JP2656381B2 - 電磁石用コイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電磁石用コイルの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来電磁石のコイルは、導体の抵抗損が大きくなって
発熱量が大きく、冷却を要する場合は、一般には例えば
第７図に示すように中空の導体１を巻回しコイルを形成
し、この中空部２に水などの冷却媒体を流すことによっ
て冷却していた。

（発明が解決しようとする課題） このような従来技術によれば、導体が一般に太くな
り、特に細い線を撚ったものを導体に用いようとした場
合は、この細線を中空にすることは不可能であり、仮に
中空線ができてもこれを撚ることは不可能であった。

本発明は特に細い線を撚ったものを導体として用い、
外部から強制冷却する磁場精度の高い電磁石用コイルを
製造する方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明においては、巻回され
た電気絶縁線輪の近傍に、可撓性および電気絶縁性を有
する高分子製パイプを巻回したものを型に入れ、パイプ
内を除く空隙部にエポキシ等の樹脂を注入し硬化して一
体化させる。

可撓性および電気絶縁性を有する高分子製パイプとし
ては、例えばポリテトラフルオルエチレンなどの樹脂と
接着しないパイプとか、２重パイプ例えばポリテトラフ
ルオルエチレン，ポリエーテルケトン，エチレンプロピ
レンゴムなどの耐熱性，耐水性，耐油性のある高分子製
パイプの上に、例えば熱収縮性のポリエチレンテレフタ
レート，ポリテトラフルオルエチレンなどのチューブを
被覆し、このチューブを加熱することにより収縮させ高
分子製のパイプに密着させた２重パイプとか、例えばポ
リテトラフルオルエチレン、ポリエーテルケトン、エチ
レンプロピレンゴムなどの耐熱性、耐水性、耐油性、電
気絶縁性に優れた高分子製パイプの表面にガラスやポリ
エステルなどの電気絶縁性に優れた繊維を編組して形成
した繊維補強パイプを用いる。

（作用） 本発明においては、巻回された電気絶縁線輪の近傍
に、可撓性を有する可撓性および電気絶縁性を有する高
分子製パイプを巻回したので、後にこのパイプ内に水，
油などの冷却媒体を流すことにより、電磁石を効果的に
冷却することができる。また電気絶縁性を有する高分子
製パイプを用いたことにより、渦電流を誘起させず磁場
の精度を保つことができる。また可撓性があるパイプを
用いたので、どのような形状にも適応して巻回できる。

また高分子製パイプとして例えばポリテトラフルオル
エチレンなどの樹脂と接着しないパイプ,2重パイプある
いはポリテトラフルオルエチレン、ポリエーテルケト
ン、エチレンプロピレンゴムなどの耐熱性、耐水性、耐
油性、電気絶縁性に優れた高分子製パイプの表面にガラ
スやポリエステルなどの電気絶縁性に優れた繊維を編組
して形成した繊維補強パイプを用いることにより、特に
樹脂が硬化する際に収縮し亀裂が入ってもパイプに亀裂
が進展し、後に例えば水，油などの冷却媒体を流したと
きにこの亀裂から冷却媒体が外部に流出することを防ぐ
ことができる。すなわち、高分子製パイプとして例えば
ポリテトラフルオルエチレンなどの樹脂と接着しないパ
イプを用いることによって、樹脂に亀裂が生じても亀裂
はパイプを貫通せずパイプと樹脂の界面に沿って進展さ
せることができる。また、２重パイプを用いることによ
り、万一外側のパイプ例えばチューブに亀裂が入っても
高分子製のパイプには亀裂が進展しないようにさせるこ
とができる。また、ポリテトラフルオルエチレン、ポリ
エーテルケトン、エチレンプロピレンゴムなどの耐熱
性、耐水性、耐油性、電気絶縁性に優れた高分子製パイ
プの表面にガラスやポリエステルなどの電気絶縁性に優
れた繊維を編組して形成した繊維補強パイプを用いるこ
とにより、編組部で応力を緩和させ、樹脂に発生した亀
裂の進展を食い止めることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。

