JP2010016365A - リフティングマグネット用含浸樹脂、リフティングマグネット、リフティングマグネットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた放熱性及び充填性を発揮する充填材を含有するリフティングマグネット用含浸樹脂と、当該含浸樹脂を備えたリフティングマグネット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】金属製のケース２にコイル３を収容し、このケース２を、天板２１と底板２２と横板２３とスプール２４とから構成したリフティングマグネットにおいて、コイル３を収容した状態のケース２内に充填される含浸樹脂４を、樹脂材料と、この樹脂材料に混合される充填材とを含有し、含浸樹脂中に占める充填材の割合が４０重量％以上６５重量％以下とし、且つ含浸樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とし、含浸樹脂４をコイル３内の隙間を含めてケース２内全体に含浸させた。
【選択図】図４

Description

本発明は、リフティングマグネットに適用される含浸樹脂と、当該含浸樹脂を備えたリフティングマグネット及びその製造方法に関するものである。

従来より、製鉄所等でスクラップ等の重量鋼材を吊り上げて搬送するために、リフティングマグネットが利用されている。この種のリフティングマグネットは、中央部にスプールを設けた金属製のケースと、スプールの周囲に設けられてケースに収容されるコイルとを備え、このコイルの絶縁と固定のためにケース内に含浸樹脂を注入し硬化させた構成を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。なお、同文献において含浸樹脂は、注型樹脂と称されている。

ところで、このようなリフティングマグネットにおいては、含浸樹脂の熱伝導率がコイルやケースといった金属部材の熱伝導率に比べて悪いため、コイル内に発生した熱が放散されにくく、含浸樹脂の内部で大きな熱勾配が発生し、コイルが極めて高温となることがある。そして、コイルの高温化は起磁力の低下を招き、リフティングマグネットを長時間使用すると吊り量（リフティングマグネットにより吊り下げることができる鋼材の重量）が大きく低下するという問題が生じる。このような問題を解決すべく、前掲の特許文献１では、熱放散性や絶縁性の観点や、注入時の樹脂内の空隙発生・気泡発生や通電時のコイルの温度上昇抑制という観点から、含浸樹脂にシリカを含有させることにより、熱伝導率を０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とした含浸樹脂を用いたリフティングマグネットが提案されている。

特開２００６−６２７９１号公報

上述した特許文献１に記載の技術により、コイルの発熱と吊り量の低下はある程度抑制することが可能であるが、斯かる技術では、コイルとケースの間の空間には含浸樹脂を充填することが可能であるものの、コイル内部の隙間、すなわちコイルを形成している金属線間の小さな隙間にまでは含浸樹脂を十分に充填することができず、コイル内に空隙又は気泡が残存してしまうことがある。これは、含浸樹脂に充填材として用いられた結晶性シリカが大きく、特定の形状を有さない破砕型であることが原因の一つであると考えられる。また、含浸性を高めるために、（溶融）球状シリカを充填材として含浸樹脂に含有させて用いることも考えられるが、その場合は溶融球状シリカ自体、及び溶融球状シリカを含有する樹脂の熱伝導率が低いために、コイルの温度上昇を防止する観点からは充填材として不適当である。なお、破砕型の溶融シリカを充填材として用いる場合は、結晶性シリカと同様に含浸樹脂に適用した場合、高充填が望めず、また熱伝導率は結晶性シリカよりも低いために、リフティングマグネットの含浸樹脂の構成材料として用いるのは不適当である。

したがって、コイル内部の小さな隙間にまで高効率で充填することができる充填材を含有する含浸樹脂の開発と、リフティングマグネットのコイルの温度上昇を抑制するための更なる改善が求められている。

以上のような問題に鑑みて、本発明は、より優れた性能を有する充填材を含有する含浸樹脂と、斯かる含浸樹脂を備えたリフティングマグネット及びその製造方法を提供しようとするものである。

