專利名稱：用于將隔離層施加于發(fā)電機(jī)電樞繞組棒的銅焊端的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及銅焊發(fā)電機(jī)電樞繞組棒到液壓集管夾子上，和涉及一種用來將電樞繞組棒密封到其集管夾子以防止或減少由于流過端部配裝件和電樞繞組棒的冷卻水引起的腐蝕的方法背景技術(shù)。
大型汽輪發(fā)電機(jī)上的電樞繞組一般是水冷的，電樞繞組包括半個(gè)線圈或電樞棒(全部稱為“電樞棒”或“棒”)的布置，所述半個(gè)線圈或電樞棒在每端通過銅或不銹鋼配裝件和水冷連接件連接起來以形成連續(xù)的液壓繞組回路。
水冷的電樞繞組棒包括布置成形成一個(gè)棒的多個(gè)小的矩形的實(shí)心和空心銅股線件(或線股或絞股線)，矩形的銅股線件一般以矩形束布置，空心的股線件每個(gè)都具有用于引導(dǎo)冷卻劑通過棒的內(nèi)管。股線件的端部每個(gè)都銅焊到相應(yīng)的液壓集管夾子，液壓集管夾子充當(dāng)用于電樞繞組棒的電和冷卻流連接件。
液壓集管夾子是空心的連接器，其包括用于冷卻液的進(jìn)入或流出的封閉的室，冷卻液通常是去離子水。在一個(gè)開口端，夾子包圍電樞繞組棒的銅股線件的端部。黃銅合金使股線件的端部段彼此結(jié)合和將股線件的端部部分結(jié)合到液壓集管夾子，相鄰的股線件端部之間和股線件端部與夾子之間的銅焊連接應(yīng)該在繞組的預(yù)期壽命期間保持液壓和電的完整性。繞組的標(biāo)準(zhǔn)壽命大約是幾十年。
夾子和股線件的端部之間的銅焊連接的內(nèi)表面經(jīng)常暴露于流過夾子和空心股線件的去離子的充氧水，銅焊表面暴露于冷卻劑可能導(dǎo)致電樞繞組棒和液壓集管夾子的腐蝕。腐蝕趨向于發(fā)生在液壓集管夾子和電樞棒的股線件端部之間的接合處的裂縫中，和發(fā)生在股線件端部之間的裂縫中。如果存在臨界的裂縫幾何形狀和裂縫水化學(xué)條件，含磷的黃銅合金和鄰接的銅股線件表面的腐蝕就可能發(fā)生。某些條件促進(jìn)了銅焊連接中的裂縫腐蝕，例如磷、銅、適當(dāng)?shù)母g開始位置和水。如果從夾子到棒接合處消除了這些條件中的任一個(gè)，就將減少或消除裂縫腐蝕。
如果銅焊連接表面包含表面裂縫、小孔、或在接合處表面或在接合處表面附近的砂眼和支持腐蝕的臨界的水化學(xué)條件，腐蝕過程就可能開始。腐蝕過程可能發(fā)展穿過銅焊連接，特別是當(dāng)存在臨界的裂縫幾何形狀和水化學(xué)條件時(shí)。銅焊連接內(nèi)的砂眼可能加大腐蝕的速度。如果被允許發(fā)展穿過接合處，腐蝕將最終導(dǎo)致水通過整個(gè)有效的銅焊連接長度泄漏和危及夾子到股線件的接合處的液壓完整性。因而，很長時(shí)間以來感覺到需要耐蝕的夾子到股線件的銅焊連接，耐裂縫腐蝕的銅焊連接的好處預(yù)期包括改善的發(fā)電機(jī)可用性和發(fā)電機(jī)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
開發(fā)了一種無裂縫腐蝕的夾子到股線件的銅焊連接，其使用基本上無磷的銀基黃銅合金。還開發(fā)了一種對接合處和銅焊室組件進(jìn)行銅焊的方法。在銅焊的準(zhǔn)備期間，將黃銅合金帶交插在銅股線件的分層排之間，使得黃銅合金帶延伸到短的實(shí)心股線件的排之外，但不延伸到較長的空心股線件的自由端之外。在感應(yīng)加熱過程中，將黃銅合金短暫地加熱到其液相線溫度之上，使得合金積聚在實(shí)心股線件端部上和股線件與液壓集管夾子的內(nèi)表面之間的裂縫中。積聚的合金在冷卻時(shí)形成一層黃銅合金，其將實(shí)心股線件端部、股線件端部之間的接合處和股線件端部與夾子之間的接合處與夾子中的冷卻劑通道隔離來。
