JP2825368B2 - 電気機器用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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一次コイルおよび二次コ
イルで構成された変圧器コイルを型内に配置した後、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
変圧器用モールドコイルの硬化方法及びその硬化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】電気機器、例えば変圧器のモールドコイ
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、型内に注入したレジンを硬化させるに際しては、
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、レジンの中心部から硬化させることが望まし
い。そこで従来より、加熱炉内に型を収容してレジンを
外側から加熱すると共に、コイルに電流を流して発熱さ
せることにより、レジンをその中心部から加熱して硬化
させたり、或いは、加熱炉を使用せずにコイルに電流を
流すことのみにより加熱硬化させたりしている。

【０００３】一方、レジンはその温度が所定温度まで上
昇すると硬化を開始し、この硬化開始時点からレジンの
量に応じて設定された時間、加熱を続けることにより、
硬化が完了することがわかっている。このため、従来構
成においては、型の表面に熱電対を貼着けて型の表面温
度を検出したり、または、加熱炉内の空気温度を検出し
たりすることにより、レジンの硬化開始温度を検出し、
もって無駄な加熱を行わないようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、型の表面温度または加熱炉内の空気温度を
検出するといった間接的検出であるため、レジンの温度
を正確に検出することができなかった。このため、レジ
ンの硬化開始時点の検出が不正確になることから、未硬
化状態で加熱停止する誤りを防止するには、加熱時間を
長めに設定しなければならなかった。従って、無駄な加
熱を行ってしまうと共に、加熱硬化に要する時間が長く
なるという問題があった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、レジンの硬化開
始時点を正確に検出でき、加熱の無駄を防止できると共
に、加熱硬化に要する時間を短縮できる電気機器用モー
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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電気器機用モー
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、加熱電流に交流を採用し、前記コイルの端子
間電圧値、流れる電流の値及びその電圧と電流の相差角
に基づいて前記コイルの温度を検出し、その温度に応じ
て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。

【０００７】また、本発明の電気機器用モールドコイル
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ものにお
いて、前記コイルの端子間電圧値、コイルを流れる電流
の値及びその電圧と電流の相差角に基づいて前記コイル
の温度を検出する温度検出手段を設けると共に、この温
度検出手段からの検出出力に応じて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。

【０００８】

【作用】コイルによりレジンを加熱し始めた初期状態で
は、コイルの温度とレジンの温度はほぼ同じように上昇
する。また、コイルの材質が定まっていれば、温度と抵
抗率との間に一義的な関係がある。このため、レジンの
温度は、そのレジン中に埋設されるコイルの抵抗値から
正確に推測できる。コイルに交流を流した場合、コイル
の抵抗値が変化すると力率ｃｏｓθが変化する。交流で
は電圧と電流の値から直接、抵抗値が求められないの
で、この力率ｃｏｓθの値をパラメータとして使用した
ところに特徴がある。

【０００９】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し始めたとき、コイルの
端子間電圧値、コイルに流れる電流値およびその電圧及
び電流の相差角θに基づいてコイルの温度を検出してい
るから、レジンの温度ひいてはその硬化開始時点が正確
にわかる。そしてこの検出したコイルの温度に応じてレ
ジンの硬化開始時点からレジンの加熱時間を制御するこ
とにより、レジンの加熱時間を長めに設定しなければな
らない従来とは異なり、レジンが硬化したところで速や
かに加熱が停止される。このため、加熱の無駄がなくな
ると共に加熱硬化に要する時間が短くなる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例につき図面を参
照しながら説明する。図１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４ａ及び４ｂは、型
１の上壁部に貫通状に配設された貫通ブッシング５及び
６に接続されている。上記ブッシング５及び６には電力
調節器７を介して交流電源８が接続されている。この電
力調節器７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８からの交流電力を位相制御してコイ
ル２に流す電流の大きさを調節し、コイル２の発熱出力
を調節する。上記電力調節器７には出力の高調波を抑制
するためのフィルター等が内蔵されている。

【００１１】ここで、９は計器用変圧器等の電圧検出要
素で、これはコイル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。１０は変流器を
備えた電流検出要素で、これはコイル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。上記電圧検出要素９及び電流検出要素１０からの各
検出信号はインターフェース回路１１を介してマイクロ
コンピュータ１２へ与えられる。このマイクロコンピュ
ータ１２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Ｒ、リアクタンス値ωＬ及び電圧と
電流の相差角θを算出し、これらの値からコイル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
ば銅とアルミニュウムの場合について温度換算式を下記
に示す。銅の場合 アルミニュウムの場合

【００１２】但し、Ｒ_o はコイル２が初期温度ｔ_o のと
きのコイル２の初期抵抗値、ωＬはコイル２のリアクタ
ンス値であり、θは温度がｔに上昇したときのコイル２
に流れる電流とその端子間電圧との相差角である。

【００１３】上記マイクロコンピュータ１２、電圧検出
要素９、電流検出要素１０、電力調節器７及び交流電源
８等により、コイル２の温度を検出する温度検出手段１
３が構成されている。また、マイクロコンピュータ１２
は、インターフェース回路１４を介して制御信号を温度
表示装置１５及び温度記録計１６に与え、これら温度表
示装置１５及び温度記録計１６に上述のように算出した
コイル２の温度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１２は加熱制御手段として
の機能を有しており、インターフェース回路１４を介し
て制御信号を前記電力調節器７に与え、この電力調節器
７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１２は後述するように、レジン３が硬化
終了したとき、インターフェース回路１４を介して制御
信号を表示ランプ１７に与え、この表示ランプ１７を点
灯させて硬化終了を報告するようになっている。次に上
記構成の作用を説明する。