すなわち本発明は、金属製のケースにコイルを収容し、このケースを、コイルの内側に配置されるスプールと、コイルの周囲を覆う天板、底板及び横板とから構成してなるリフティングマグネットに用いられ、コイルを収容した状態のケース内に充填される含浸樹脂であって、樹脂材料と、この樹脂材料に混合される充填材とを含有し、含浸樹脂中に占める充填材の割合が４０重量％以上６５重量％以下、より好ましくは４０重量％以上４５重量％以下であり、且つ含浸樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることを特徴とするリフティングマグネット用含浸樹脂である。

このような含浸樹脂を用いれば、金属製ケースの内部に注入された樹脂材料が充填材と共にコイル内部の小さな隙間にまで入り込むため、コイル内部に空隙又は気泡が残存せず、絶縁性を維持しながら充填材による放熱性能が向上し、コイルの温度上昇とそれに伴う起磁力及び吊り量の低下を抑制することができる。含浸樹脂において充填材は樹脂材料よりも熱伝導率が高い素材を利用することが望ましいが、特に、含浸樹脂中に占める充填材の割合を４０重量％以上６５重量％以下とし、含浸樹脂の熱伝導率を０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とすることで、含浸樹脂によるコイルの温度上昇抑制に適切な放熱性が得られることになる。ここで、含浸樹脂に適用される樹脂材料には、ワニスやシリコーンやエポキシ樹脂等の公知の適宜の樹脂素材を適用することができる。また、含浸樹脂には、樹脂材料と充填材の他に、硬化剤や促進剤等を適宜含有させることができる。

本発明において含浸樹脂に用いられる充填材の粒径は、小さいほど含浸樹脂の粘度が高くなって含浸性が低下し、大きいほど樹脂材料に混入された充填材が沈降する、という傾向があることから、本発明では充填材の粒径を１μｍ以上２５μｍ以下とすることが望ましく、より好ましくは３μｍ以上２０μｍ以下とするのが適切である。

また、コイルとケースの間の空間はもちろんのこと、コイル内部の隙間にまで含浸樹脂を均一に充填するには、充填材の形状を、略球形状とすることが好適である。この略球形状には、完全な球形を呈するものも、若干歪んだ球形状を呈するものも許容される。

ケース内及びコイル内部への充填性能、熱伝導率などの観点から、具体的に有用な充填材としては、ドロマイト、チタニア、ベリリヤ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、マグネシア、金属粉末、炭化ケイ素、カーボンブラック、黒鉛から選択される何れか一種又は複数種の組み合わせからなるものを挙げることができる。これらの材料のなかでも、ドロマイトが安全性やコスト面からも好適であるが、チタニア、ベリリヤ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、マグネシアについては安価に入手できれば有用な素材である。また、金属粉末、炭化ケイ素、カーボンブラック、黒鉛は導電性物質であるため、本発明の含浸樹脂の構成要素である充填材として用いるには、適宜の絶縁対策を施したものであれば有用な素材として利用できる。なお、以上の他にもシリカやアルミナ等も充填材の候補として考えられるが、シリカについては上述したように、形状や熱伝導率の問題から本発明の含浸樹脂における充填材としてはふさわしくなく、またアルミナについては、樹脂と混合した状態で硬化させると比重の大きなアルミナが沈降した状態で硬化するため均一な含浸樹脂が得られず、本発明の含浸樹脂における充填材としてはふさわしくない。

また、本発明に係るリフティングマグネットは、金属製のケースと、当該金属製のケースに収容されたコイルと、上述した含浸樹脂とを具備するものであり、ケースを、コイルの内側に配置されるスプールと、コイルの周囲を覆う天板、底板及び横板とから構成したものであって、含浸樹脂を、コイルを収容したケース内を減圧状態にしてケース内に注入したことを特徴としている。

さらに、本発明に係るリフティングマグネットの製造方法は、金属製のケースと、当該金属製のケースに収容されたコイルと、上述した含浸樹脂とを具備するリフティングマグネットの製造方法であって、コイルを収容した状態でケースを密封し且つ減圧状態とし、含浸樹脂を液状にして注入する工程と、ケース内に注入した前記含浸樹脂を硬化させる工程とを含むことを特徴としている。

