JP2736162B2 - モールドコイルの硬化方法及びその硬化装置 - 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、型内にコイルを配置した後、型内にレジン
を注入し、このレジンを加熱して硬化させるモールドコ
イルの硬化方法及びその硬化装置に関する。

（従来の技術） 例えば変圧器或いは回転電機用のモールドコイルは、
型内にコイルを配置した後、型内にレジンを注入し、こ
のレジンを加熱して硬化させて製造される。この場合、
硬化が完了したレジンの内部に残留する応力を少なくす
るために、従来より、コイルに電流の流して発熱させる
ことにより、レジンを中心部分から加熱して硬化させる
ようにしている。

加えて、本出願人は、コイルの端子間電圧値及びコイ
ルを流れる電流の電流値を検出し、これら検出値に基づ
いてコイルの抵抗値からその温度を算出し、その温度に
応じてレジンの加熱を制御する構成を考えている。この
構成によれば、加熱中のコイルの温度即ちレジンの温度
を検出して、この温度に応じてきめの細かい加熱制御を
行なうので、加熱の無駄を防止できる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、レジンは加熱されてその温度が設定温度を
超えると、急速に硬化が進行する性質がある。これは、
レジン自身が硬化するときに熱を発生するため、その硬
化熱によりレジンの温度が更に高くなって硬化が一層促
進されるからである。そこで、レジンの温度を検出し
て、この温度が設定温度を超えないように制御してい
る。

しかし、上記従来構成では、レジンの温度を検出する
といっても、実際にはコイルの温度、より正確にはコイ
ルの平均温度を検出しているだけである。このため、コ
イルの平均温度が設定温度を超えないように加熱制御し
たとしても、レジンは部分的には設定温度を超えてしま
い、その部分が急速に硬化することがあった。このよう
な場合、レジンは部分的に硬化が進行するため、残留応
力が増大して、モールドコイルの品質が低下することが
ある。

そこで、本発明の目的は、残留応力を減少できて、モ
ールドコイルの品質を向上できるモールドコイルの硬化
方法及びその硬化装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のモールドコイルの硬化方法は、型内にコイル
を配置し、前記型内にレジンを注入し、前記コイルに電
流を流して発熱させることにより前記レジンを加熱して
硬化させる方法において、前記コイルの端子間電圧値及
びコイルを流れる電流の電極値並びに前記型の温度を検
出し、それらの検出値に基づいて前記レジンの最高温度
を判断し、このレジンの最高温度が設定温度を超えない
ように前記レジンの加熱を制御するようにしたところに
特徴を有する。

本発明のモールドコイルの硬化装置は、型内にコイル
を配置し、前記型内にレジンを注入し、前記コイルに電
流を流して発熱させることにより前記レジンを加熱して
硬化させるための装置において、前記コイルの端子間電
圧値を検出する電圧検出手段を設けると共に、前記コイ
ルを流れる電流の電流値を検出する電流検出手段を設
け、前記型の温度を検出する温度検出手段を設け、前記
電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記温度検出手段
からの各検出値に基づいて前記レジンの最高温度を判断
する最高温度判断手段を設け、そして、前記レジンの最
高温度が設定温度を超えないように前記レジンの加熱を
制御する加熱制御手段を設けたところに特徴を有する。

（作用） コイルの温度即ちレジンの中心部の温度と、型の温度
即ちレジンの表面部の温度がわかると、モールドコイル
のビルド方向（半径方向）の温度分布がわかる。また、
レジンの表面部の温度についても、モールドコイルの軸
方向の温度分布がわかっている。従って、型の温度を検
出することによりレジンの表面部の最高温度を検出する
と共に、コイルの端子間電圧値及びコイルを流れる電流
の電流値を検出することによりコイルの温度を検出すれ
ば、レジンの最高温度を正確に推定することができる。
本発明は、このような事情に着目してなされたものであ
る。

即ち、上記手段によれば、コイルに電流を流して発熱
させてレジンを加熱させるとき、コイルの端子間電圧値
及びコイルを流れる電流の電流値並びに型の温度を検出
し、それらの検出値に基づいてレジンの最高温度を正確
に判断し、このレジンの最高温度が設定温度を超えない
ようにレジンの加熱を制御する。このため、従来とは異
なり、レジンが部分的に設定温度を超えてその硬化が急
速に進行するということがなくなる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき図面を参照しながら説
明する。

