JP3683953B2 - 樹脂モールドコイルの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルの回りを樹脂で覆った樹脂モールドコイルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の樹脂モールドコイルとしては、例えば、特開昭５９−４３５１４号公報に示すものがある。
【０００３】
この樹脂モールドコイルの製造では、図２に示すように、まず、巻線機２１に取り付けられた巻線型２２の外周に絶縁性プリプレグシート１８を巻線型２２に巻き付ける。そして、巻線機２１を駆動して、巻線型２２を回転させつつ、巻線型２２に導線を巻いてコイル１１を形成する。続いて、コイル１１の外周１３にも、絶縁性プリプレグシート１８を巻き付け、この樹脂モールドコイル中間製造物１０を巻線型２２ごと巻線機２１から外す。次に、絶縁性プリプレグシート１８の端部とコイル１１の端面１４との間に形成された凹部Ａに、エポキシ樹脂等のパテ状樹脂を充填すべく、樹脂モールドコイル中間製造物１０を垂直に立てる。すなわち、コイル１１の貫通孔が鉛直方向を向くように、樹脂モールドコイル中間製造物１０を乾燥場に置く。これは、その後、エポキシ樹脂等のパテ状樹脂を熱硬化させる過程で、一度、樹脂の粘度が低下するため、樹脂モールドコイル中間製造物１０を垂直に立てて置かないと、コイル端部の凹部Ａから樹脂が垂れてくるからである。
【０００４】
樹脂モールドコイル中間製造物１０を乾燥場に置くと、上を向いているコイル端部に、ハケやヘラ等を使ってパテ状樹脂を充填し、これを加熱して、パテ状樹脂を熱硬化させる。一方の端部に充填したパテ状樹脂が熱硬化すると、他方の端部が上を向くように、樹脂モールドコイル中間製造物１０をひっ繰り返す。そして、この他方の端部にも同様に、ハケやヘラ等を使ってパテ状樹脂を充填し、これを加熱して、パテ状樹脂を熱硬化させる。
コイルの両端部の樹脂が硬化すると、端部の角にグラインダーをかけて、そこのバリ等を取って、樹脂モールドコイルを完成させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来技術では、コイルの端部に樹脂を充填するに当たり、樹脂モールドコイル中間製造物１０を巻線機２１から外して、これを垂直に立て、一方の端部に樹脂を充填し、この樹脂が熱硬化した後、樹脂モールドコイル中間製造物１０をひっ繰り返して、他方の端部にも同様の処理を行わなければならないため、非常に作業工数が多くなると共に、製造時間も長くなるという問題点がある。
【０００６】
また、エポキシ樹脂には、一般的に酸無水物硬化剤が添加されているため、充填作業の際には、樹脂が手に触れぬような配慮が必要である上に、グラインダーによるバリ取り作業の際には、塵埃対策も必要になり、各作業ごとに特殊な安全対策が必要であるという問題点がある。さらに、エポキシ樹脂は、充填する際において粘度が非常に高いために、樹脂射出ガンを用いて充填することができず、ハケやヘラ等を用いて手作業にて充填しなければならず、自動化が困難であるという問題点もある。
【０００７】
本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたものであって、作業工数が少なく製造時間も短く、さらに特殊な安全対策が不要で、しかも自動化が比較的容易な樹脂モールドコイルの製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための樹脂モールドコイルの製造方法は、
コイル（１１，１１a）の内周面(１２)及び外周面(１３)を絶縁性樹脂シートで覆い、
難燃性及び絶縁性を有する増量剤を添加した熱硬化型シリコン樹脂を、前記コイル(１１,１１a)の両端面(１４,１４)に配し、