このようなリフティングマグネット及びその製造方法によれば、減圧した金属製ケース内に注入した含浸樹脂は、コイルとケースの間だけでなく、コイル内部の小さな隙間にまで充填されるため、含浸樹脂の硬化後には、ケースとコイルと含浸樹脂とを略完全に一体化することができる。そのため、耐衝撃性や絶縁性の高いリフティングマグネットが得られるうえに、含浸樹脂が上述のような特性を有していることから、放熱性にも優れ、長時間使用しても吊り量があまり低下することがない、優れたリフティングマグネットを提供することができる。

本発明によれば、リフティングマグネットのコイルを収容したケースに充填される含浸樹脂について、特に樹脂材料に混合される充填剤の割合と、含浸樹脂の熱伝導率とを適切な値とし、またリフティングマグネットの製造時にはケース内を減圧状態として含浸樹脂を注入した後で硬化させるようにしたので、コイル内の微小な隙間にまで含浸樹脂を充填することができ、特にコイルの放熱性に優れ、長時間の使用後でも吊り量があまり低下することがなく、しかもケースとコイルと含浸樹脂とがほぼ一体化した耐衝撃性や絶縁性の良好なリフティングマグネットを得ることが可能である。

本発明の一実施形態に係るリフティングマグネットの外観を示す斜視図。 同リフティングマグネットの外観を示す平面図。 同リフティングマグネットの外観を示す正面図。 同リフティングマグネットの内部構造を模式的に示す縦断面図。 同リフティングマグネット内のコイル内部の状態を模式的に示す断面図。 同リフティングマグネットの製造工程を模式的に示す図。 リフティングマグネットにおける含浸樹脂の熱伝導率とコイル平均温度上昇との関係をグラフで示す図。 充填材ごとの熱伝導率等を表として示す図。 含浸樹脂の含浸性試験装置の概要を示す図。 ドロマイトの含浸性試験結果を表として示す図。 ドロマイトの粒径ごとの含浸樹脂における熱伝導率を表として示す図。 熱伝導率と充填材添加率との関係を示す図。 粘度温度特性を示す図。 含浸作業の外観図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１、図２、図３は、それぞれ本発明の一例である本実施形態のリフティングマグネット１の外観を示す斜視図、平面図、正面図であり、図４はこのリフティングマグネット１の内部の概要を示す模式的な縦断面図である。これら各図に示すように、扁平な概略円筒状のケース２と、ケース２の内部に配置されるコイル３と、コイル３を収容したケース２内に充填される含浸樹脂４とを主体として構成されたものである。なお、図４ではコイル３の形態を省略形で記載している。

ケース２は、それぞれ鉄等の金属材料からなる天板２１と、底板２２と、横板２３と、スプール２４とを主体として構成したものである。天板２１と底板２２は、上下に対をなして配置される例えば概略円盤状の部材である。天板２１の上面には、端子箱２１ａが溶接等により取り付けられる。横板２３は、天板２１と底板２２の周縁部同士をつなぐように配置される円筒形状の部材であり、本実施形態のリフティングマグネット１においては磁路として機能している。スプール２４は、天板２１、底板２２、横板２３で包囲されたケース２内部の空間において、天板２１と横板２２の中央部同士の間に配置される円柱状若しくは円筒状の部材であり、このスプール２４の周囲にコイル３が配置されることとなる。なお、スプール２４の外周面と横板２３の内周面とには、コイル３との直接の接触を避けて絶縁を図るため、絶縁シートで覆うか、若しくは絶縁塗料を塗布するなどの措置を施しているが、これらの絶縁シートや絶縁塗料については図示を省略している。

