素及び水素の混合物或いは１００％水素を含むことができる。パージ段階の後には、酸素レベルは、チャンバ内で酸素５００ｐｐｍ未満であることが好ましい。実質的に酸素を含有しない雰囲気により、ロウ材の望ましくない酸化がない状態でロウ付け工程を進行させることが可能になる。
【００３１】
図７は、コイル６６内に挿入されたアーマチュアバー又はクリップがない状態での、チャンバ６０の左側フード６２の内部の斜視図である。誘導加熱コイル６６は、クリップ及びバーを指定した時間にわたって所定のロウ付け温度に加熱する。加熱コイルの温度プロフィールは設計上の選択であり、実行するロウ付け工程に応じて決まる。
【００３２】
フック形誘導加熱コイル６６は、バー端部と液圧ヘッダクリップ１８とを受ける。上部ガイド７１は、カラーが誘導加熱コイル６６の脚部７８間に位置するように、液圧ヘッダクリップの上面を整列させる。ヒートシンククランプ７４は、ロウ付けチャンバ内部でアーマチュアバーを垂直に固定し、液体ロウがバーのストランド間を流下するのを防止する。ラム５４は、ロウ付け工程の間にクリップカバー３２及びストランド端部３４、３６をクリップに押込む。空気圧駆動シリンダー５５はラムを移動させ、クリップカバーに圧縮（押固め）力を加える。
【００３３】
チャンバの底壁６８は、アーマチュアバーを受けかつチャンバ内のガス媒体の漏洩を防止するシールを含む。チャンバ内の不活性ガスは、大気圧以上に維持して酸素がチャンバ内に漏入しないことを保証する。
【００３４】
チャンバにおける複数の温度指示器７０は、ロウ付けチャンバ内部の様々な位置に設置される。チャンバ内部の酸素センサ７２は、チャンバ雰囲気内のｐｐｍでの酸素レベルの信号をリアルタイムに発生する。酸素信号は、ロウ付け工程のためのプログラマブル・ロジック・コントローラ７３に提供することができる。
【００３５】
プログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）７３は、ロウ付け工程プロトコルを自動操作する。ＰＬＣは、ロウ付け工程の間に、誘導コイルを制御し、またチャンバ内の温度及び酸素レベルを監視する。ＰＬＣはまた、ラム５４、５５によって加えられる力及びラムの直線移動を制御することができる。ＰＬＣによって実行される制御プログラムは、コイルとクリップ及びアーマチュアバー組立体とを加熱するための複数の時間及び温度サイクルを含むことができる。
【００３６】
ヒートシンク７４は、スプリング付勢され、クリップの直ぐ下方でバー１６を把持する直線形のバークランプである。ヒートシンクは、クリップの下方のアーマチュア巻線バー１６がロウ付け合金の液相線温度よりも低温になることを保証するために水冷却される。クランプ箇所での低温のアーマチュアバーは、バーストランド間を流下する液体ロウ付け合金を凝固させる。
【００３７】
図８は、ロウ付けのための例示的なステップのフローチャートである。ステップ８０において、アーマチュアバー１６及びクリップ１８の組立体は、誘導加熱コイル内に挿入される。マイカ絶縁シート７６により、クリップを誘導コイルから分離することができる。ステップ８１において、ラム５４が、クリップのカバー３２に当接して配置されて、クリップ内にカバー及びバーを強制的に押込む。アーマチュアバーは、ロウ付け工程の間に中実ストランド３４の自由端部が水平になるように、垂直に取付けられる。左側フード内の上部ストップガイド７１（図７）は、クリップの自由端部のための整列ストップ位置を提供する。一般に、クリップ及びバーは、誘導コイル６６の脚部７８が中空ストランド３６の延長自由端部が位置するのと同じ平面内に位置するように、挿入される。ステップ８２において、クリップ１８の下方の位置において、例えば冷却バークランプのようなヒートシンクをアーマチュア巻線バー１６に当てる。ヒートシンクは、クリップの下方のアーマチュアバーを冷却して、液体ロウ付け合金がバーストランド間を流下するのを防止する。
【００３８】