前記コイル ( １１ , １１ a) の両端面 ( １４ , １４ ) のそれぞれに配した前記熱硬化型シリコン樹脂を同時に加熱して、該熱硬化型シリコン樹脂を硬化させる、ことを特徴とするものである。
【００１０】
また、以上の樹脂モールドコイルの製造方法において、前記コイル(１１a)は、
導線（１６）と、仮想の巻軸（２５）を中心としてこの巻軸（２５）が伸びている巻軸方向（Ｓ）に、導線（１６）を何度も巻くにあたり、該巻軸方向（Ｓ）に隣り合う導線間の絶縁性を確保するための絶縁性樹脂シート（１８）と、仮想の巻軸（２５）を中心としてこの巻軸（２５）から遠ざかる層方向（Ｒ）に、導線（１６）を複数層巻くにあたり、層方向（Ｒ）に隣り合う導線間の絶縁性を確保するための層間絶縁用絶縁材（１７）とを有し、
導線（１６）の外周の一部に隣接し且つ導線（１６）の長手方向に沿って、層間絶縁用絶縁材（１７）を施し、この層間絶縁用絶縁材（１７）が施された導線（１６）の外周に絶縁性樹脂シート（１８）を巻き付けて、線材（１５）を形成し、
線材（１５）の層間絶縁用絶縁材（１７）が施されている側が層方向（Ｒ）を向くよう、巻軸（２５）を中心として巻軸方向（Ｓ）に線材（１５）を何度も巻き、且つ巻軸（１５）を中心として層方向（Ｒ）に何層にも線材（１５）を巻いて、コイル（１１ａ）を形成するものであってもよい。
【００１２】
なお、以上の説明において、（ ）内の符号は、以下に説明する実施形態における対応部位の符号である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る各種実施形態としての樹脂モールドコイルについて説明する。
【００１４】
まず、図１〜図４を用いて、本発明に係る一実施形態としての樹脂モールドコイルについて説明する。
この樹脂モールドコイルは、図１に示すように、略角柱状に形成されたコイル１１と、コイル１１の内周面１２及び外周面１３を覆う絶縁性プリプレグシート１８，１８と、コイル１１の両端面１４，１４を覆う熱硬化型シリコン樹脂１９とを有して構成されている。
【００１５】
この樹脂モールドコイルの製造では、図２を用いて従来技術で述べたように、まず、略角柱状の巻線型２２を巻線機２１の回転軸２１ａに取り付ける。続いて、この巻線型２２の外周に、絶縁性プリプレグシート１８を巻き付ける。この絶縁性プリプレグシート１８は、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたものである。そして、巻線機２１を駆動して、巻線型２２を回転させつつ、巻線機２１の回転軸２１ａの延長線上に形成される仮想の巻軸２５を中心として、巻軸方向Ｓに線材を巻く。一層目が巻終わると、その外周に層間絶縁シート(図示されていない。)を施した後、さらにその外周に線材を巻き付けて、二層目を形成し、その外周にも層間絶縁シートを施す。以上の処理を何度か繰り返して、巻軸２５から遠ざかる層方向Ｒに何層にも線材を巻いてコイル１１を形成する。コイル１１が形成されると、このコイル１１の外周面１３にも、絶縁性プリプレグシート１８を巻き付ける。ここで、コイル１１の内周面１２及び外周面１３に絶縁性プリプレグシート１８が施されたものを樹脂モールドコイル中間製造物１０とする。
【００１６】
この樹脂モールドコイル中間製造物１０において、内外周の絶縁性プリプレグシート１８の巻軸方向Ｓの長さは、コイル１１の巻軸方向Ｓの長さよりも長く、このコイル１１の端面１４，１４と内外周の絶縁性プリプレグシート１８，１８とで凹部Ａが形成されている。
次に、樹脂モールドコイル中間製造物１０の端部の凹部Ａに、図３に示すように、樹脂射出ガン２３を用いて、熱硬化型シリコン樹脂１９を充填する。この際、巻線機２１を駆動して、樹脂モールドコイル中間製造物１０を回転させつつ、この熱硬化型シリコン樹脂１９を充填する。