コイル３は、平角線と呼ばれる断面形状が扁平な導電性の金属線材３１（図５参照）をスプール２４の外周面に沿って巻き回したものである。本実施形態では、コイル３をスプール２４に対して直接（実際にはスプール２４とコイル３の間に上述の絶縁シート等が介在する）巻いた構成（直巻き）を採用しているが、それ以外にも、予め別途に用意される型（ボビン）の周りに線材３１を巻き回し、離型したコイル３をスプール２４と横板２３との間の空間に収めて底板２２に載置する構成（型巻き）を採用することもできる。型巻きの場合は、直巻きの場合よりも、スプール２４とコイル３との間の隙間が大きくなる。コイル３における金属線材３１の巻き数は、リフティングマグネット１の設定吊り量等の能力に応じて適宜設定することができる。なお、金属線材３１の形状は上述した平角線に限られるものではなく、断面が略円形状のものを採用してもよいし、金属線材３１の材質も適宜に設定することができる。

含浸樹脂４は、樹脂材料と充填材とを混合し、加熱により硬化させたものである。この含浸樹脂４は、図４に示したように、コイル３とケース２の天板２１、底板２２、横板２３、スプール２４との間の空間に充填されるだけでなく、図５に拡大して模式的な断面図として示すように、コイル３内の小さい隙間、すなわちスプール２４に巻き回された線材３１同士の隙間にも浸透して充填されている。このように含浸樹脂４は、ケース２内のあらゆる空間・隙間に充填され、硬化後には、ケース２とコイル３とを含浸樹脂４により一体化させている。本実施形態では、樹脂材料にエポキシ樹脂を採用し、充填材にドロマイト（苦灰石、ＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２）を採用している。樹脂材料についてはエポキシ樹脂の他にも、シリコーンやウレタン樹脂、或いはワニス等を適用できる。ドロマイトとしては、粒径３〜２０μｍの略球形状の粒子を利用し、ドロマイトの含浸樹脂４全体に対する割合を５５〜６０重量％としている。このようなドロマイトを充填材とし、樹脂材料であるエポキシ樹脂に混合した含浸樹脂の熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。ここで、樹脂材料及び充填材の種類については必ずしもこの限りではなく、また、含浸樹脂４の全体に占める充填材の割合は４０重量％以上６５重量％以下の範囲で、また樹脂材料と充填材とを混合した含浸樹脂４の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲で任意に設定することができる。そこで、充填材の種類や、粒径、含浸樹脂４に占める割合、及び含浸樹脂４の熱伝導率の適切な値について、後述の実施例の項目でさらに言及する。

ここで、本実施形態のリフティングマグネット１は、次のような工程により製作される。以下、リフティングマグネット１の製作工程の一例について、図６の模式図を参照して説明する。まず、底板２２とスプール２４とを溶接により接合する（図中、工程＜I＞）。接合に際しては、例えば図示されるように、底板２２の中央部に形成された取付孔２２ａに、やや先細となったスプール２４の下端部２４ａを挿入し、両者を溶接することとしている。次に、スプール２４の外周面に沿ってコイル３を形成する（工程＜II＞）。コイル３の形成に際しては、スプール２４に金属線材３１を直接（絶縁シート等が介在する場合がある）強く巻き付けて、コイル形状とする。そして、底板２２、スプール２４、コイル３の組と、天板２１とスプール２４、天板２１と横板２３をそれぞれ溶接し、天板２１の上面に端子箱２１ａを溶接により取り付ける（工程＜III＞）。次に、ケース２及びコイル３を上下反転させて例えば木製の台座５等に載置し、横板２３と底板２２とを溶接により接合し、スプール２４の下端と横板２３の下端に接地部材（インナーポール２４ｐ、アウターポール２３ｐ）を溶接により取り付ける（工程＜IV＞）。このように、ケース２及びコイル３を一旦上下反転させるのは、図中工程＜III＞の状態でインナーポール２４ｐ及びアウターポール２３ｐを溶接するには、ケース２をクレーン等で吊り下げてインナーポール２４ｐ及びアウターポール２３ｐを溶接しなければならず、作業上無理があり、安全性にも問題があるからである。最後に、組み立てられたケース２及びコイル３の上下を元に戻し、密閉されたケース２の内部を減圧して真空状態にするとともに、コイル３が配置されたケース２内に例えば８０℃程度に加温して含浸樹脂４を注入する（工程＜V＞）。ここで、含浸樹脂を注入する際の真空条件（減圧条件）は、例えば８００Ｐａ以下である。そして、ケース２内に含浸樹脂４を十分に充填し終えた段階で注入を終了した後、加熱して含浸樹脂４を硬化させることで、図４に示したようにリフティングマグネット１の製作が完了する。

