JP3052673B2

JP3052673B2 - モールドコイル

Info

Publication number: JP3052673B2
Application number: JP5150110A
Authority: JP
Inventors: 慶滋福士
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH0714737A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子材料の成型方法
に係わり、特に、エポキシレジンなどの熱硬化性樹脂を
用いて、内部に導体巻線を有する場合のモールドコイル
に関する。

【０００２】

【従来の技術】巻線をエポキシレジンなどでモールドし
たモールドコイルは、絶縁性能や機械的特性に優れ且つ
耐湿性能も優れているため、広く電力機器に用いられて
いる。特に高電圧が課電されるものなど高性能を要求さ
れる機器に適している。このようなモールドコイルは、
通常、金型の中にコイル導体をセットした後、エポキシ
レジンなどの熱硬化性レジンを注入し、加熱硬化して成
型される。このような場合、小型品あるいは比較的大き
な絶縁厚みのばらつきを許容するものを除いては、金型
とコイル導体との間には適宜の個数のスペーサを設け、
所定の絶縁厚みを確保するのが普通であり、特に正確な
絶縁厚みの確保が要求されるものではスペーサの使用が
必須であった。しかし、このようなスペーサを用いる方
法では、スペーサ界面に剥離などの欠陥が生じ、絶縁特
性など種々の特性の低下が生じる欠点が有った。そのた
め、特公昭58−42609 号公報に記載されているようにス
ペーサの形状や材質の工夫がなされてきた。また、特開
平4−239704 号公報に記載されているように金型との接
触部に補強材を配したり、スペーサ界面の処理をするな
どの対策も為されてきた。しかし、このような方法によ
っても、より短時間での成型をしようとする場合には完
全な対策とは成り得なかった。また、このようなスペー
サを取り付ける方法では、取り付けのための作業が不可
避であり、作業工程が増えるという欠点も有った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
技術で述べたスペーサに関する欠点を根本的に解決する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、従来技術に
おける欠陥の発生が、既に固化しているスペーサ材を用
いていることに起因していることに注目し、導体コイル
を所定の位置に固定しながらも、注入レジンの硬化時点
では、このようなスペーサが無い状態にすることで目的
の達成を図った。そのための手段は、樹脂温度よりも金
型温度を高く設定し、注入口よりも遠い部分から注入口
に向かって硬化反応を進展させるようにするとともに、
注入口より加圧して、硬化の際に生じるレジンの収縮分
を注入口側からの新たなレジンで補うように工夫された
金型及び装置を用いるとともに、この金型に複数個の可
動支持棒を設けた。初期にはこれを用いてコイル導体を
所定の位置に固定するが、レジン硬化の進展に合わせ
て、この支持棒を所定の位置まで順次引き抜きながら硬
化させるようにした。

【０００５】

【作用】このようにすると、欠陥の発生が懸念されるレ
ジン硬化時点ではスペーサの無い状態にすることが可能
であるため、従来技術で述べたスペーサ周囲の欠陥の発
生は皆無となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明を図面を用いて具体的に説明す
る。本発明は、いかなる形のコイル導体に対しても適用
可能と考えられるが、ここでは円形のコイルを例に説明
を進める。図１はコイル導体を含む成型品に適用した本
発明の一実施例である。図２は、その側面側から見た横
断面図である。図において金型１は左右に二分割され、
その中にコイル導体２がセットされる。金型の下部には
注入口４が設けられ、加圧タンク６から配管７を通じて
液状のレジン１０が注入される。加圧タンクへの加圧力
は、通常、２〜５気圧程度が選ばれる。液状レジン１０
は、通常、加圧タンクに投入される前に減圧脱泡が行わ
れ、ボイドの発生の原因になる混入気体が取り除かれ
る。金型の上部には脱気口５が設けられ、金型空洞内に
残留した空気はレジンの流入に伴って、ここからが追い
出される。金型の両側には金型の温度をコントロールす
るための熱板３が取り付けられる。これは、場合によっ
ては、金型内にヒータを直接埋め込むこともできる。コ
イル導体は上下方向に設けられた複数の可動支持棒８ａ
〜８ｆによって所定の位置に固定される。それぞれの可
動支持棒には、レジンの硬化進展に合わせて可動支持棒
の出し入れを行うための駆動装置９が取り付けられる。
コイル導体の装填は、図のように立てた状態で行っても
良いが、一旦、金型全体を９０度傾け（この状態では、
注入口に配管は接続されていない）コイル導体を平な状
態でセットした後、再度、もとの状態に回転しても良
い。本発明をより望ましく稼動させるには、金型内の複
数の位置にレジンの硬化モニタセンサ１１を設けるのが
良い。このセンサ出力を計測リード線１２で計測制御装
置１３に送り、刻々変わるレジンの硬化進展に同調させ
て、駆動装置９への制御信号を送ることができ、より適
格な制御が可能となる。レジンの硬化モニタ情報は、硬
化反応に伴うレジン温度の変化，誘電特性の変化などを
利用することができ、それぞれ熱電対，誘電特性測定用
電極などを取り付けることでモニタが可能となる。しか
し、１１，１２は必ずしも必要では無く、金型温度とレ
ジン特性から予想される時間的な硬化進展に合わせて、
可動支持棒を時間制御しても、大略対応できる。