【００１４】まず、注型するためにコイル２を収容した
型１の温度を図示しない温度センサーにより検出し、こ
の温度をコイル２の初期温度ｔｏとして記憶する。続い
てコイル２に交流電源８から電力調節器７を介して電流
を流す。この電流を流した直後に電圧検出要素９及び電
流検出要素１０によりコイル２の端子間電圧値、コイル
２に流れる電流の値及び端子間電圧値と電流値の相差角
θを検出し、それらによってコイル２の初期抵抗値Ｒｏ
及びコイル２のリアクタンスωＬ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に電流を流すことにより、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１００〜
３００ｍＳ間隔でコイル２の端子間電圧値、コイル２に
流れる電流値及び上記電圧と電流の相差角θからコイル
２の材質に合った温度換算式によりコイル２の温度ｔを
換算する。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。

【００１５】尚、コイル２の材質については加熱開始前
に作業者がマイクロコンピュータ１２に入力する。また
算出したコイル２の温度ｔは温度表示装置１５に表示さ
れると共に温度記録計１６に記録される。そしてレジン
３が硬化を開始する所定温度、即ちコイル２の検出温度
ｔが所定温度にまで上昇した際には、電力調節器７によ
りコイル２の発熱出力を低下させると共に、予め設定さ
れた設定時間が経過するまで加熱を続ける。これにより
レジン３の硬化が終了するものであり、硬化終了を表示
ランプ１７を点灯して作業者に報知する。

【００１６】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の加熱用の電流を流し、そのコイル２の
端子間電圧値、コイル２を流れる電流値及び電圧と電流
の相差角に基づいてコイルの温度を検出しているから、
コイル２の温度ひいてはレジン３の硬化開始時点を正確
に知ることができる。そして、このように正確に検出し
たコイル２の温度に応じてレジン３の温度および加熱時
間を制御するので、未硬化状態で加熱停止する誤りを防
止するために加熱時間を長めに設定していた従来とは異
なり、レジン３の硬化終了時点を正確に検出でき、従っ
て、その硬化したところで速やかに加熱が停止されるよ
うになる。このため、加熱の無駄を防止できると共に、
加熱硬化に要する時間を短くできる。特に、コイルの大
きさがかなり大きい場合、即ちレジン量がかなり多い場
合には、コイルの温度が所定の温度に達するまでに長時
間かかることがある。このような場合、従来において
は、型の表面温度または加熱炉内の空気温度を検出する
のであるから、レジンの温度を正確に検出できない、即
ちレジンの硬化開始時点を正確に検出できないために、
加熱時間を極端に長くしてレジンが未硬化になることを
防止しており、加熱の無駄が多く且つ加熱硬化に要する
時間も非常に長かった。これに対して、本実施例ではレ
ジン３の硬化開始時点を正確に検出できるから、その後
はレジンの硬化開始時点から予め設定された時間だけ加
熱制御すれば良い。従って、コイルの大きさ即ちレジン
量の多少にかかわらず、レジンの硬化したところで速や
かに加熱を停止できるため、特にコイルが大きいときに
顕著な効果を発揮する。

【００１７】図２は本発明の第２の実施例を示すもの
で、一次、二次コイルを一緒にモールドする場合であ
る。図２において、１８は二次コイル、１９は一次コイ
ル２と二次コイル１８を磁気結合させる鉄心、２０ａ，
２０ｂは二次コイル１８の口出し線，２１，２２は二次
コイル１８の口出し用貫通ブッシングである。この場合
には二次コイル１８を予め型１の外側で短絡線２３によ
り短絡しておき、ブッシング５，６から交流電圧を電源
８および電力調節器７を介して印加する。電源８側から
みれば、一箇のコイルに印加しており、第１の実施例と
まったく同様の作用および制御を行わせることができ
る。

【００１８】特に図２の方法は変流器のように一般に電
流定格の大きい一次コイルを短絡し二次コイル側から励
磁して加熱することにより、一次コイルも発熱して電力
調節器７および電源８を小形，安価にすることができ
る。尚、一般の変圧器で一次，二次コイルを同時にモー
ルドする場合にも適用できる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかなよう
に、コイルの端子間電圧値、コイルを流れる電流値及び
電圧と電流の相差角からコイルの温度を検出し、その温
度に応じて前記レジンの加熱を制御する構成としたの
で、レジンの硬化開始時点を正確に検出でき、加熱の無
駄を防止できると共に加熱硬化に要する時間を短縮でき
るという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施例を示す電気的構成
図である。

【図２】図２は本発明の第２の実施例を示す第１図相当
図である。

【符号の説明】

１は型，２はコイル，３はレジン，１２はマイクロコン
ピュータ（加熱制御手段），１３は温度検出手段を示
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、前記コイルに交流の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、コイルを流れる電
   流の値及びその電圧と電流の相差角に基ずいて前記コイ
   ルの温度を検出し、その温度に応じて前記レジンの加熱
   を制御するようにしたことを特徴とする電気機器用モー
   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、前記コイルに交流の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
   ものにおいて、前記コイルの端子間電圧値、コイルを流
   れる電流値及びその電圧と電流の相差角に基づいて前記
   コイルの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出
   手段からの検出出力に応じて前記レジンの加熱を制御す
   る加熱制御とを設けたことを特徴とする電気機器用モー
   ルドコイルの硬化装置。