JP3374643B2 - 樹脂モールドコイル - Google Patents

樹脂モールドコイル

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JP3374643B2
JP3374643B2 JP07175696A JP7175696A JP3374643B2 JP 3374643 B2 JP3374643 B2 JP 3374643B2 JP 07175696 A JP07175696 A JP 07175696A JP 7175696 A JP7175696 A JP 7175696A JP 3374643 B2 JP3374643 B2 JP 3374643B2
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resin
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モールド変圧器等
の静止誘導電器に用いられるモールドコイルに係わり、
特に内外周に樹脂層を形成するモールドコイルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】コイルを熱硬化性樹脂で注型してコイル
の周囲にモールド樹脂層を形成したモールドコイルは、
モールド変圧器のコイルとして広く利用されている。従
来のモールドコイルは、例えば絶縁層の補強のため内外
周絶縁材料として、ガラス繊維の単体体積当たりの密度
が高いガラス繊維不織布、あるいは、網状のガラス繊維
織布を巻線導体の内外周に配置した後、注型樹脂を注入
して、絶縁層を形成している。
【0003】また、巻線導体の内外周にガラスシートに
エポキシなどの樹脂を含浸させた樹脂性プリプレグシー
ト又は絶縁性テープを何層にも巻いて然る後、これを硬
化させることによりこれを型として兼ね、注型樹脂を流
し込んでコイルを形成する方法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】モールドコイルの製法
の1つとして、図2のように巻型を介してガラス繊維で
成形される不織布又は織布の絶縁材をコイル内外周に配
置して巻き、この絶縁材の周囲に柔軟性を有する金属板
を巻回して外型を形成し、バンドなどでコイル胴体部を
数箇所締付けた後、熱硬化性樹脂を注型し、硬化する方
法がある。この製造方法に上記従来の内外周絶縁材料を
用いた場合、樹脂を注型した時、樹脂の流動が甚だ阻害
される為、局所的に含浸不良が生じたり、コイル表面に
気泡が残るなどの不具合が起こる。すなわちコイル最内
周,最外周に配置される絶縁材料の樹脂の含浸性及び流
動性の優劣によりその外観、又は樹脂絶縁層の機械的強
度,電気的絶縁強度が左右され、機械的強度,絶縁強度
の低下を招く原因となっていた。
【0005】また、コイル内外周にガラスシートにエポ
キシなどの樹脂を含浸させた絶縁性プリプレグシートを
巻回し注型する方法は、外型が不要となるが、絶縁性プ
リプレグシートを何層にも巻かなればならず、製作時間
が長くなってしまうという問題点がある。さらに絶縁性
プリプレグシートを何層にも巻く過程でシート相互間に
空気が巻き込まれ、この空気により、放熱性が悪化した
り、絶縁層が絶縁破壊してしまう可能性があるという問
題点がある。又、プリプレグシートは、半硬化樹脂が含
浸している為、加熱硬化時に一度軟化してから硬化す
る。硬化前の軟化時にガラスシート表面から樹脂が流れ
出し、そのまま固まる為、コイル表面に凹凸ができ、外
観が劣悪となるという問題もある。そして絶縁性プリプ
レグと注型樹脂との熱膨張の差からクラックや剥離を招
く原因となっていた。
【0006】本発明は、これらの点を考慮してなされた
もので、強力な樹脂絶縁層を形成する絶縁構成を提供す
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明は、導体が巻回されたコイルとこのコイルの
内周及び外周に形成された絶縁層を備えた樹脂モールド
コイルにおいて、コイルの内周及び外周の少なくとも一