【００１７】
次に、熱硬化型シリコン樹脂の充填が終了した樹脂モールドコイル中間製造物１０ａを、巻線型２２ごと巻線機２１から外し、図４に示すように、テフロン性のセパレートシート２７を敷いた乾燥板２６の上に、横にして並べて行く。樹脂モールドコイル中間製造物１０ａを横置きにできるのは、常温時において熱硬化型シリコン樹脂が樹脂モールドコイル中間製造物１０の凹部Ａから垂れてこないだけの粘性があり、しかも、後で行う熱硬化過程で、その粘度がエポキシ樹脂のように低下しないからである。一定数量の樹脂モールドコイル中間製造物１０ａを並べ終わると、これらの上に再びテフロン性のセパレートシート２７を敷いて、この上にも樹脂モールドコイル中間製造物１０ａを置く。以上のようにして、乾燥板２６の上に、複数の樹脂モールドコイル中間製造物１０ａ，１０ａ，…を複数段積み重ねる。そして、これら全部を乾燥炉内に入れて１３０〜１５０℃程度に加熱し、コイル１１の内外周に配した絶縁性プリプレグシート１８，１８と共に、コイル１１の端部に充填した熱硬化型シリコン樹脂１９を硬化させる。このように、熱硬化型シリコン樹脂を充填した複数の樹脂モールドコイル１０ａ，１０ａ，…を複数段に積み重ねて、１度に硬化させることができるので、乾燥炉を効率良く利用することができる。
【００１８】
絶縁性プリプレグシート１８及び熱硬化型シリコン樹脂１９が硬化したら、巻線型２２を外し、整形作業を行って、図１に示す樹脂モールドコイルを完成させる。この整形作業では、カッターナイフを用いて、コイル端部の角の面取りする。
【００１９】
以上のように、この樹脂モールドコイルの製造では、コイル１１の両端面１４，１４に一度に樹脂を充填することができ、しかもコイル１１の内外周面１２，１３に配した絶縁性プリプレグシート１８，１８と共に、コイル１１の両端面１４，１４に充填した熱硬化型シリコン樹脂１９を一工程で硬化させることができるので、作業工数を少なくすることができると共に製造時間を短くすることができる。また、シリコン樹脂は、硬化収縮に対して粘性があるため、内部残留応力が発生せずクラック等の問題もないことから、短時間硬化及び短時間徐冷が可能である。従って、この面からも、製造時間を短くすることができる。
【００２０】
また、熱硬化型シリコン樹脂１９は、人体に対して無害であるために、これが皮膚に触れぬような配慮は特に必要なく、さらに、グラインダーによるバリ取り作業が無くなるために、集塵対策も不要になる。したがって、各作業ごとの安全対策が容易になり、製造コストの低減を図ることもできる。
また、熱硬化型シリコン樹脂１９は、前述したように、樹脂モールドコイル１０を横置きにして、その端部の凹部Ａにこのシリコン樹脂を充填しても垂れないだけの粘性を有するものの、エポキシ樹脂より、粘性が低いので、樹脂充填の際に樹脂射出ガン２３を用いることができ、充填作業が容易になって充填作業の自動化を図ることもできる。
【００２１】
また、導線の外周を覆う素線絶縁材や、コイル１１の各層間を絶縁するための層間絶縁材として、例えば、ポリエステルフィルム（ポリエチレンテレフタレート）やポリエチレンナフタレートなど化学加合性フィルムを用いることがあるが、この場合、エポキシ樹脂に添加されている酸無水物硬化剤によって劣化が促進されることがある。しかしながら、シリコン樹脂を用いた場合、これらフィルムに対しては無害であり、長期的絶縁劣化に対して非常に有利になる。
【００２２】
