旋轉電機用轉子線圈及其製造方法與流程
2023-10-04 07:56:24 2
本發明涉及旋轉電機用轉子線圈及其製造方法。
背景技術：
在用於抽水蓄能電站等的可變速電動發電機的轉子線圈中，將從多個鐵芯槽的各個延伸出的單絲導線束（被羅貝爾移位（單絲編織）的單絲導體）接合在形成線圈末端的固體上，在線圈末端繞轉子的軸配設有多個的固體以從其周圍卷繞的捆綁線將它們卷緊並支撐約束（例如，參照專利文獻1）。在這種轉子線圈中，為了防止線圈末端因在發電機運轉時產生的離心力在離心方向上位移，線圈末端為機械強度高的固體，並利用捆綁線牢固地支撐約束。另外，為了減少由循環電流產生的損失，鐵芯槽內為被羅貝爾移位的單絲導線束。因此，根據該轉子線圈，能夠提高其耐久性。現有技術文獻專利文獻1：日本專利第2529953號公報然而，現有的轉子線圈（例如，參照專利文獻1）的固體與單絲導線束的接合利用鎢極惰性氣體保護焊（TIG—TungstenInertGas）來進行。具體地說，利用一邊觀察焊道溫度的多道焊接來進行固體與單絲導線束的接縫。這種鎢極惰性氣體保護焊由於要求作業人員具有熟練的技能，並且品質的不穩定性大，因此存在成品率低，且因是多道而作業時間變多的問題。另外，由於現有的轉子線圈的鎢極惰性氣體保護焊部位非常多，因此固體與單絲導線束的接合作業極其複雜。另外，當可變速電動發電機反覆進行啟動與停止時，因為固體被捆綁線支撐約束，因此在固體與單絲導線束的接合部產生由熱伸縮引起的應力。因此，若考慮以往的相對於可變速電動發電機的大容量高電壓化的要求，期望在固體與單絲導線束的接合部具有比以往高的可靠性。
技術實現要素：
因此，本發明的課題在於提供能夠比以往簡單地形成比以往可靠性高的固體與單絲導線束的接合部的旋轉電機用轉子線圈及其製造方法。解決上述課題的本發明的旋轉電機用轉子線圈的特徵在於，利用摩擦攪拌接合來對線圈末端的固體的端部與從鐵芯槽內延伸出的單絲導線束的端部進行接合。另外，解決課題的本發明的旋轉電機用轉子線圈的製造方法是在旋轉電機用轉子線圈的製造方法中，該旋轉電機用轉子線圈利用摩擦攪拌接合對線圈末端的固體端部與從鐵芯槽內延伸出的單絲導線束的端部進行接合，該旋轉電機用轉子線圈的製造方法的特徵在於，具有下述工序：以上述固體的端部與上述單絲導線束的端部的對接縫相對於該固體的寬度方向傾斜的方式形成該固體的端部及該單絲導線束的端部的各個的工序；以及對使上述固體的端部與上述單絲導線束的端部對接的上述對接縫實施摩擦攪拌接合的工序。本發明的效果如下。據本發明，能夠提供能夠容易地形成比以往可靠性高的固體與單絲導線束的接合部的旋轉電機用轉子線圈及其製造方法。附圖說明圖1是示意地表示應用本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈的可變速電動發電機沿旋轉軸的截面的左半部分的局部剖視圖。圖2是表示圖1的可變速電動發電機的轉子的線圈末端附近的局部放大剖視圖。圖3是將構成本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈的單絲導線束與固體在其接合部相互分離並表示各自的端部的分離立體圖。圖4是本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈的製造方法的說明圖，是表示利用摩擦攪拌接合對單絲導線束與固體進行接合的樣式的俯視圖。圖5（a）是在本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈的製造方法中使用的摩擦攪拌接合用的接合工具的結構說明圖，圖5（b）是現有的摩擦攪拌接合用的接合工具的結構說明圖。