【０００７】本発明の動作を図３を用いて説明する。す
べての可動支持棒を金型内に押し出して、コイル導体を
金型の所定の位置に固定する。金型温度が所定の値（レ
ジン温度に比較し、十分高い温度にする）に達していれ
ば、注入口よりレジンを押し込み。金型内を液状のレジ
ンで満たす。その様子が図３の(ａ)である。金型空洞内
がレジンで満たされるとコイル導体には浮力が作用する
ため、コイル導体を支持する力は少なくて済むため、ま
ず上部の支持棒８ａ及び８ｄを引き抜く。この状態で
は、上部のレジンの硬化反応も進んでいないことから粘
度も低く、支持棒の体積に相当するレジンが注入口から
容易に補給される。これが（ｂ）の状態である。逆に言
うと、レジンが硬化する時間に対し、十分前に８ａ，８
ｄを引き抜く必要が有る。注入の際、注入口から流入し
た液状レジンは、高温の金型に接し、熱をもらいながら
上昇するため、注入口側の下部に比較し、上部は高温に
なる。そのため、レジンの硬化は上部から開始し、下方
に向かって進行する。上部のレジンが硬化する時間に達
した時あるいは上部のレジン硬化モニタセンサがレジン
の硬化を検知した時、中間の可動支持棒８ｂ及び８ｅを
開放する。これが(ｃ)の状態である。この状態では上部
の硬化レジン２０が、コイル導体を固定しているため、
中間の可動支持棒の支持力が無くなっても、コイルの位
置ずれが生じることは無い。中間の可動支持棒に対応し
た体積のレジンが注入口から供給されるのは前記と同様
である。さらにレジン硬化が進展し、（ｄ）の状態に達
したならば下部の可動支持棒８ｃ及び８ｆを開く。上部
及び中間部の硬化レジン２０がコイル導体を固定してい
るため、コイル導体の位置ずれは生じない。このように
して、最終的には図３(ｅ)の様に全くスペーサの無いモ
ールドコイルが成型される。このような可動支持棒の動
きは、レジン硬化モニタセンサ１１，計測制御装置１３
及びリモートコントロール可能な可動支持棒の駆動装置
９により自動的に行うことができる。

【０００８】以上の方法によれば、原理的にはスペーサ
を用いないモールドコイルの成型が可能となる。しか
し、図１，図２の基本構成では可動支持棒の動きに伴っ
て、金型と可動支持棒との隙間に液状レジンが侵入，固
化する懸念が有る。そうなると可動支持棒は動かなくな
ってしまう。本発明を大量生産技術として活用するに
は、この問題を解決する必要が有る。

【０００９】以下、この問題の解決技術について説明す
る。図４は、この問題を解決するための一手段を示して
いる。その要点は、可動支持棒８と金型１との間にコー
ン状ゴムシートのシール層３０を設け、液状レジン１０
が問題の個所に流入できないようにしたことに有る。こ
のゴムシール３０は、図示はしていないが、適宜分割さ
れた金型に、はさみ込むように取り付けられる。このよ
うにすれば、可動支持棒と金型との隙間へのレジンの流
入は防止できるが、実際の液状レジン１０には数気圧の
圧力が加えられているため、ゴムシールが可動支持棒に
過度に押し付けられ、引き戻しができない懸念も残る。
そのため、図４ではもう一つの工夫を行った。すなわ
ち、図にも示されるように可動支持棒の中心軸に孔を明
け、その孔を通じてゴムシール３０と金型１との間に油
３１を送りこむようにした。３１は油である必要はなく
適当な粘度を有し温度に耐えられる液体であれば良い。
この油には、図示しない部分で、液状レジンに加えられ
る圧力と同圧力が加えられる。このようにするとゴムシ
ールの両側が同圧力になるため、可動支持棒に押し付け
られ動かなくなることが防止できる。図５は、可動支持
棒８が引き戻された状態を示している。この時は、可動
支持棒が引き戻されると同時に油３１も吸い出される。
３２は、油３１の漏れを防止するためのＯリングであ
る。