銅焊室包括分裂的罩，其在關(guān)閉和清除時(shí)具有基本上無氧的環(huán)境。電樞棒垂直地安裝在室中，使得銅股線件的自由端是水平的，以允許液態(tài)的黃銅合金積聚在實(shí)心的自由端上。冷卻的散熱裝置就在液壓夾子下面夾住棒以使棒變冷和使向下流到股線件之間的黃銅合金凝固。室中的鉤狀感應(yīng)線圈給夾子、股線件端部和黃銅合金帶加熱，在室內(nèi)的銅焊過程中，機(jī)械壓頭將夾子、股線件端部和銅焊帶壓擠在一起。
本發(fā)明可以體現(xiàn)為一種在電樞棒和液壓集管夾子之間形成銅焊連接的方法，它包括將電樞棒的端部、液壓集管夾子和基本上無磷的銅焊材料組裝起來；將電樞棒、液壓集管夾子和銅焊材料的組件定位在銅焊室中，使得夾子座放在感應(yīng)加熱線圈中；通過向感應(yīng)加熱線圈施加電流，將組件加熱到銅焊材料的固相線溫度之下200華氏度內(nèi)的第一溫度；將組件加熱到銅焊材料的液相線溫度之上的第二溫度；使液態(tài)的銅焊材料積聚在電樞棒的端部上，和冷卻組件，從而在電樞棒的端部上形成銅焊層。
本發(fā)明可以進(jìn)一步體現(xiàn)為一種在電樞棒和液壓集管夾子之間形成銅焊連接的方法，它包括組裝電樞繞組棒的空心股線件和實(shí)心股線件的自由端并將組件定位在液壓集管夾子內(nèi)；將銀基黃銅合金交插在股線件之間，其中黃銅合金的一部分軸向延伸到多個(gè)實(shí)心股線件的自由端之外，且多個(gè)空心股線件的自由端軸向延伸到銅焊材料之外；將自由端、液壓集管夾子和黃銅合金的組件定位在銅焊室內(nèi)，使得夾子座放在室的感應(yīng)加熱線圈內(nèi)；將組件加熱到黃銅合金的固相線溫度之下和固相線溫度的200華氏度內(nèi)的第一溫度，致動(dòng)感應(yīng)加熱線圈以給夾子加熱；將組件加熱到黃銅合金的液相線溫度之上的第二溫度；使液態(tài)的黃銅合金積聚在電樞棒的端部上，和冷卻組件與夾子，從而在電樞棒的端部上形成銅焊隔離層。
本發(fā)明也可以體現(xiàn)為一種在電樞繞組棒和液壓集管夾子之間形成銅焊連接的系統(tǒng)，它包括定位在液壓集管夾子內(nèi)的電樞繞組棒的空心股線件和實(shí)心股線件的自由端的組件；交插在股線件之間的銀基黃銅合金，其中黃銅合金的一部分軸向延伸到多個(gè)實(shí)心股線件的自由端之外，且多個(gè)空心股線件的自由端軸向延伸到銅焊材料之外；自由端、液壓集管夾子和黃銅合金的所述組件，其安放在銅焊室內(nèi)，以使得夾子座放在室的感應(yīng)加熱線圈內(nèi)，和控制器，其從室中的溫度傳感器接收溫度反饋信號(hào)，并通過控制施加于線圈的電力和基于反饋信號(hào)控制室內(nèi)的溫度，其中在銅焊期間，所述線圈將組件加熱到黃銅合金的液相線溫度之上的溫度。