圖6是表示在本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈的製造方法中利用摩擦攪拌接合接合了的單絲導線束與固體的接合部的樣式的俯視圖，圖6（a）是表示以單絲導線束的端部與固體的端部的對接縫相對於固體的寬度方向傾斜的方式形成並相互接合了的樣式的俯視圖，圖6（b）是表示以單絲導線束的端部與固體的端部的對接縫沿固體的寬度方向形成並相互接合了的樣式的俯視圖。圖7是表示在本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈的製造方法中利用摩擦攪拌接合接合了的單絲導線束與固體的接合部的截面的樣式的放大照片，圖7（a）是在以摩擦攪拌接合的接合工具的旋轉方向規定的前進側配置單絲導線束，並且在後退側配置固體並實施了摩擦攪拌接合的接合部的放大照片，圖7（b）是在後退側配置單絲導線束，在前進側配置固體並實施了摩擦攪拌接合的接合部的放大照片。圖中：1—轉子，2—定子，3—旋轉軸，4—星形臂，5a—第一軸承部，5b—第二軸承部，6—集電環，10—轉子線圈（旋轉電機用轉子線圈），11—轉子鐵芯，12—鐵芯槽，13—單絲導線束，13a—外周側單絲導線束，13b—內周側單絲導線束，14—固體，14a—上側固體，14b—下側固體，15—夾緊環，16b—緩衝材料，17a—絕緣層，17b—絕緣層，18a—捆綁線，18b—捆綁線，19—對接縫，20—接合工具，21a—上側按壓板，21b—下側按壓板，22—接合部，131—單絲，151—加壓部，152—固體保持部，AS—前進側，GM—可變速電動發電機（旋轉電機），RS—後退側。具體實施方式下面，參照適當附圖詳細地說明本發明的實施方式的旋轉電機用轉子線圈（以下，簡稱為「轉子線圈」）。圖1是示意地表示可變速電動發電機的沿旋轉軸的截面的左半部分的局部剖視圖。另外，以下的說明中的上下方向除了參照圖4及圖6的場合，都以圖1所示的上下方向為基準。本發明的轉子線圈如後所述，其主要特徵在於利用摩擦攪拌接合對固體的端部與單絲導線束的端部進行接合。在以下，在對例如用於抽水蓄能電站等的可變速電動發電機的整體結構進行說明後，對適用於可變速電動發電機的本實施方式的轉子線圈進行說明。如圖1所示，本實施方式的可變速電動發電機（旋轉電機）GM具備通過星形臂4固定在旋轉軸3上的轉子1、與該轉子1隔著徑向的間隙相對的定子2、旋轉自如地支撐上述旋轉軸3的第一軸承部5a及第二軸承部5b、以及設在旋轉軸3的上端部附近的集電環6。並且，在比第一軸承部5a靠下方的未圖示的旋轉部上連結有水泵水輪機（省略圖示）。上述轉子1具備在旋轉軸3的延伸方向上層疊多層大致圓形的板體而構成的大致圓柱狀的轉子鐵芯11。該轉子鐵芯11具有沿其外周等間隔地形成多個的槽狀的鐵芯槽12。該鐵芯槽12在旋轉軸3的延伸方向上形成為長的槽狀。並且，外周側單絲導線束13a及內周側單絲導線束13b以沿著其長度方向的方式在該鐵芯槽12內延伸。這些外周側單絲導線束13a及內周側單絲導線束13b進行用於降低損失的羅貝爾移位、即所謂的單絲編織。並且，內周側單絲導線束13b在鐵芯槽12內靠旋轉軸3配置，外周側單絲導線束13a配置在內周側單絲導線束13b的上側（轉子1的半徑方向外側）。這些外周側單絲導線束13a及內周側單絲導線束13b與後述的上側固體14a及下側固體14b一起構成本實施方式的轉子線圈10。圖1中，符號15是一對夾緊環。夾緊環15、15的各個具備從其兩側夾入轉子鐵芯11並在層疊方向上加壓的圓盤狀的加壓部151、151，以及一體地設在該加壓部151、151的外周的圓筒狀的固體保持部152、152。並且，該固體保持部152在其外周面上保持接下來說明的形成線圈末端的上側固...