上述した工程＜V＞の通り、本実施形態のリフティングマグネット１の製造工程においては、コイル３を収容したケース２内を真空状態として含浸樹脂４を注入するため、含浸樹脂４はケース２とコイル３の間だけでなく、図５に示したように、コイル３の内部の隙間にまで浸透する。したがって、含浸樹脂４の硬化後には、ケース２とコイル３と含浸樹脂４とが一体となったリフティングマグネット１が得られることとなる。

本実施形態のリフティングマグネット１は、上述したような方法で製造され、特にコイル３を収容したケース２の内部に真空状態で充填される含浸樹脂４の構成を上述のようにしたものであるので、コイル３内の微小な隙間も含めてケース２内の全体に含浸樹脂を充填することができる。したがって、コイル３の放熱性を極めて良好なものとすることができ、長時間の使用後でも吊り量をあまり低減させることがない優れたリフティングマグネット１を得ることができる。また、本実施形態のリフティングマグネット１においては、ケース２とコイル３と含浸樹脂４とがほぼ一体化していることから、耐衝撃性や絶縁性についても良好なものとすることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば含浸樹脂４の構成要素となる充填材３には、上述したドロマイトの他にも、安価に入手することができればチタニア、ベリリヤ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、マグネシアを適用することができ、絶縁処理を施せば金属粉末、炭化ケイ素、カーボンブラック、黒鉛等の導電性物質を適用することが可能であり、充填材はこれらのうち一種としてもよいし複数種を混在させてもよい。また、充填材の形状や含浸樹脂４に占める割合など、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

＜リフティングマグネットの熱伝導率と温度上昇との関係＞
まず、リフティングマグネットにおける含浸樹脂の熱伝導率と温度上昇との関係について説明する。図７は、横軸をリフティングマグネットに充填される含浸樹脂の熱伝導率、縦軸をコイル平均温度上昇値として、リフティングマグネットを一定時間使用した後における熱伝導率とコイル平均温度上昇値との関係を解析しグラフとして表したものである。図中に表した曲線は、熱伝導率に対してコイル平均温度上昇値をプロットした値の変化を示している。ここで、含浸樹脂としてドロマイト等の充填材を含まないもの（例えば樹脂材料であるエポキシ樹脂のみからなる含浸樹脂）を用いた場合、エポキシ樹脂自体の熱伝導率が約０．１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）であることから、コイル平均温度上昇値は１８５Ｋを超える。この程度のコイル平均温度上昇値であると、一定時間使用した後のリフティングマグネットでは高温となったコイルの熱が放散されにくく起磁力が低下し吊り量が大幅に減少する。

これまでの解析結果によれば、コイル平均温度上昇値が約１６０Ｋ以下であればコイルの起磁力低下が許容されることから、含浸樹脂の熱伝導率は約０．３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが必要とされる。一方、同図の曲線から分かるように、熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）を境に曲線の傾きが大きく変化し、熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上ではコイル平均温度上昇値は約１５０Ｋ乃至１６０Ｋの間で大きな変化は生じないことから、本発明において含浸樹脂に必要とされる熱伝導率は、０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上ということになる。