圖1是液冷式定子繞組布置的示意圖，表示電樞棒和耦合到入口與出口冷卻劑集管的液壓集管夾子；圖2是電樞繞組棒的端部的透視圖，表示分層的多排空心和實(shí)心股線件，和交插的銅焊材料片；圖3是插入液壓集管夾子中的電樞繞組棒的端部的透視分解圖，銅焊材料和夾子蓋被表示成朝著夾子的側(cè)面；圖4是液壓集管端部夾子內(nèi)的電樞繞組棒的股線件的端視圖，其中一個(gè)壓頭將蓋子夾緊到夾子上和一個(gè)散熱裝置被連到棒上；圖5是在沿著圖4中的線5-5獲得的橫截面中表示的繞組棒、端部夾子和壓頭的側(cè)視圖；圖6是銅焊室的透視側(cè)視圖；圖7是銅焊室內(nèi)部的放大視圖，其示出了感應(yīng)加熱線圈和電樞繞組棒散熱裝置；圖8是示例性銅焊過程的流程圖；以及圖9和10分別是銅焊到電樞棒的液壓集管夾子的端視圖和側(cè)視橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一種用于典型的液冷式發(fā)電機(jī)中的定子的液冷式電樞繞組布置。定子鐵芯10具有定子鐵芯凸緣12和鐵芯肋14，電樞繞組棒16(也稱為定子棒)穿過定子鐵芯中的徑向延伸的槽且在相對端處由配裝在棒的端部的液壓集管夾子18覆蓋。入口軟管22將入口夾子18連接到入口冷卻劑集管24，出口軟管26將出口夾子18連接到出口冷卻劑集管28。銅或不銹鋼配件20連接多對電樞棒和夾子的相鄰端以形成完整的電樞線圈元件。
圖2是沒有液壓集管夾子的電樞繞組棒16的透視端視圖。棒是實(shí)心銅股線件34和空心銅股線件36的矩形陣列。圖3是插入夾子18中的電樞繞組棒16的透視圖，其中銅焊帶30和銅焊片50與夾子蓋32表示成朝著夾子的側(cè)面。在圖2中，銅焊帶30表示為交插在棒16的分層的多排實(shí)心銅股線件34和多排空心股線件36之間。
每個(gè)電樞繞組棒16包括多個(gè)實(shí)心銅股線件34和空心銅股線件36，股線件34、36也可以由除銅之外的金屬構(gòu)造成，如銅鎳合金或不銹鋼。股線件34、36的端部形成電樞繞組棒16的端部，空心股線件36的自由端(且可選地，實(shí)心股線件的端部中的一些)軸向延伸到短的實(shí)心股線件34的自由端之外。例如，空心股線件的自由端延伸到實(shí)心股線件的自由端之外大約0.31英寸(10到500密耳)。
在圖2和3中所示的電樞繞組棒16中，延伸的空心股線件36相對于較短的多排實(shí)心股線件34形成分層的排。在圖2中示出了四層陣列。應(yīng)當(dāng)理解，在電樞棒中各種層數(shù)是可能的。電樞繞組棒16內(nèi)的實(shí)心股線件34和空心股線件36的具體構(gòu)形是一個(gè)設(shè)計(jì)選擇的問題，實(shí)心股線件和空心股線件的比率可以是一比一或六比一，取決于所設(shè)計(jì)的棒在發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中移走熱量的能力，比率可以較大或較小。
軋制的、基本上無磷的銀基黃銅合金的黃銅合金帶30和片50放在股線件的各層之間和股線件與液壓集管夾子18的內(nèi)表面之間，帶30和片50的銀黃銅合金可以包含其它元素，如錫、鋅或鎳，它們可以導(dǎo)致固相線和液相線的改變以適合具體應(yīng)用。合金帶30和片50的厚度是一個(gè)設(shè)計(jì)選擇的問題，例如，帶30的厚度可以是0.060英寸，而片50的厚度可以是0.020英寸。
黃銅合金具有最少的磷，早期的黃銅合金的含磷金相容易受到裂縫腐蝕，具有少于500ppm(或0.05的重量百分比)磷的黃銅合金被認(rèn)為是無磷的。使用無磷的黃銅合金的好處包括腐蝕減少，因此改善了發(fā)電機(jī)的可用性和可靠性。
預(yù)定位在銅焊位置的黃銅合金帶延伸到短的實(shí)心股線件的端部之外。在銅焊之后，黃銅合金在電樞棒的端部之上(但不在空心股線件的端部之上)形成黃銅合金隔離層52，隔離層將實(shí)心股線件端部和接頭與夾子中的冷卻劑通道隔離開來。黃銅合金還將夾子結(jié)合到股線件和使股線件端部彼此結(jié)合。