方に絶縁層確保の為、樹脂含浸性を有する絶縁材を巻回
し、その外周に予めヒートプレスされ整面処理したフル
キュアガラスクロスを配置させその内部に注型樹脂を注
型して成ることを特徴とするものである。
【0008】樹脂絶縁層の強化の為、予め不織布に樹脂
を含浸させたものをコイル内外周に配置しても良い。さ
らにコイル上下端部をパテ状樹脂で封止し注型樹脂を注
入せずにコイルをモールドしても良い。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面を参照しな
がら説明する。
【0010】本発明の第1実施例における樹脂モールド
コイルの製造方法および構成を図1,2,3により説明
する。
【0011】本実施例では図2のように巻型および金型
を兼ねる内型を用い、その外周(すなわち最終的にモー
ルドコイルの最内周となりる)に絶縁材を巻き付け内周
絶縁層となるスペースを確保した後、これに導体を巻回
し、巻線コイルを形成する。次に巻線コイルの外周(す
なわち最終的にモールドコイルの最外周となる)にも絶
縁材を巻き付け、外周絶縁層となるスペースを確保す
る。この絶縁材の周囲に柔軟性を有する金属板を巻回し
て外型を成形する。金属板は2枚用いられ、図3に示す
ように両金属板の一方の側辺をそれぞれ注型治具5の両
端の折り曲げ部と重ね合わせて万力等の押え治具6でク
ランプして固定し、コイル胴体外形に沿って金属板を巻
付け、他方の側辺を密着させて重ねあわせた後、流動性
の高い熱硬化性樹脂を円型と外型の間に注入する注型作
業を行う。
【0012】絶縁材は、樹脂層の確保の為、ある程度厚
みがあり尚且つ樹脂の含浸性が優れていなければならな
い。図1は、内外周絶縁材の一例で樹脂の含浸性が良い
ガラス不織布を巻線コイルの外周に巻付け最外周には、
ヒートプレスされ整面処理したフルキュアガラスクロス
を配置するものである。このフルキュアガラスクロス
は、ガラス繊維どうしが密に織られ樹脂が塗工され、完
全に目がつまっているものが好ましく、フルキュアガラ
スクロスを挟んで内側と外側との間に注型樹脂の流動が
無いほうがよい。その為コイル外周面は、フルキュアガ
ラスクロスの表面となる。ガラス不織布や、網状のガラ
スクロスが最外周に配置された場合、注型樹脂がコイル
表面まで流動せずにコイル表面に気泡が残ったり未含浸
部分が出来たまま硬化してしまう為、美観を損ねるだけ
でなく、コイル表面に結露などで付着した水分や塵埃な
どが凹部に入り込み、平滑な表面に比べ水分や塵埃が残
存し易く、絶縁性能の低下を招く恐れがあるが、ガラス
繊維の目がつまっているフルキュアガラスクロスを最外
周に用いれば、コイル表面に凹部が形成されることが無
くなり耐湿性,耐汚損性に優れたモールドコイルを提供
することが出来る。
【0013】また、公知例として最外周に半硬化した樹
脂をガラスクロステープあるいはシートに塗布したプリ
プレグ材を巻線コイル内外周に巻き付ける製造方法があ
るが、この場合、プリプレグ材の硬化過程において、塗
工した樹脂が温度を加えると一度軟化する為、ガラスク
ロスの繊維の間から樹脂が表面へ流れ出してくる。特に
巻付け圧力がかかるコイルコーナ部などは、その傾向が
強く、班点状に樹脂が表面へもり上がる。その為、コイ
ル表面が粗くなる為、前述と同様耐湿性,耐汚損性に劣
るコイルとなる。本実施例では、コイル最外周に配置さ
れる絶縁材はヒートプレスにより整面処理されたフルキ
ュアガラスを使用するので、注型樹脂の硬化の為にコイ
ルを加温しても表面のガラスクロスから内包している樹
脂が流れ出さず滑らかな表面状態を保ったまま、コイル
を製作することが出来る。
【0014】ガラスクロスのガラス繊維どうしの間隔は
狭ければ狭い程良い。図4に示すコイル絶縁層を模擬し
たテストサンプルを作成し、ガラス不織布と図5のよう
なさまざまな目の大きさaのガラスクロスとの組合わせ
で樹脂を注型硬化し、曲げ強度を測定した。その測定例
を図6に示す。ガラス繊維間隔aが最も小さい0.1m
mのガラスクロス(すなわち本実施例のヒートプレスし
たフルキュアガラスクロス)とガラス不織布の組合わせ