まず第１図において、型１内には電気機器である例え
ば変圧器或いは回転電機用のコイル２が配置されてい
る。この型１内にレジン３が注入される。上記コイル２
から導出された口出し線４及び５は、型１の側壁部の上
下に貫通状に配設された口出し端子６及び７に接続され
ている。上記口出し端子６及び７には、整流装置８及び
電力調節器９を介して電源10が接続されている。この電
力調節器９は、例えばサイリスタを逆並列接続して構成
されており、電源10からの交流電力を位相制御して整流
装置８の入力電力を調節し、もってコイル２に流す電流
の大きさを制御してコイル２の発熱出力を調節するよう
になっている。上記整流装置８には、リップルを少なく
するためのフィルター等が内蔵されている。

ここで、上記口出し端子６及び７には、分圧器を備え
た電圧検出手段11が上記整流装置８と並列に接続されて
いる。この電圧検出手段11は、コイル２の端子間電圧を
検出してその電圧値に対応する電圧検出信号を出力す
る。また、コイル２の通電路には、変流器を備えた電流
検出手段12が介在されている。この電流検出手段12は、
コイル２を流れる電流を検出してその電流値に対応する
電流検出信号を出力する。そして、型１の外周部のうち
軸方向（第１図中上下方向）の上から1/3程度の位置
に、サーミスタ等の温度センサからなる温度検出手段13
が設けられている。この温度検出手段13は、型１の温度
を検出してその温度に対応する温度検出信号を出力す
る。

ここで、第２図（ａ）に示すように、コイル２が例え
ば４個の分割コイル2aから構成されている場合、レジン
３の表面温度の軸方向の分布は実験によれば第２図
（ｂ）で示すようになっている。この温度分布から、レ
ジン３の表面の最高温度t1は軸方向の上から1/3程度の
位置であることがわかる。従って、上述したように温度
検出手段13を配設すれば、温度検出手段13からレジン３
の表面の最高温度t1が検出されるようになっている。

さて、上記電圧検出手段11、電流検出手段12及び温度
検出手段13からの各検出信号は、インターフェース回路
14を介してマイクロコンピュータ15へ与えられる。この
マイクロコンピュータ15は、最高温度判断手段及び加熱
制御手段の各機能を有している。上記マイクロコンピュ
ータ15は、上記電圧検出信号及び電流検出信号を受けて
コイル２の抵抗値を算出し、この抵抗値からコイル２の
材質に応じた所定の温度換算式に従ってコイル２の温度
（平均温度）を算出するようになっている。尚、コイル
２の材質が例えば銅とアルミニウムの場合について温度
換算式を下記に示す。

銅の場合 ta＝（R/R0）（234.5＋t0）−234.5 アルミニウムの場合 ta＝（R/R0）（225＋t0）−225 但し、R0はコイル２が初期温度t0のときのコイル２の
初期抵抗値、taはコイル２の抵抗値がＲになったときの
コイル２の温度である。

そして、マイクロコンピュータ15は、上記したコイル
２の温度taと温度検出手段13からのレジン３表面の最高
温度t1とに基づいて、レジン３の最高温度t maxを判断
するようになっている。この場合、第３図に示すよう
に、コイル２の温度taとレジン３表面の最高温度t1とが
わかると、モールドコイルのビルド方向の温度分布がほ
ぼ決まり、レジン３の最高温度t maxを正確に推測する
ことができる。

また、マイクロコンピュータ15は、インターフェース
回路16を介して制御信号を温度表示装置17及び温度記録
装置18へ与え、これら温度表示装置17及び温度記録装置
18に上述のように算出したコイル２の温度ta、レジン３
表面の最高温度t1及びレジン３の最高温度t maxを表示
及び記録するようになっている。更に、マイクロコンピ
ュータ15は、インターフェース回路16を介して制御信号
を前起電力調節器９に与え、この電力調節器９によりコ
イル２の発熱出力を調節する。そして、マイクロコンピ
ュータ15は、後述するようにしてレジン３が硬化終了し
たとき、インターフェース回路16を介して制御信号を表
示ランプ19に与え、この表示ランプ19を点灯させて硬化
終了を報知するようになっている。