先ず、直径が50μｍの電気銅の表面にポリエステルイ
ミドから成るエナメル皮膜を被覆した細線を撚って断面
が4mm×10mmの平角状の撚線と成し、この上からエポキ
シワニスをガラステープに塗布して半硬化状態にしたプ
リプレグ絶縁テープを飛ばし巻して絶縁導体12を得る。
この絶縁導体12を、第４図に示すように、表面に溝13を
有し表面にポリテトラフルオルエチレンを焼き付け離型
処理を施した半円柱状の鋼鉄製巻型14に、２層巻き込
む。この際、巻き上がった絶縁導体の高さの方が溝の深
さよりやや大きくしておく。この上に、片面に半硬化状
の接着剤が塗布された厚さが0.5mmの柔軟性のあるエポ
キシガラスシートから成る絶縁板15を接着剤が絶縁導体
に面するように置く。更にこの上から、表面をポリテト
ラフルオルエチレンを焼き付け離型処理を施した当板16
を当て、全体を加熱しながら当板にプレスで圧力を加
え、プリプレグ絶縁テープおよび半硬化状の接着剤を硬
化させる。次に、当板16を除去し、絶縁導体12が接着し
た絶縁板15を巻型14から取り出すことにより、第５図に
示すような絶縁板に接着した鞍形コイルを得る。別の形
状を掘り込んだ巻型を用いて、同様な方法により、別の
形状を有する絶縁導体が接着された絶縁板を得る。この
ようにして絶縁板に接着した３種類の鞍形コイル（以下
A,B,Cコイルと称する）各２個を用意する。

別に、表面をポリテトラフルオルエチレンを焼き付け
離型処理を施した円筒状の鋼鉄製マンドレルを用意す
る。この表面に厚さが0.13mmのガラスクロスシートを張
力を加えた状態で10回巻回する。この上に上記で得られ
た絶縁板を接着した３種類の鞍形コイルを、先ずＡコイ
ルの各１個づつを、マンドレルの円周上180゜位置をず
らした対称の位置に配置する。次に、この上から内径が
6mm外径が7mmのポリテトラフルオルエチレン製のパイプ
４を螺旋状に巻回する。次にその上にＢコイル各１個づ
つを同様に、マンドレルの円周上180゜位置をずらした
対称の位置に配置し、更にその上に内径が6mm外形が7mm
のポリテトラフルオルエチレン製のパイプを螺旋状に巻
回する。更にこの上にＣコイル各１個づつを同様にマン
ドレルの円周上180゜位置をずらした対称の位置に配置
する。この上から厚さが0.13mmのガラスクロスシートを
張力を加えた状態で10回巻回する。この外側から表面を
ポリテトラフルオルエチレンを焼き付け離型処理を施し
た金型を取り付け密閉する。なお、前記パイプの両端部
は密栓し、後工程の含浸時に樹脂がパイプ内に浸入しな
いようにしておく。

次に、減圧容器中に全体を搬入し、金型内の空隙部を
真空ポンプで減圧にしエポキシ樹脂組成物から成る樹脂
17を送り込んだ後、加圧し樹脂を含浸する。然る後樹脂
を加熱し硬化させた。

加熱硬化が終了したら、金型を取り外し、次にマンド
レルを除去すれば第６図に断面図で示すような電磁石用
のコイルが得られる。

上記実施例において、絶縁導体12として、細線から成
る撚線を使用したのは、渦電流損を少なくするためと、
断面積の大きい平角線を巻回し易くするためである。絶
縁導体の上にプリプレグ絶縁テープを巻いたのは、後に
加熱加圧することにより樹脂が溶け出し、硬化して、絶
縁導体同士間及び絶縁導体とエポキシガラスシートから
成る絶縁板15の間を接着させるためである。また、プリ
プレグ絶縁テープを飛ばし巻したのは、所要の形状に巻
回し易くすると同時に、後に樹脂が撚線内の空隙に含浸
する際の浸入路を確保するためである。

ポリテトラフルオルエチレン製のパイプを螺旋状に巻
回したのは、後にこのパイプに例えば水，油などの冷却
性媒体を流し、電磁石を冷却するためである。また、電
気絶縁性を有する高分子製パイプを用いたのは、金属で
は渦電流が誘起され損失が大きくなると同時に磁場の精
度が悪くなるからである。また、ポリテトラフルオルエ
チレンを用いたのは、含浸した樹脂と接着しないため樹
脂に亀裂が生じても亀裂はパイプを貫通せずパイプと樹
脂の界面に沿って進展させるようにするためである。ま
た、マンドレルの表面にガラスクロスシートを巻回した
上に、上記で得られた絶縁板に接着した３種類の鞍形コ
イルを配置した後、この上からガラスクロスシートを巻
回するのは、後に樹脂を含浸・硬化することにより絶縁
導体を固定すると共に、導体を絶縁するためである。コ
イルの内外はガラスクロスシートとエポキシ樹脂から成
るFRP18ができ、機械的に強固な構造が出来上がる。従
って、マンドレルを除去しても、電磁石として一体な構
造を保持できるだけの機械的強度を有している。