が強度が最も強く、ガラス繊維間隔が最も大きい5mm
のガラスクロスとガラス婦不織布の組合せのテストピー
スの曲げ強度に比べ40%強度上昇が認められた。この
結果からも最外周にヒートプレスしたフルキュアガラス
クロスを配置することによりコイル樹脂絶縁層の機械的
強度が上がり耐クラック性に優れたモールドコイルを提
供できる。
【0015】又、最外周に配置されるフルキュアガラス
クロスのガラス転移点は、注型される樹脂のそれよりも
低いほうが良い。一般に樹脂はガラス転移点以上の温度
では、熱膨張率の差や部材内の温度差による応力が発生
しても数分で応力が緩和される応力緩和現象があり、ガ
ラス転移点以上の高温からガラス転移点以下の低温にな
る過程において発生する残留応力は、ガラス転移点以下
から発生する応力の累積となる。注型樹脂と、フルキュ
アガラスクロスとの境界部分の接着強度を考えた時、フ
ルキュアガラスクロスのガラス転移点が低い程、残留応
力などによる剥離や亀裂,クラックは生じにくくなる。
一方樹脂の耐熱性とガラス転移点との関係は、耐熱性が
高い樹脂になる程ガラス転移点は高くなる。コイル内部
の通電時の温度分布を考えた時図7のように導体部が最
高温となりコイル表面に近づくにつれ低くなる。したが
って、モールドコイルの注型樹脂は、フルキュアガラス
クロスよりも耐熱性がなければならず、ガラス転移点も
フルキュアガラスクロスのそれよりも高くなければなら
ない。逆にフルキュアガラスクロスのガラス転移点は、
注型樹脂のガラス転移点より高くする必要はなく、高級
な樹脂をフルキュアガラスクロスに使用する必要もな
い。
【0016】本発明の第2実施例を図8により説明す
る。本実施例は、予めガラス繊維若しくはポリエステル
繊維不織布に半硬化樹脂を含浸させたシートを導体コイ
ルの内外周に配置し、最外周のフルキュアガラスクロス
を配置させたものである。第1実施例のように巻線コイ
ルの内外周にガラス不織布を配置し外型を組んで注型樹
脂を注入する製造方法においては、注型樹脂の流動が甚
だ阻害される為、局所的に含浸不良が生じたり、内外周
の樹脂層に気泡が残るなどして、樹脂層の機械的強度及
び電気絶縁強度が左右され、このことが樹脂絶縁層の機
械的強度,電気的絶縁強度の低下を招く原因となってい
た。本実施例は、上記問題を鑑みてさなれたもので、予
めガラス不織布に半硬化樹脂を含浸させた不織布を用い
ることで、注型時に出きる樹脂含浸不良や、気泡の残存
を防ぎ、強力な樹脂層を形成するものであり、他の製造
方法は第1実施例と同様である。この方法は樹脂層を強
化するばかりでなく半硬化樹脂含浸不織布の厚さが一様
になるよう予め調整することが出来るので均一な厚さの
樹脂層が出来、材料が経済的となる他、コイルの熱放散
がコイル全体で均等となる為、熱放散効率の良いモール
ドコイルが提供できる。
【0017】本発明の第3実施例を図9〜11により説
明する。本発明は、帯状導体をコイル厚さ方向に折り曲
げ、らせん状に巻く製造方法のコイル内外周絶縁層の強
化、ひいてはコイル単体の強化に応用するものである。
図9は、本実施例の製造方法の一例であるが、帯状導体
を巻線する前に巻型フルキュアガラスクロスを巻き付け
た後、半硬化樹脂含浸不織布を巻き付ける。図10は帯
状導体の巻線が終了した後コイル外周にも半硬化樹脂含
浸不織布を巻きつけ、その外側にフルキュアガラスクロ
スを巻き付けることを示した図である。図11は、さら
にタップ切換機取付け用のガイド板をコイルに取り付け
た時のコイルの外観を示した図である。最外周にフルキ
ュアガラスクロスを配置するのは、その内側の半硬化樹
脂含浸不織布が硬化する過程で、加温することで硬化し
た時樹脂がコイル外側に漏洩するのを防ぐ役目もある。
コイル上下端端の絶縁材にパテ状の樹脂(シリコン樹脂
等)を封入すれば、巻線作業時に樹脂層形成することが
出来、大幅な工数の低減が可能となる。この場合、外型
は、フルキュアガラスクロスが兼ねるので、金属型を用
いる必要がない。半硬化樹脂含浸不織布は、硬化時、内
包している樹脂が再硬化し流動する為巻線導体間にも浸
透するので、導体間どうしの固着に寄与する。このこと