次に、上記構成の作用を説明する。

まず、型１内に収容する前のコイル２について、その
コイル２が置かれてあった場所の雰囲気温度を図示しな
い温度センサにより検出し、この温度をコイル２の初期
温度t0として記憶する。続いて、コイル２を型１内に収
容し、コイル２に電源９から電力調節器９及び整流装置
８を介して電流を流す。この収容直後に、電圧検出手段
11及び電流検出手段12によりコイル２の端子間電圧値と
コイル２に流れる電流の電流値とを検出し、それらによ
ってコイル２の初期抵抗値R0を算出して記憶する。この
後、型１内にレジン３を注入し、引き続いてコイル２に
電流の流すことにより、コイル２を発熱させてレジン３
の加熱硬化を開始する。この加熱開始後は、１〜５分お
きにコイル２の端子間電圧値とコイル２に流れる電流の
電流値とによってコイル２の抵抗値Ｒを算出し、この抵
抗値Ｒとコイル２の材質に合った温度換算式によりコイ
ル２の温度taを算出する。これと共に、コイル２の温度
taと温度検出手段13からのレジン３表面の最高温度t1と
に基づいて、レジン３の最高温度t maxを判断する。こ
の場合、加熱し始めた初期状態では、コイル２の温度と
レジン３の温度はほぼ同じように上昇する。尚、コイル
２の材質については、硬化開始時に作業者がマイクロコ
ンピュータ15に設定する。また、コイル２の温度ta、レ
ジン３表面の最高温度t1及びレジン３の最高温度t max
は温度表示装置17に表示されると共に温度記録装置18に
記録される。そして、レジン３の最高温度t maxが設定
温度を超えないように、電力調節器９によりコイル２の
発熱出力を調節すると共に、予めレジン３の量に応じて
設定された設定時間が経過するまで加熱を続ける。この
後、レジン３の硬化が終了すると、硬化終了を表示ラン
プ19を点灯して作業者に報知する。

このような構成の本実施例によれば、コイル２にレジ
ン３加熱用の電流を流し、そのコイル２の端子間電圧値
及びコイル２を流れる電流の電流値並びに型１の温度を
検出し、それらの検出値に基づいてレジン３の最高温度
t maxを判断し、このレジン３の最高温度t maxが設定温
度を超えないようにレジン３の加熱を制御している。こ
のため、従来とは異なり、レジンが部分的に設定温度を
超えてその硬化が急速に進行するということを確実に防
止できる。従って、硬化完了したモールドコイルに残留
する応力を減少できて、モールドコイルの品質を向上で
きる。

尚、上記実施例では、交流電力の電源11に電力調節器
10を接続し、整流装置８で直流電力に変換する構成を用
いたが、これに代えて、可変直流電源を用いても良い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、コイルに電
流を流して発熱させてレジンを加熱させるとき、コイル
の端子間電圧値及びコイルを流れる電流の電流値並びに
型の温度を検出し、それらの検出値に基づいてレジンの
最高温度を正確に判断し、このレジンの最高温度が設定
温度を超えないようにレジンの加熱を制御する構成とし
たので、レジンが部分的に設定温度を超えてその硬化が
急速に進行するということがなくなり、残留応力を減少
できて、モールドコイルの品質を向上できるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は電気的
構成図、第２図（ａ）及び（ｂ）はモールドコイルの縦
断面図及びモールドコイルの表面温度の軸方向の分布を
示すグラフ、第３図はモールドコイルのビルド方向の温
度分布を示すグラフである。 図面中、１は型、２はコイル、３はレジン、11は電圧検
出手段、12は電流検出手段、13は温度検出手段、15はマ
イクロコンピュータ（最高温度判断手段、加熱制御手
段）を示す。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】型内にコイルを配置し、前記型内にレジン
   を注入し、前記コイルに電流を流して発熱させることに
   より前記レジンを加熱して硬化させる方法において、前
   記コイルの端子間電圧値及びコイルを流れる電流の電流
   値並びに前記型の温度を検出し、それらの検出値に基づ
   いて前記レジンの最高温度を判断し、このレジンの最高
   温度が設定温度を超えないように前記レジンの加熱を制
   御するようにしたことを特徴とするモールドコイルの硬
   化方法。
2. 【請求項２】型内にコイルを配置し、前記型内にレジン
   を注入し、前記コイルに電流を流して発熱させることに
   より前記レジンを加熱して硬化させるための装置におい
   て、前記コイルの端子間電圧値を検出する電圧検出手段
   と、前記コイルを流れる電流の電流値を検出する電流検
   出手段と、前記型の温度を検出する温度検出手段と、前
   記電圧検出手段、前記電流検出手段及び前記温度検出手
   段からの各検出値に基づいて前記レジンの最高温度を判
   断する最高温度判断手段と、前記レジンの最高温度が設
   定温度を超えないように前記レジンの加熱を制御する加
   熱制御手段とを設けたことを特徴とするモールドコイル
   の硬化装置。