＜充填材の種類＞
次に、充填材の種類についての検討結果を、図８に示す表を参照して説明する。なお、同図及び後述する図１１乃至図１３では「重量％」を「ｗｔ％」で示している。図８において、充填率の記載は、含浸樹脂全体に占める充填材の割合（重量比）である（以下、「充填率」の用語について同様である）。含浸樹脂中の樹脂材料はエポキシ樹脂である。前述した通り、結晶性（破砕）シリカと溶融破砕シリカについては、それらの形状から小さな隙間に充填しにくいという問題があり、また溶融球状シリカについては高充填が可能であるものの熱伝導率が低いという問題があり、同図からも明らかなように、樹脂材料に添加した場合の含浸樹脂全体としての熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満であるため、本発明における含浸樹脂の材料としては適さない。

それに対して、何れも球状であるアルミナとドロマイトについては、含浸樹脂全体としての熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上という条件を満たしているが、アルミナはエポキシ樹脂と比べて比重が非常に大きいため、含浸樹脂を加熱して硬化させている間にアルミナが沈降して硬化してしまい、ケース内の上部は樹脂材料だけが硬化した状態となるので、リフティングマグネット全体としては熱伝導率が低下する。これらのことから、アルミナも本発明における含浸樹脂の材料としては適さない。以上の点を考慮すると、シリカとアルミナとドロマイトを比較した場合、本発明における含浸樹脂の材料としてはドロマイトが有力な候補であるといえる。特に、ドロマイトを充填率６０重量％でエポキシ樹脂に添加した場合の熱伝導率は０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。ここで、充填材として粒径が約８μｍであるドロマイトを適用した含浸樹脂の熱伝導率と充填材添加率との関係を示す図１２より、例えば充填材として粒径が約８μｍであるドロマイトを適用した場合、熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）を満足させる充填率は４０重量％であることがわかる。

＜ドロマイトの含浸性＞
前記実施形態において詳述した通り、本発明のリフティングマグネットでは、含浸樹脂をコイル内の微細な隙間にまで含浸させる必要がある。含浸樹脂中のドロマイトの含有量（充填率）を上げれば熱伝導率の向上には有利であるといえるが、含浸樹脂の粘度が高くなって含浸性が低下し、その結果、硬化後の含浸樹脂に空隙又は気泡が発生するなどして却って熱伝導率の低下や絶縁性能の低下を招くこととなる。すなわち、含浸樹脂には一定の動粘度（例えば０．１Ｐａ・ｓ以下）の条件を満たすことが要求される。動粘度のパラメータとなるのは、温度以外には、含浸樹脂中のドロマイトの粒径と充填率である。

＜含浸樹脂の加温温度と粘度の関係＞
図１３に、充填材として粒径が約８μｍであるドロマイトを適用し、それぞれ充填率が異なる含浸樹脂の加温温度と粘度の関係を示す。同図より含浸樹脂全体における充填材の充填率が高いほど粘度が高く、粘度を下げるためには加温温度を高くしなくてはならないことがわかる。なお、同図より温度によって粘度が大きく変わるため含浸樹脂の加温温度を制御しておくことが重要であるがわかる。リフティングマグネットに用いられる従来の樹脂（充填材を添加していない樹脂）の粘度が約０．１Ｐａ・ｓであり、充填材を添加した含浸樹脂の粘度も同様の粘度にするには、充填率が４５重量％である場合に加温温度を８０℃とすればよい。また、同図では明示していないが、熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）を満たす充填率４０重量％の含浸樹脂を適用した場合にも加温温度を８０℃にすれば従来の樹脂と同様の粘度を得ることができる。