ステップ８４において、ロウ付けチャンバ６０のフードセクション６２が閉鎖される。閉鎖したチャンバは、酸素５００ｐｐｍ未満のような、酸素を含有しない雰囲気までパージされる。調整ガスは、水素及び窒素の混合物とするか又はそれに代えて１００％の水素とすることができ、或いは良好なロウ接継手を可能にする何らかの他の組成を有することができる。
【００３９】
ステップ８６において、クリップは誘導コイルによって加熱されて、ストランドが一体にロウ付けされ、クリップがストランドにロウ付けされ、かつクリップの中実端部を覆って隔離層４４（図９）が形成される。ステップ８８において、ロウ付け合金の溶離を少なくするために、例えば３０〜６００秒のような期間にわたってロウ付け組立体をロウ付け合金の固相線の直ぐ下の温度に保持して、ロウ付けチャンバ内部の温度の均一化を可能にする。その後、ステップ９０の間に、誘導コイル６６に印加する電力を増大させて、その温度を、ロウ付け合金の液相線温度以上であるがその特定の合金の最大許容ロウ付け温度以下の温度まで急速に上昇させる。このより高い温度を、例えば、５〜１００秒の期間にわたって保持する。このより高い温度において、ロウ付け合金は、ストランドとクリップとに接合する。加えて、このより高い温度において、中実ストランドを越えて延びるロウ付け合金ストリップが、溶融し、中実ストランドの端部上にプールを形成する。
【００４０】
このより高い温度において、クリップ、ストランド及びロウ付け合金の組立体は、軟化し、部分的に液化する。ステップ９１において、クリップカバー３２を押付けるラム５４は、該カバーをクリップのスロット３９内にさらに滑り込ませる。液相線温度以上での保持時間は、クリップカバーが受ける変位の量によって制御することができる。所望の変位量が満たされると、ロウ付けサイクルは終了する。従って、ステップ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量を監視する。ステップ９４において、ラム変位量が、例えば最大０．２５インチまでのような所定のレベルを超えると、コントローラはコイルによって誘導される高い温度を終了させる。合金のボリューム及び配置、ラムによってクリップカバーに加えられる力、及びチャンバ内の温度プロフィールは、ＰＬＣコントローラ７３によって制御し、ストランド間の液体ロウ付け合金の毛管流動を助けかつ中実ストランドの端部上及び延長中空ストランド間に所望の層５２を形成するように選択することができる。
【００４１】
液圧ヘッダクリップ内部における液相線での合金流動を制御するためには、カバーに対するクリップのクリアランスは、好ましくは合せ表面間で０．００１〜０．００５インチとすることができる。ストランド上のクリップに隣接する液体冷却式ヒートシンク７４もまた、クリップの下方でロウ付け合金を凝固させることによって、液体合金の流動を制御する。ストランド間での適切な合金流動を可能にするためには、好ましくは０．００１〜０．０１０インチの密着接合面余裕代（ａｌｌｏｗａｎｃｅ）を用い、ロウ付け工程の間に好ましくは１００〜１８００ポンドの力のロウ付け組立て押付力をラム５４によって組立体に加える。
【００４２】
液相線温度以上に加熱する段階（ステップ９０）の間に、液体ロウ付け合金は、中実ストランドの端部の上面上にプールを形成する。プールを形成した合金は、アーマチュア巻線バーの端部上に耐腐食性隔離層５２を形成する。隣接するストランド間及びストランドとクリップとの間のロウ付けストリップ及びシートに加えて、例えばロウ付けロッド又はストリップのようなロウ付け材料を中実ストランドの端部上に事前配置して或いはロウ付け工程の間に追加して、中実ストランドの端部上での十分なロウ付け材料のプール形成を保証することができる。
【００４３】