插入股線件的各層之間的帶30可以是矩形的，如圖3中所示。銅焊帶形成合適形狀以配裝在股線件排之間。可以將銅焊帶的邊緣修整成與棒16的股線件的外表面對齊，基本上正方形的銅焊片50可以配裝在電樞繞組棒的側(cè)面和集管夾子的內(nèi)側(cè)之間，這樣選擇在銅焊之前預(yù)先定位的合金的高度，即黃銅合金將在銅焊過程中完全熔化，且不會(huì)流入延伸的空心股線件的開口端內(nèi)。
圖4是液壓集管夾子18、實(shí)心股線件34和空心股線件36的自由端、將夾子蓋34壓到夾子中的壓頭54以及給夾子、股線件和銅焊帶30與片50的組件加熱的感應(yīng)加熱線圈66的橫截面端視圖。液壓集管夾子18(也稱為定子棒夾子)由導(dǎo)電材料例如銅制成。夾子18是中空的，并包括在電樞繞組棒16的端部的外側(cè)表面上滑動(dòng)的矩形套環(huán)38。套環(huán)中的矩形槽39容納電樞繞組棒的端部和交插的黃銅合金帶30，夾子蓋32配裝在套環(huán)38的側(cè)面中的相配的矩形槽39中。在夾子18的另一端是圓柱形的結(jié)合端40，其構(gòu)形成連接到冷卻劑回路。
圖5是接納電樞繞組棒16的液壓集管夾子18和在銅焊過程中將夾子蓋32壓入到夾子槽39中的壓頭54的側(cè)視橫截面圖。以彼此并排和一個(gè)相對另一個(gè)重疊的關(guān)系，以及以大體上矩形的、多層陣列的方式設(shè)置實(shí)心和空心銅股線件34、36?？梢酝ㄟ^配裝在集管夾子的類似形狀的槽39內(nèi)的側(cè)蓋32將陣列壓擠在液壓終端配裝件或集管夾子18內(nèi)，壓頭54將夾子蓋32壓到套環(huán)38中和將股線件34、36的端部與交插的銅焊帶壓擠在一起。
夾子座放在感應(yīng)加熱線圈66中。云母隔離件76使線圈與夾子分開和使壓頭54與夾子蓋分開。線圈和夾子之間的云母隔離件可以是0.060英寸，而壓頭和夾子蓋之間的隔離件可以是0.030英寸。在銅焊過程中，冷卻的散熱裝置夾具74就在夾子下面夾持棒16。
每個(gè)液壓集管夾子18包括夾子套環(huán)38內(nèi)的內(nèi)部歧管室42，歧管室42接納電樞棒的股線件端部34、36和為流過夾子18的冷卻劑提供進(jìn)入或排出電樞棒16的空心股線件36的線路。在夾子內(nèi)，歧管室42在內(nèi)部朝著頸縮的內(nèi)室部段56和朝著擴(kuò)大的輔助室58開口，輔助室58與軟管接頭40對齊并構(gòu)形成接收流入或流出軟管的冷卻劑。夾子的外部和內(nèi)部形狀可以變化以適應(yīng)存在于大型液冷式渦輪發(fā)電機(jī)中的不同的電樞棒構(gòu)形。
當(dāng)將棒16銅焊到液壓集管夾子18時(shí)，實(shí)心銅股線件34的自由端一般與歧管室42的后壁48齊平，空心銅股線件36的自由端部分地延伸到歧管室42中，空心銅股線件36的端部可以延伸到實(shí)心股線件34的端部之外大約千分之10到500英寸和延伸到室42內(nèi)。
實(shí)心和空心股線件的有差別的長度可以通過任何合適的裝置形成，包括使用切割工具以將實(shí)心股線件變短。實(shí)心和空心股線件的層之間的合金帶30一般軸向上不延伸到空心股線件36的端部之外，所以液態(tài)黃銅在液化時(shí)不會(huì)堵塞空心股線件的開口端。另外，沿著夾子的內(nèi)壁46預(yù)先放置填充金屬44和黃銅合金片50(圖3)以使它們圍繞空心和實(shí)心股線件的被包圍的端部。填充金屬44可以是定位于外部股線件和夾子的內(nèi)部之間的銀銅合金。