高分子製パイプに例えば水，油などの冷却性媒体を流
すことで電磁石は十分冷却される。また、電気絶縁性を
有する高分子製パイプを用いたので、渦電流が誘起され
ることもなく磁場の精度が悪くなることもない。また、
ポリテトラフルオルエチレンを用いたので、含浸した樹
脂と接着しないため、樹脂に亀裂が生じても亀裂はパイ
プを貫通せず冷却媒体が外部に流出することがない。

また、上記実施例によれば金型に溝を掘ってその溝に
絶縁導体を巻き込むため、出来上がったコイルの寸法精
度が高く磁場精度の高い電磁石がきる。また、巻型と金
型を各１個用意することにより、従来のような絶縁スペ
ーサを挿入しながら絶縁導体を巻くという煩雑な作業な
しに多数のコイルが同じような精度でできる。

また、第２図に示すように、絶縁性パイプとして高分
子製パイプ４の上に、ポリエチレンテレフタレートやポ
リテトラフルオルエチレンなどの熱収縮性チューブ10を
被覆し、このチューブを加熱することにより収縮させ高
分子製パイプに密着させた２重パイプ８を用いてもよい
し、ポリテトラフルオルエチレン、ポリエーテルケト
ン、エチレンプロピレンゴムなどの耐熱性、耐水性、耐
油性、電気絶縁性に優れた高分子製パイプ４の表面にガ
ラスやポリエステルなどの電気絶縁性に優れた絶縁性繊
維11を編組して形成した繊維補強パイプ９を用いても同
様の効果が得られる。

また、含浸する樹脂としては、樹脂だけでもよいし、
亀裂の発生し難いガラス繊維、シリカ，アルミナなどの
充填材入りの樹脂でもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、巻回された電気
絶縁線輪の近傍に、冷却媒体を流すための可撓性および
絶縁性を有する高分子製パイプを巻回したものを型に入
れ、パイプ内を除いた空隙部に樹脂を注入し、硬化する
ことによって一体化した電磁石用コイルであるため、導
体の抵抗損による発熱を水，油などの冷却媒体をパイプ
に通すことによって、例え非常に細い線、あるいは撚線
を導体に使用しても容易に冷却することができる。また
電気絶縁性を有する高分子製パイプを用いたので渦電流
損の発生はない。さらに電気絶縁線輪を樹脂で固定する
ため磁場の変動がなく、寸法精度が高く磁場精度の高い
電磁石を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁石用コイルの製造方法の一実
施例を説明するための断面図、第２図は本発明に用いる
高分子製パイプの一例である２重パイプの断面図、第３
図は本発明に用いる高分子製パイプの一例である繊維を
編組された繊維補強パイプ、第４図は絶縁導体を絶縁板
に接着する工程を説明するための説明図、第５図は絶縁
板に接着された絶縁導体を示す図、第６図は本発明方法
により出来上がった電磁石の断面図、第７図は従来強制
冷却形コイルに用いられていた中空導体を示す断面図で
ある。 １……導体、２……中空部、３……電気絶縁線輪、 ４……高分子製パイプ、５……パイプ内、６……樹脂、 ７……冷却媒体、８……２重パイプ、 ９……繊維補強パイプ、10……チューブ、 11……絶縁性繊維、12……絶縁導体、13……溝、 14……鋼鉄製巻型、15……絶縁板、16……当板、17……
樹脂、 18……ガラスクロスとエポキシ樹脂から成るFRP

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻回された電気絶縁線輪の近傍に、可撓
   性、電気絶縁性および冷媒流路形成用の中空部を有する
   高分子製パイプを巻回したのち、これを型に入れ前記パ
   イプ内を除いた空隙部に樹脂を注入し、硬化することに
   よって一体化することを特徴とする電磁石用コイルの製
   造方法。
2. 【請求項２】高分子製パイプとして、樹脂とは接着しな
   い材質のパイプを用いたことを特徴とする請求項１記載
   の電磁石用コイルの製造方法。
3. 【請求項３】巻回された電気絶縁線輪の近傍に、互いに
   接着していない可撓性および電気絶縁性を有する２本の
   高分子製パイプを冷媒流路形成用の中空部を形成するよ
   うに重ね合わせた２重パイプを巻回したのち、これを型
   に入れ前記パイプ内を除いた空隙部に樹脂を注入し、硬
   化することによって一体化することを特徴とする電磁石
   用コイルの製造方法。
4. 【請求項４】巻回された電気絶縁線輪の近傍に、可撓
   性、電気絶縁性および冷媒流路形成用の中空部を有する
   高分子製パイプの表面に電気絶縁性を有する繊維で補強
   した繊維補強パイプを巻回したのち、これを型に入れ前
   記パイプ内を除いた空隙部に樹脂を注入し、硬化するこ
   とによって一体化することを特徴とする電磁石用コイル
   の製造方法。