【００１０】図６は同様の問題に対する他の解決手段を
示したもので、図５のゴムシートの代わりにべローズを
使用した場合である。可動支持棒８の先端と金型との間
に金属性のべローズ４０が設けられる。金型との接続
は、溶接するなどして容易にできる。この場合は、金属
べローズの剛性がゴムシートに比較して高いため、金属
べローズの外側に油を送り込む必要は必ずしも無い。金
属べローズの伸縮部は、その形状に硬化レジンが食い込
んで除去できなくならないよう適当な形状とする必要が
有る。

【００１１】図７は、同様の問題をより簡便な方法で解
決しようとするもので、可動支持棒８の表面にグリース
状の離型剤５０を塗布した場合の例である。可動支持棒
と金型との隙間にも同じ離型剤が処理される。このよう
にすると可動支持棒が引き戻される際には、グリース状
離型剤５０が支持棒と金型との間を塞ぐ役目をするため
隙間部に液状レジンが侵入するのが防止できる。但し、
この場合は余分なグリース状離型剤が可動支持棒周辺の
金型でかき取られて可動支持棒の付けね部分に溜ってし
まう。そのため、その部分には金型凹部５１を設けて、
かき取られたグリース状離型剤をそこに溜め、レジン硬
化後に削り取る必要が有る。

【００１２】このように、図１ないし図３で説明した可
動支持棒を用いてのスペーサレス成型の基本技術と図５
ないし図７を用いて説明した可動支持棒と金型との隙間
部へのレジン侵入防止技術を組み合わせれば、スペーサ
を用いないモールドコイルの成型が可能となる。

【００１３】これまでの説明は、エポキシ樹脂を用い、
且つ、コイル導体を有する場合を例に説明したが、他の
熱硬化性樹脂を用いた場合でもあるいはコイル導体以外
のインサートを有する場合などでも本発明が適用でき
る。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、スペーサを用いない成
型が可能であることから、欠陥の発生の無い成型が可能
となり、信頼性の高いコイル及びその製造装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図。

【図２】図１の横断面図。

【図３】本発明の動作を示す説明図。

【図４】本発明の第二の実施例を示す縦断面図。

【図５】本発明の第二の実施例を示す縦断面図。

【図６】本発明の第三の実施例を示す縦断面図。

【図７】本発明の第三の実施例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…金型、２…コイル導体、３…熱板、４…注入口、５
…脱気口、６…加圧タンク、７…配管、８，８ａ〜８ｆ
…可動支持棒、９…駆動装置、１０…液状レジン、１１
…レジン硬化モニタセンサ、１２…計測リード線、１３
…計測制御装置、１４…信号線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】昇温された金型内に、導体を巻回したコイ
ル導体のインサートを装填し、熱硬化性レジンを注入
し、前記熱硬化性レジンに圧力を加えながら硬化成型さ
れるモールドコイルにおいて、前記インサートを押さえ
付けるように配置され、前記インサートの装填される金
型空洞内に出し入れ可能な、一個以上の可動支持棒を設
け、前記可動支持棒の周囲の熱硬化性レジンが液状の状態で
該可動支持棒を動かし、該可動支持棒の動きに相当する
熱硬化性レジンを補給して製作することを特徴とするモ
ールドコイル。
【請求項２】請求項１において、その金型の適宜の位置
に前記熱硬化性レジンの注入及び硬化進展をモニタする
手段を設け、このモニタ出力と連動して、前記可動支持
棒の動きを制御して製作されたモールドコイル。
【請求項３】請求項１または２において、前記可動支持
棒と前記金型との隙間を覆うように大略円形のゴム状シ
ールを設け、その大略中心に前記可動支持棒の先端が接
し、円形ゴムシールの外周側全周がレジンが漏れないよ
うに金型と気密に接合して製作されたモールドコイル。
【請求項４】請求項１または２において、前記支持棒と
前記金型との隙間を覆うように大略円形のベローズを設
け、その大略中心に前記可動支持棒の先端が接するかあ
るいは気密に接合され、前記ベローズの外周側全周がレ
ジンが漏れないように金型と気密に接合して製作された
モールドコイル。