はコイル単体の側性が上がり、注型レスとなっても耐ク
ラック性が向上するという利点がある。
【0018】本発明の第4実施例を図12に示す。第3
実施例の製造方法の他に層間紙レスを図った巻線方法の
コイルにも同様に応用できる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、樹脂モールドコイル内
外周絶縁層の機械的強度およびコイルの耐湿性に優れた
樹脂モールドコイルを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の樹脂モールドコイルの絶
縁材料構成を示す断面図及び斜視図
【図2】本発明の第1実施例の樹脂モールドコイルの製
作方法を説明するための型等を分解して示す斜視図であ
る。
【図3】図2の型を組み立てた状態を示す斜視図であ
る。
【図4】樹脂モールドコイル絶縁構成を模擬したサンプ
ルと曲げ試験方法を示す図である。
【図5】ガラスクロスの繊維状態を示す図である。
【図6】図4のサンプルの曲げ強度とガラスクロス繊維
間隔との関係を示した図である。
【図7】コイル内部の温度分布を示した図である。
【図8】本発明の第2実施例の樹脂モールドコイルの構
造を示す図である。
【図9】本発明の第3実施例の巻線方法を示す図であ
る。
【図10】図9の巻線コイルの外周絶縁物巻付け方法及
び構成を示した図である。
【図11】タップ切換器取付け用ガイド板を取り付けた
図である。
【図12】本発明の第4実施例のモールドコイルの構造
を示す図である。
【符号の説明】
1…内型,2…外型,3…巻線コイル,4…絶縁材,5
…注型治具,6…万力(押え治具),7…タップ切換
部,8…フルキュアガラスクロス,9…樹脂境界部分,
10…ガラスクロス,11…樹脂,12…ガラス不織
布,13…押し棒,14…樹脂含浸不織布,15…帯状
導体,16…成形治具,17…フランジ,18…ガイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−72610(JP,A) 特開 昭56−162417(JP,A) 特開 昭55−138828(JP,A) 特開 平7−161545(JP,A) 特開 昭58−35912(JP,A) 特開 平3−22511(JP,A) 実開 平6−67010(JP,U) 実開 平5−43525(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 27/32 B29C 39/10 H01F 41/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体が巻回されたコイルと、このコイルの
    内周及び外周に形成された絶縁層を備えた樹脂モールド
    コイルにおいて、上記コイルの内周及び外周の少なくと
    も一方に絶縁層の確保の為、樹脂含浸性を有する絶縁材
    を巻回し、その外周に予めヒートプレスされた整面処理
    したフルチュアガラスクロスを巻回した後、注型樹脂を
    注入し、硬化させて成る樹脂モールドコイル。
  2. 【請求項2】導体が巻回されたコイルと、このコイルの
    内周及び外周に形成された絶縁層を備えた樹脂モールド
    コイルにおいて、上記コイルの内周及び外周の少なくと
    も一方に不織布に半硬化樹脂を予め含浸させたシート状
    絶縁材を巻き付け、さらにその外周に予め整面処理され
    たフルキュアガラスクロスを巻回した後、注型樹脂を注
    入して硬化して成る。
  3. 【請求項3】導体が巻回されたコイルと、このコイルの
    内周及び外周に形成された絶縁層を備えた樹脂モールド
    コイルにおいて、コイル内外周に半硬化樹脂を予め含浸
    させたシート状絶縁材を巻き付け、さらに、その外周に
    予め整面処理されたフルキュアガラスクロスを巻回した
    後、コイル上下端部をパテ状樹脂で封止したことを特徴
    とする樹脂モールドコイル。
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