在銅焊過程的結(jié)束時(shí)，黃銅合金隔離層52(圖9)沿著陣列中的每個(gè)股線件34、36的全部側(cè)面和在所述全部側(cè)面之間軸向延伸，且還覆蓋實(shí)心股線件34的端部(或接觸面)，同時(shí)為了使冷卻劑能自由流過空心股線件，讓空心股線件36的端部敞開和不被阻塞。
可以在電樞棒的軸線處于水平或垂直取向的情況下進(jìn)行銅焊連接。垂直取向是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼘辖饻粼诮雍咸幹杏袔椭驮试S多塊合金更容易地預(yù)先放在液壓集管夾子內(nèi)的組件的表面上，從而提供額外的黃銅合金和/或填充金屬的來源，所述填充金屬將熔化并在棒16的端表面上流動(dòng)，以產(chǎn)生更厚層的銅焊隔離層52(圖9)。
圖6是銅焊室60的組件的側(cè)視圖。使用銅焊室60通過耐腐蝕的黃銅合金形成液冷式電樞棒股線件包與液壓集管夾子18的銅焊連接，耐腐蝕的黃銅合金不容易形成腐蝕開始的裂縫，并在銅焊部分的液冷式分界面處提供合金層。
分裂的銅焊室具有左和右側(cè)罩部段62，罩部段62橫向地分開以接納電樞繞組棒。一旦將棒16垂直地安放在左罩部段中，右罩部段就緊靠左罩閉合以形成封閉的室。罩部段中的窗64允許對銅焊過程進(jìn)行觀察。罩能經(jīng)受住1000攝氏度(1832華氏度)或更高的銅焊溫度。
將受控的氣體泵入室中以清除氧氣和在該室內(nèi)形成內(nèi)部基本上無氧的空氣，受控的氣體可以包括氮和氫的混合氣或百分之百的氫。在清除之后，氧含量在該室中優(yōu)選地小于百萬分之(ppm)500的氧。基本上無氧的空氣允許銅焊過程在沒有不必要的銅焊氧化的情況下進(jìn)行。
圖7是在沒有座放于線圈66中的電樞棒或夾子的情況下，室60的左罩62的內(nèi)部的透視圖。感應(yīng)加熱線圈66將夾子和棒加熱到預(yù)定的銅焊溫度持續(xù)一個(gè)規(guī)定的時(shí)間段。加熱線圈的溫度分布圖是一種設(shè)計(jì)的選擇，取決于所實(shí)行的銅焊過程。
鉤形的感應(yīng)加熱線圈66接納棒端部和液壓集管夾子18，上部導(dǎo)向件71調(diào)準(zhǔn)液壓集管夾子的頂部，使得套環(huán)處于感應(yīng)線圈66的腿部78之間。散熱裝置夾具74將電樞棒垂直地固定在銅焊室內(nèi)并防止液態(tài)黃銅向下流到棒的股線件之間，壓頭54在銅焊過程中將夾子蓋32和股線件端部34、36壓到夾子中，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)缸55使壓頭移動(dòng)并向夾子蓋施加壓力。
室的底壁68包括接納電樞棒和防止室中的氣體泄漏的密封件，可以將室中的惰性氣體保持在高于大氣的壓力以確保氧氣不會(huì)漏到室中。
室中的多個(gè)溫度指示器70位于銅焊室內(nèi)的不同位置，室中的氧傳感器72產(chǎn)生室環(huán)境中的百萬分之幾的氧含量的實(shí)時(shí)信號(hào)，可以將該氧信號(hào)提供給可編程的邏輯控制器73以控制銅焊過程。
可編程的邏輯控制器(PLC)73自動(dòng)操作銅焊過程規(guī)程，PLC在銅焊過程中控制感應(yīng)線圈并監(jiān)控室中的溫度和氧含量，PLC還可以控制壓頭54、55施加的力和壓頭的線性運(yùn)動(dòng)。PLC所執(zhí)行的控制程序可以包括用于加熱線圈和夾子和電樞棒組件的多次時(shí)間和溫度循環(huán)。