その溶融温度まで加熱された時、ロウ付け合金は、その中にストランドが挿入されるヘッダクリップの開口部位置を含む、中実ストランド３４と中空ストランド３６との間及びストランドとヘッダクリップの内側表面との間のスペース内に流入しかつ該スペースを満たす。その溶融温度において、合金は、中空ストランドの自由端部に実質的に流れないほどの十分な粘性を残している。中空ストランド３６の延長した長さは、過剰の合金材料が中空ストランドの端部までには流出しない程度の安全マージンをもたらして、中空ストランド内の冷却通路が閉塞される可能性を排除する。
【００４４】
層５２は、延長した中空ストランド間及び短い中実ストランドの端部上の領域を満たすのに十分な厚さ及び特性を有する。毛管流動は、液体ロウ付け合金をストランド間及びストランドとクリップのマニフォルドチャンバ４２との間の密着面内に引込む。層５２は、アーマチュア巻線バーの水入口端部表面上に耐腐食性隔離層を形成する。隔離層は、液体冷却式ステータアーマチュアバーストランドを液圧ヘッダクリップに対して密封する。
【００４５】
ロウ付けしたクリップ及びストランドは、その温度が金属表面上に感知できるほどの酸化が生じない温度以下の温度に低下するまで、フードの調整雰囲気内に保持される。その後、フードセクションが分離されて、アーマチュアバー及びクリップ組立体は、ロウ付けチャンバから取外される。
【００４６】
図９及び図１０は、アーマチュアバーにロウ付けした液圧ヘッダクリップのそれぞれ端面図及び側面断面図である。中空３６及び中実３４の端部ストランドは、中空ストランドの自由端部がマニフォルドチャンバ４２に対して開口するように、クリップ１８のカラー３８にロウ付けされる。ロウ付け合金隔離層４４は、中実ストランド３４の自由端部を覆って、かつストランド間及びストランドとクリップ１８のマニフォルドチャンバの内側表面との間の隙間内に形成されている。ロウ付け合金隔離層４４の最小厚さは、少なくとも０．０５インチとすることができる。
【００４７】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、反対に、請求請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】アーマチュアバーと入口及び出口冷却媒体ヘッダに連結された液圧ヘッダクリップとを示す、液体冷却式ステータ巻線構成の概略図。
【図２】階段状になった中空及び中実ストランドの列と、ロウ付け材料のインタリービングシートとを示す、アーマチュア巻線バーの端部の斜視図。
【図３】クリップの側面にロウ付け材料とクリップカバーとを示した、液圧ヘッダクリップ内に挿入されたアーマチュア巻線バーの端部の分解斜視図。
【図４】ラムがカバーをクリップに締付けまたヒートシンクがバーに取付けられた状態の、液圧ヘッダ端部クリップ内部でのアーマチュア巻線バーのストランドの端面図。
【図５】図４の５−５線に沿って取った断面で示す、巻線バーと端部クリップとラムとの側面図。
【図６】ロウ付けチャンバの側面斜視図。
【図７】誘導加熱コイルとアーマチュア巻線バーヒートシンクとを示す、ロウ付けチャンバの内部の拡大図。
【図８】例示的なロウ付け工程のフローチャート。
【図９】アーマチュアバーにロウ付けされた液圧ヘッダクリップの端面図。
【図１０】アーマチュアバーにロウ付けされた液圧ヘッダクリップの断面側面図。
【符号の説明】
【００４９】
１０  ステータコア
１６  ステータバー
１８  液圧ヘッダクリップ
２０  結合金具
２４  入口冷却媒体ヘッダ
２８  出口冷却媒体ヘッダ
３０  ロウ付けストリップ
３２  クリップカバー
３４  中実ストランド
３６  中空ストランド
３９  矩形スロット
５０  ロウ付けシート
５４  ラム
６０  ロウ付けチャンバ
６２  フードセクション
６６  誘導加熱コイル
７０  温度指示器
７２  酸素センサ
７３  プログラマブル・ロジック・コントローラ
７４  ヒートシンク
【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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