コイル１１の端面１４への充填剤として、従来のエポキシ樹脂の換わりに、熱硬化型シリコン樹脂１９を用いることで、以上のように、多くの有利な点があるものの、現状では、熱硬化型シリコン樹脂１９がエポキシ樹脂に比べて、高価であるという難点もある。さらに、シリコン樹脂硬化物はゴム状で軟かいために、ユーザーがその指触感から不安視することも考えられる。そこで、安価で、シリコン樹脂よりも硬く、難燃性及び絶縁性を有する材料を増量剤として、熱硬化型シリコン樹脂１９に添加することで、比較的高価な熱硬化型シリコン樹脂１９の使用量を削減して、製造コストの低減を図ると共に、その指触感を高めることが好ましい。
具体的には、熱硬化型シリコン樹脂１９に、増量剤として石英粉末を８０％Ｗｔ添加する。これにより得られた樹脂は、価格的には、増量剤を含まない通常のシリコン樹脂の約１／２であり、十分に製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】
ところで、石英粉末を８０％Ｗｔ添加したシリコン樹脂を用いて実験したところ、ある程度粘性が高まるものの、樹脂射出ガン２３による充填作業は良好であった。また、硬化時間は１１０〜１２０℃で３〜５時間で所定の特性が得られた。また、石英粉末を添加した硬化物の硬度は、石英粉末の未添加の硬化物の硬度よりも高まり、ショアー硬度として８０°以上が得られた。また、難燃性の指標として一般的に用いられるＪＩＳＫ６９１１（１９７９）（熱硬化型プラスチック一般試験方法）記載の耐燃性（Ａ法）で試験したところ、石英粉末８０％Ｗｔ添加品では、燃焼時間は０（秒）、燃焼距離は５（mm）で、難燃区分としては不燃性であった。この比較として一般的な酸無水物硬化剤と結晶質石英粉末を添加したエポキシ樹脂の硬化物の同様の耐燃試験では、燃焼時間は１２〜１４（秒）、燃焼距離は１１〜１４（mm）であった。これらの耐燃試験では、両者とも燃焼区分としては不燃性となるが、石英粉末を８０％Ｗｔ添加したシリコン樹脂が、エポキシ樹脂に比べると難燃性は向上したと言える。
【００２４】
次に、図５及び図６を用いて、本発明に係る他の実施形態としての樹脂モールドコイルについて説明する。
この実施形態においては、図６に示すように、コイル１１ａを形成する線材１５として、線材１５の本体である導線１６と、この導線１６の外周の一部に隣接し且つ導線１６の長手方向に沿って施された層間絶縁用絶縁材１７ａと、この層間絶縁用絶縁材１７ａが施された導線１６の外周に巻き付けられた絶縁性樹脂シート１７ｂとで構成されているものを用いている。
【００２５】
絶縁性樹脂シート１７ｂは、仮想の巻軸２５を中心として巻軸２５が伸びている巻軸方向Ｓに、導線１６を何度も巻くに当たり、この巻軸方向Ｓに隣合う導線１６，１６間の絶縁性を確保するものである。また、層間絶縁用絶縁材１７ａは、仮想の巻軸２５を中心として巻軸２５から遠ざかる層方向Ｒに、導線１６を複数層巻くにあたり、層方向Ｒに隣合う導線１６，１６間の絶縁性を確保するものである。コイル１１ａにおいては、巻軸方向Ｓに隣合う導線間よりも層方向Ｒに隣合う導線間の方が電位差が大きいので、絶縁性樹脂シート１７ｂよりも層間絶縁用絶縁材１７ａの方が絶縁性は高い。なお、この実施形態では、絶縁性樹脂シート１７ｂも層間絶縁用絶縁材１７ａも、プリプレグシートで形成されている。
【００２６】
この実施形態では、以上で説明した線材１５を用いて、図５に示すように、層間絶縁用絶縁材１７ａが施されている側が層方向Ｒを向くよう、巻線型（図示されていない）の回りに巻軸方向Ｓに線材１５を何度も巻き、さらに、層方向Ｒに何層にも線材１５を巻いてコイル１１ａを形成している。このように、予め層間絶縁用絶縁材１７ａが施されている線材１５を用いることにより、コイル形成過程で、各層を形成した後に層間絶縁シートを配する手間を省くことができる。
【００２７】