そこで、図９に示すような含浸性試験装置６を利用して、含浸樹脂中のドロマイトの粒径と充填率の適切な範囲を検証した。含浸性試験装置６では、４０〜８０℃に加温された恒温恒湿槽６１内に含浸樹脂を入れた容器６２に例えば内径０．３ｍｍのチューブ６３の一端を挿入し、チューブ６３の他端を真空ポンプ６４で吸引することによって、チューブ６３内を含浸樹脂がどれだけ進んだかについて試験した。ここで、含浸性試験結果を図１０に示す。含浸樹脂中のドロマイトの粒径と充填率をパラメータとし、チューブ６３内を一定距離（本試験では使用するコイル径の半径に相当する距離）以上進んだものを合格（同図中「○」で示す）、一定距離以下しか進めなかったものを不合格（同図中「×」で示す）とした。同図から明らかなように、ドロマイトの粒径が１μｍでは充填率５０重量％が上限値、粒径が３μｍでは充填率５５重量％が上限値、粒径が１０μｍでは充填率が６５重量％が上限値、粒径が２０μｍでは充填率６０重量％が上限値、粒径が２５μｍでは充填率５０重量％が上限値であった。なお、いずれの粒径の場合も、充填率が４０重量％未満の場合には熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上という条件を満たさなかったため、同図には充填率４０重量％未満の値については記載していない。また、粒径が１μｍ未満の場合及び２５μｍより大きい場合は含浸性試験結果は合格であったが、熱伝導率の条件である０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上を満たさないものが存在したため、同図への記載を省略している。

＜ドロマイトの粒径による熱伝導率＞
上述した含浸性試験結果に基づいて、１〜２５μｍの各粒径のドロマイトについて、それぞれ含浸性試験で合格であった充填率を上限値とした含浸樹脂について、熱伝導率を計測した。その結果を図１１に示す。すなわち、同図に記載の全ての粒径及び充填率の場合において、含浸樹脂が熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上という条件を満足した。さらに、粒径８μｍのドロマイトの充填率を６０重量％とした場合に熱伝導率が最高値０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）を示した。

＜実機品での検証＞
充填材として平均粒径が約８μｍのドロマイトを適用しこのドロマイトの充填率を４５重量％とした含浸樹脂について、実機品に対する含浸性を検証した。含浸樹脂４を実機品７（リフティングマグネット１に相当）の内部に含浸させる作業の外観図を図１４に示す。先ず、恒温炉（図示省略）により１００℃以上で乾燥させておいた実機品７を恒温炉から取り出し、実機品７の重量を測定する（工程Ａ）。そして実機品７が８０℃になるまで自然放置する（工程Ｂ）。次いで、一端に真空ポンプＰを接続しているホース８１の他端を実機品７に接続し、実機品７の重量を再度測定する（工程Ｃ）。そしてホース８１の途中に設けたバルブ８２を開いて実機品７の内部を減圧して真空状態にする（工程Ｄ）。この際バルブ９２は閉じている。一方、含浸樹脂４については、先ず主剤及び硬化剤を配合・撹拌し、充填材を添加した後、再度撹拌し、恒温炉で８０℃にて加温する（工程Ｅ）。所定時間（例えば２時間）加温した後、この含浸樹脂４を恒温炉から取り出し、硬化促進剤を添加してから再度撹拌し、恒温炉により８０℃で加温する（工程Ｆ）。引き続いて、一端を実機品７に接続したホース９１の他端に、上記手順によって製造した含浸樹脂４が入ったケースＣを接続し、このホース９１の途中に設けたバルブ９２を開いて、含浸樹脂４を実機品７内へ注入する（工程Ｇ）。なお、含浸樹脂入りケースＣはホットプレートＨにより所定温度（例えば８０℃）に保温されている。そして、実機品７内部への含浸樹脂４の注入量が所定量（例えば４ｋｇ）になった時点でバルブ９２を閉じる（工程Ｈ）。次いで、バルブ９２を開き、含浸樹脂４を注入し、ホース８１内に含浸樹脂が見えた時点（ホース８１の他端側からホース８１内に含浸樹脂が浸入した時点）でバルブ８２、バルブ９２をこの順番で閉じる（工程Ｉ）。引き続いて、バルブ９２、バルブ８２をこの順番で開き、含浸樹脂４を実機品７内へ注入し、ホース８１内に含浸樹脂４が見えた時点（ホース８１の他端側からホース８１内に含浸樹脂が浸入した時点）でバルブ８２、バルブ９２をこの順番で閉じる（工程Ｊ）。そして、目標の重量になるまで工程Ｉ、工程Ｊを繰り返す。目標の重量になった時点で実機品７からホース８１、ホース９１を外し、実機品７を恒温槽（図示省略）に入れ、加熱硬化させる（工程Ｋ）。すなわち、従来は樹脂（充填材の入っていない樹脂）を一度に注入すればコイル内部にまで樹脂が含浸したが、本実施例では、充填材による流れ性を考慮して実機品７の内部へ一度に注入する含浸樹脂４の量を少なくし、注入回数を増やすことによって含浸性を向上させている。このようにして、一度に注入する含浸樹脂４の量を少なくし、注入回数を増やすことによって含浸性を向上させた結果、実機品７を切断した図に相当する図５に示すように、コイル３内部（金属線材３１同士の隙間）にまで含浸樹脂が浸透していた。