散熱裝置74是直的棒夾具，其被彈簧加載且就在夾子下面抓持棒16。散熱裝置是水冷的以確保夾子下面的電樞繞組棒16的溫度比黃銅合金的液相線溫度更低，夾持點(diǎn)處的冷電樞棒使得向下流到棒股線件之間的液態(tài)黃銅合金凝固。
圖8是銅焊的示例性步驟的流程圖。在步驟80，使電樞棒16和夾子18組件座放在感應(yīng)加熱線圈中，云母隔離片76可以將夾子與感應(yīng)線圈分開。在步驟81，使壓頭54抵靠夾子的蓋子32定位以迫使蓋子和棒進(jìn)入夾子中。垂直地安裝電樞棒，以使得實(shí)心股線件34的自由端在銅焊過程中是水平的。左罩中的上部止動(dòng)導(dǎo)向件71(圖7)為夾子的自由端提供對正止動(dòng)。通常，這樣安放夾子和棒，使得感應(yīng)線圈66的腿部78與空心股線件36的延伸的自由端處于相同平面內(nèi)。在步驟82，在夾子18下面的位置處將散熱裝置，如冷卻的棒夾具施加到電樞繞組棒16上。散熱裝置在夾子下面冷卻電樞棒以防止液態(tài)的黃銅合金向下流到棒股線件之間。
在步驟84，閉合銅焊室60的罩部段62，將閉合的室凈化成無氧的環(huán)境，如少于百萬分之500的氧?？刂茪怏w可以是氫和氮的混合氣，或也可以是100％的氫或具有一些能實(shí)現(xiàn)良好銅焊接頭的其它成分。
在步驟86，由感應(yīng)線圈將夾子加熱到將股線件端部銅焊到一起，將夾子銅焊到股線件，和在夾子的實(shí)心端部上面形成隔離層44(圖9)。為了減少黃銅合金的熔析，在步驟88，將銅焊組件保持于一個(gè)正好低于黃銅合金固相線的溫度保持例如30到600秒的時(shí)間，以允許銅焊室內(nèi)的溫度均衡。之后，在步驟90的過程中，加大施加于感應(yīng)線圈66的電力以將溫度迅速升高到黃銅合金的液相線溫度之上，但到具體合金的最大可允許銅焊溫度之下。將該較高的溫度保持例如5到100秒的時(shí)間。在該較高的溫度，黃銅合金結(jié)合到股線件和夾子上。另外，在該較高的溫度，延伸到實(shí)心股線件之外的黃銅合金帶熔化并積聚在實(shí)心股線件的端部上。
在該較高的溫度，夾子、股線件和黃銅合金的組件變軟并部分液化。在步驟91中，壓靠在夾子蓋32上的壓頭54使蓋子進(jìn)一步滑到夾子的槽39中。液相線溫度之上的保持時(shí)間可以通過由夾子蓋所經(jīng)歷的位移量來控制，當(dāng)滿足所需的位移時(shí)，終止銅焊循環(huán)。因而，在步驟92，控制器73監(jiān)控相對蓋子的壓頭的位移。在步驟94，當(dāng)壓頭位移超過預(yù)定程度時(shí)，例如等于0.25英寸，控制器終止由線圈引起的高溫。由壓頭向夾子蓋施加的合金力的量和布置以及室中的溫度分布可以由PLC控制器73控制，并選擇成幫助液態(tài)黃銅合金在股線件之間的毛細(xì)流動(dòng)以及在實(shí)心股線件的端部上和延伸的空心股線件之間形成所需的層52。
為了控制液壓集管夾子內(nèi)的處于液相線的合金流，夾子與蓋子的間隙在配合面之間可以優(yōu)選地在0.001到0.005英寸之間。通過在夾子下面使黃銅合金凝固，與股線件上的夾子相鄰的液冷式散熱裝置74也控制液態(tài)合金流。為了允許股線件之間的合適的合金流，優(yōu)選地使用0.001和0.010英寸之間的接觸面公差，且優(yōu)選地，由壓頭54在銅焊操作過程中向組件施加100到1800磅的力的銅焊裝配力。