この実施形態においても、以上のように形成したコイル１１ａを用いて、先の実施形態と同様に、コイル１１ａの内外周に絶縁性プリプレグシート１８，１８を配し、コイル１１ａの両端部に熱硬化型シリコン樹脂１９を施して、樹脂モールドコイルを形成している。従って、先に述べた層間絶縁シート施工の工程の省略という効果の他に、先の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、コイルの両端面に一度に樹脂を充填することができ、しかも充填した樹脂を一工程で硬化させることができるので、作業工数を少なくすることができると共に製造時間を短くすることができる。また、コイルの端面に充填する熱硬化型シリコン樹脂は、人体に対して無害であるために、これが皮膚に触れぬような配慮は特に必要なく、さらに、グラインダーによるバリ取り作業が無くなるために、集塵対策も不要になる。したがって、各作業ごとの安全対策が容易になり、製造コストの低減を図ることもできる。また、熱硬化型シリコン樹脂は、従来用いられていたエポキシ樹脂より、粘性が低いので、樹脂充填の際に樹脂射出ガンを用いることができ、充填作業が容易になって充填作業の自動化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態としての樹脂モールドコイルの縦断面図である。
【図２】本発明に係る一実施形態としての樹脂モールドコイルの中間製造物の縦断面図である。
【図３】本発明に係る一実施形態としての樹脂モールドコイルのシリコン樹脂充填作業を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る一実施形態としての樹脂モールドコイルの硬化時姿勢を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る他の実施形態としての樹脂モールドコイルの縦断面図である。
【図６】本発明に係る他の実施形態としての樹脂モールドコイルに用いられる線材の断面図である。
【符号の説明】
１０…樹脂モールドコイル中間製造物、１１，１１ａ…コイル、１２…内周面、１３…外周面、１４…端面、１５…線材、１６…導線、１７ａ…層間絶縁用絶縁材、１７ｂ…絶縁用樹脂シート、１８…絶縁性プリプレグシート、１９…熱硬化型シリコン樹脂、２１…巻線機、２２…巻線型、２５…巻軸。

Claims (2)

1. コイルの回りが樹脂で覆われている樹脂モールドコイルの製造方法において、
   前記コイルの内周面及び外周面を絶縁性樹脂シートで覆い、
   難燃性及び絶縁性を有する増量剤を添加した熱硬化型シリコン樹脂を、前記コイルの両端面に配し、
   前記コイルの両端面のそれぞれに配した前記熱硬化型シリコン樹脂を同時に加熱して、該熱硬化型シリコン樹脂を硬化させる、
   ことを特徴とする樹脂モールドコイルの製造方法。
2. 請求項１に記載の樹脂モールドコイルの製造方法において、
   前記コイルは、
   導線と、
   仮想の巻軸を中心として該巻軸が伸びている巻軸方向に、前記導線を何度も巻くにあたり、該巻軸方向に隣り合う導線間の絶縁性を確保するための絶縁性樹脂シートと、
   仮想の巻軸を中心として該巻軸から遠ざかる層方向に、該導線を複数層巻くにあたり、該層方向に隣り合う導線間の絶縁性を確保するための層間絶縁用絶縁材と、
   を有し、
   前記導線の外周の一部に隣接し且つ該導線の長手方向に沿って、前記層間絶縁用絶縁材を施し、該層間絶縁用絶縁材が施された該導線の外周に前記絶縁性樹脂シートを巻き付けて、線材を形成し、
   前記線材の前記層間絶縁用絶縁材が施されている側が前記層方向を向くよう、前記巻軸を中心として前記巻軸方向に該線材を何度も巻き、且つ該巻軸を中心として該層方向に何層にも該線材を巻いて、前記コイルを形成する、
   ことを特徴とする樹脂モールドコイルの製造方法。

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