以上のことから、本発明においてリフティングマグネットの内部に充填される含浸樹脂に含まれる充填材としてドロマイトを適用する場合、ドロマイトの粒径については１μｍ以上２５μｍ以下、好ましくは３μｍ以上２０μｍ以下、含浸樹脂中のドロマイトの充填率については４０重量％以上６５重量％以下、好ましくは４０重量％以上４５重量％以下という条件とした場合に、含浸樹脂の最適な熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下が得られることが明らかとなった。なお、充填材としてドロマイト以外の上述した物質（シリカ及びアルミナを除く）を適用した場合にも、粒径及び充填率をドロマイトと同様の条件とすれば、適切な熱伝導率の条件を満たすことが予想される。

１…リフティングマグネット
２…ケース
３…コイル
４…含浸樹脂
７…リフティングマグネット（実機品）
２１…天板
２２…底板
２３…横板
２４…スプール
３１…金属線材

Claims (6)

1. 金属製のケースにコイルを収容し、前記ケースが、前記コイルの内側に配置されるスプールと、前記コイルの周囲を覆う天板、底板及び横板とから構成されるリフティングマグネットに用いられ、前記コイルを収容した状態の前記ケース内に充填される含浸樹脂であって、
   樹脂材料と、当該樹脂材料に混合される充填材とを含有し、
   前記含浸樹脂中に占める充填材の割合が４０重量％以上６５重量％以下であり、且つ
   前記含浸樹脂の熱伝導率が０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．５６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることを特徴とするリフティングマグネット用含浸樹脂。
2. 前記充填材の粒径は、１μｍ以上２５μｍ以下である請求項１に記載のリフティングマグネット用含浸樹脂。
3. 前記充填材は、略球形状である請求項１又は２の何れかに記載のリフティングマグネット用含浸樹脂。
4. 前記充填材は、ドロマイト、チタニア、ベリリヤ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、マグネシア、金属粉末、炭化ケイ素、カーボンブラック、黒鉛から選択される何れか一種又は複数種の組み合わせからなる請求項１乃至３の何れかに記載のリフティングマグネット用含浸樹脂。
5. 金属製のケースと、当該金属製のケースに収容されたコイルと、請求項１乃至４の何れかに記載の含浸樹脂とを具備し、
   前記ケースは、前記コイルの内側に配置されるスプールと、前記コイルの周囲を覆う天板、底板及び横板とから構成されるものであり、
   前記含浸樹脂は、前記コイルを収容したケース内を減圧状態にして当該ケース内に注入したものであって、当該含浸樹脂が硬化することにより、前記ケースとコイルと含浸樹脂とを一体化させていることを特徴とするリフティングマグネット。
6. 金属製のケースと、当該金属製のケースに収容されたコイルと、請求項１乃至４の何れかに記載の含浸樹脂とを具備するリフティングマグネットの製造方法であって、
   前記コイルを収容した状態で前記ケースを密封し且つ減圧状態とし、前記含浸樹脂を液状にして注入する工程と、
   前記ケース内に注入した前記含浸樹脂を硬化させる工程とを含むことを特徴とするリフティングマグネットの製造方法。
   
   

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