在加熱到液相線溫度之上的過程中(步驟90)，液態(tài)黃銅合金積聚在實(shí)心股線件的端部的頂部上，積聚的合金在電樞繞組棒的端部上形成耐腐蝕的隔離層52。除了在相鄰的股線件之間和股線件與夾子之間的銅焊帶和片之外，可以將銅焊材料如銅焊桿或帶預(yù)定位在實(shí)心股線件的端部上，或可以在銅焊過程中增加所述銅焊材料以確保足夠的銅焊材料積聚在實(shí)心股線件的端部上。
當(dāng)被加熱到其熔化溫度時(shí)，黃銅合金流動(dòng)并填充實(shí)心和空心股線件34、36之間以及股線件和包含在股線件插入的集管夾子的開口處的集管夾子的內(nèi)表面之間的空間中。在其熔化溫度，合金保持足夠的粘性，即它基本上不會(huì)流到空心股線件的自由端?？招墓删€件36的延伸的長度提供了安全的余量，因?yàn)檫^量的合金材料不會(huì)流出得遠(yuǎn)到空心股線件的端部，消除了堵塞空心股線件中的冷卻通道的可能性。
層52具有足夠的厚度和質(zhì)量以充滿延伸的空心股線件之間和短實(shí)心股線件的端部上面的區(qū)域，毛細(xì)流動(dòng)將液態(tài)黃銅合金吸到股線件之間以及股線件與夾子的歧管室42之間的接觸面中。層52形成電樞繞組棒的水入口端面上的耐腐蝕隔離層。該隔離層將液冷式定子電樞棒股線件密封到液壓集管夾子上。
銅焊夾子和股線件保留在罩的控制空氣中，直到溫度下降到這樣一個(gè)溫度為止，在該溫度之下，沒有可感知的氧化形成在金屬表面上。之后，將罩部段分開和從銅焊室移除電樞棒與夾子組件。
圖9和10分別是銅焊到電樞棒的液壓集管夾子的端視圖和側(cè)視橫截面圖?？招亩瞬抗删€件36和實(shí)心端部股線件34被銅焊到夾子18的套環(huán)38，使得空心股線件的自由端朝著歧管室42開口。黃銅合金隔離層44形成在實(shí)心股線件34的自由端上面以及股線件之間的縫隙和股線件與夾子18的歧管室的內(nèi)表面之間的縫隙中，黃銅合金隔離層44的最小厚度可以是至少0.050英寸。
盡管已經(jīng)結(jié)合目前認(rèn)為最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限于所披露的實(shí)施例，而是相反，本發(fā)明試圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種變型和等價(jià)布置。
10定子鐵芯12定子鐵芯凸緣14鐵芯肋16電樞/定子繞組棒18液壓集管夾子20銅或不銹鋼配件22入口軟管24入口冷卻劑集管26出口軟管28出口冷卻劑集管30銅焊帶32夾子蓋34實(shí)心銅股線件36空心銅股線件38套環(huán)39套環(huán)中的槽40夾子的軟管耦合端42夾子歧管室44填充金屬46夾子的內(nèi)表面48歧管的后壁50銅焊片52銅焊覆層54壓頭55壓頭驅(qū)動(dòng)缸56內(nèi)室(頸縮的)58內(nèi)室(擴(kuò)大的)60銅焊室62罩部段64罩窗66感應(yīng)加熱線圈68室的底壁
70雙紅外溫度指示器71夾子的導(dǎo)向件72氧傳感器73計(jì)算機(jī)控制器74散熱裝置夾具76云母隔離片78線圈腿部有關(guān)描述80座放電樞棒的是罩81將壓頭施加到夾子上82施加散熱裝置84閉合罩部段86加熱夾子88將溫度保持于正好在固態(tài)溫度之下90將溫度保持在液相線溫度之上91將夾子壓入蓋子中92監(jiān)控壓頭的位移94在位移超過預(yù)定水平時(shí)終止由線圈所引起的高溫
權(quán)利要求
1.一種在電樞棒(16)和液壓集管夾子(18)之間形成銅焊連接的方法，它包括a)將所述電樞棒的端部、液壓集管夾子和基本上無磷的銅焊材料(50，52)組裝起來；b)將所述電樞棒、液壓集管夾子和銅焊材料的組件定位在銅焊室(60)中，使得所述夾子座放在感應(yīng)加熱線圈中；c)通過向所述感應(yīng)加熱線圈施加電流，將組件(86，88)加熱到所述銅焊材料的固相線溫度之下200華氏度內(nèi)的第一溫度；d)將所述組件加熱(90)到所述銅焊材料的液相線溫度之上的第二溫度；e)使液態(tài)的銅焊材料積聚在所述電樞棒的端部上；和f)冷卻(94)所述組件，從而在所述電樞棒的端部上形成銅焊層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述銅焊室(60)內(nèi)在基本上無氧的空氣中執(zhí)行步驟(b)到(f)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基本上無氧的空氣基本上是氮和氫。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述無氧的空氣基本上全部是氫。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基本上無氧的空氣具有少于百萬分之400的氧含量。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括在加熱以壓擠所述組件的過程中向所述夾子施加力(81)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述力(81)施加到所述夾子的側(cè)蓋且所述側(cè)蓋相對所述電樞棒并置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述力處于100到1800磅的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電樞棒垂直地定位于所述室(60)中，和所述棒包括實(shí)心股線件和具有自由的空心端的空心股線件(34，36)，所述空心端軸向延伸到所述實(shí)心股線件的實(shí)心自由端之外。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電樞棒(16)包括由銅、銅鎳合金和不銹鋼中的至少一種形成的實(shí)心和空心股線件(34，36)。
全文摘要
一種在電樞棒(16)和液壓集管夾子(18)之間形成銅焊連接的方法，該方法包括將電樞棒的端部、液壓集管夾子和基本上無磷的銅焊材料(50，52)組裝起來；將電樞棒、液壓集管夾子和銅焊材料的組件定位在銅焊室(60)中，使得夾子座放在感應(yīng)加熱線圈(66)中；通過向感應(yīng)加熱線圈施加電流，將組件加熱(88)到銅焊材料的固相線溫度之下200華氏度內(nèi)的第一溫度；將組件加熱(90)到銅焊材料的液相線溫度之上的第二溫度；使液態(tài)的銅焊材料積聚在電樞棒的端部上，和冷卻(94)組件，從而在電樞棒的端部上形成銅焊層。
文檔編號(hào)H02K3/04GK1790880SQ20051012515
公開日2006年6月21日 申請日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者J·M·布雷茲納克, J·F·霍佩克, A·M·艾弗森, L·L·索爾斯 申請人:通用電氣公司