JP4342720B2 - モールドコイルの製造方法および成形型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形型内に収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにしたモールドコイルの製造方法およびこの製造方法に用いられる成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モールド形変圧器においては、樹脂でモールドされたモールドコイルが用いられている。このモールドコイルを製造するには、通常、コイルを成形型内に収納してその成形型内に熱硬化性樹脂を加圧注入して充填し、しかる後、樹脂を加熱硬化させる方法が採用されている。この場合、コイルは、コイル導体にエナメル被膜や絶縁紙等の絶縁物をその周囲を覆うように施して構成されており、その絶縁物は、水分を含有していたり或いは表面に水分を吸着していたりして、その水分が硬化樹脂にとっては絶縁不良等の原因となるので、成形型内に熱硬化性樹脂を充填する前にコイルを乾燥させる工程が必要になる。
【０００３】
このため、従来においては、コイルを成形型内に収納する前に高温炉で乾燥させる成形型外乾燥方法と、コイルを収納した成形型をヒータにより加熱するとともに成形型内から真空引きにより排気しながらコイルを乾燥させる成形型内乾燥方法とが行なわれている。しかしながら、前者の成形型外乾燥方法では、高温炉が必要であり、また、後者の成形型内乾燥方法では、真空に耐え得る堅牢な成形型を用いなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、高温炉、堅牢な成形型を用いることなく、モールドコイルを製造する方法として、最近では、薄い鋼板で構成された成形型内にコイルを収納し、収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにすることが考えられている。しかしながら、この方法によれば、予熱乾燥時に成形型内から排気する必要があるが、成形型は薄い鋼板製で堅牢ではないので、真空引きによる排気は不可能であり、従って、排気は成形型上部の空気抜き口からの自然流出に頼らざるを得ず、効果的な排気の方法の開発が望まれている。
【０００５】
また、成形型内に溶融樹脂を加圧注入により充填するときには、空気抜き口から内部の空気を抜くようにしているが、樹脂充填完了時には空気抜き口から溶融樹脂が噴出する前にその空気抜き口を塞ぐ必要があり、空気抜き口を自動的に塞ぐ技術の開発も望まれている。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、コイルに通電することによるジュール熱によりコイルを予熱乾燥する場合に、真空引きによらずに効果的に排気を行なうことができるモールドコイルの製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、内部への樹脂の充填進行にともなって空気抜き口を自動的に塞ぐことができる成形型を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、下部に樹脂の注入口を有し上部に複数の空気抜き口を有する成形型内に収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにしたモールドコイルの製造方法において、
前記コイルの予熱乾燥時に、前記複数の空気抜き口のうちの１つの空気抜き口より排気ファンを介して排気を行なわせるとともに、残りの空気抜き口及び前記注入口から吸気を行なわせるようにし、
少なくとも成形型内への樹脂充填時に、前記成形型を傾斜して設置し、空気抜き口が少なくとも水平面と平行になるコイルの辺部側の中央部対応して位置するように設定されているところに特徴を有する。
【０００９】
このような構成によれば、コイルの予熱乾燥時には、１つの空気抜き口から排気することにより他の空気抜き口及び注入口から吸気された空気は成形型内を強制的に循環されて前記１つの空気抜き口から排出されるようになるので、排気を効果的に行なうことができ、コイルを短時間で乾燥させることができる。また、成形型内への樹脂充填時には、成形型における水平面と平行になるコイルの辺部側に樹脂がその両端側より流入してきても、その辺部側の空気をスムーズに空気抜き口から外部に排出することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、少なくとも成形型内への樹脂充填時に、複数の空気抜き口のうちの１つ以上の空気抜き口が最上部になるように前記成形型を傾斜して設置したところに特徴を有する。
このような構成によれば、成形型内への樹脂充填時に成形型内の空気が滞りなく空気抜き口から外部に排出されるようになり、従って、充填された樹脂が空気を巻き込んでボイドを発生するようなことはない。
【００１２】
そして、第２の目的を達成するために請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のモールドコイルの製造方法に用いる成形型であって、空気抜き口に、他の部位より小で溶融樹脂の流通抵抗となる抵抗孔部が形成されているところに特徴を有する。
このような構成によれば、成形型内への樹脂の充填が進行して若しくは樹脂の充填が完了して樹脂が空気抜き口の抵抗孔部に達すると、樹脂が流通抵抗により流通しにくくなり、更に、樹脂は空気抜き口を介し外気により冷やされて粘度が高くなり、以て、樹脂の流通が停止されて空気抜き口が自動的に塞がれることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をモールド形変圧器のモールドコイルの製造方法に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。
まず、図２および図３において、成形型１は、薄い鋼板製で、略矩形筒状の内型２と、この内型２を包囲するように位置され左右に二分割された略矩形筒状の外型３と、これらの内型２および外型３をパッキン４を介して受ける下型５と、前記内型２および下型３上にパッキン６を介して装着される上型７とから構成されている。そして、上型２と外型３とが形成するキャビティ８の下端部および上端部には、それぞれ端部型９および１０が配置されている。
【００１４】
下型５には、キャビティ８の短辺部たる左辺部の中央部に対応して円筒状の注入口１１が装着されており、下型５、パッキン４および端部型９には注入口１１と対応して注入孔５ａ，４ａおよび９ａが形成されていて、これらを介して注入口１１がキャビティ８の左辺部の中央部に連通されている。
【００１５】
上型７には、キャビティ８の短辺部たる左辺部の中央部に対応して有底円筒状の空気抜き口１２（図４参照）が装着されており、その底部には他の部位１２ａより小なる寸法を有するスリット状の抵抗孔部１２ｂ（図５参照）が形成されており、この抵抗孔部１２ｂがキャビティ８の左辺部の中央部に連通されている。この場合、空気抜き口１２の抵抗孔部１２ｂの短辺の寸法は、０．５ｍｍ以下に設定されている。更に、上型７には、キャビティ８の短辺部たる右辺部の中央部に対応して有底円筒状の空気抜き口１３が装着されており、その底部には空気抜き口１２と同様に他の部位１３ａより小なる寸法を有するスリット状の抵抗孔部１３ｂが形成されており、この抵抗孔部１３ｂがキャビティ８の右辺部の中央部に連通されている。この場合、空気抜き口１３の抵抗孔部１３ｂの短辺の寸法は、抵抗孔部１２ｂと同様に０．５ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
尚、上型７には、キャビティ８の長辺部たる前辺部および後辺部の中央部に対応して空気抜き口１４および１５がそれぞれ装着されており、これらも空気抜き口１２および１３と同一構成で、キャビティ８の前辺部および後辺部の中央部に連通されている。
【００１７】
内型２の外周にはこれと所定の間隔を存するようにしてコイル１６が装着されており、従って、コイル１６はキャビティ８内に位置することになる。この結果、空気抜き口１２および１３は、コイル１６の短辺部たる左辺部および右辺部の中央部の上方側に位置し、空気抜き口１４および１５は、コイル１６の長辺部たる前辺部および後辺部のの中央部の上方側に位置するようになる。
【００１８】
このコイル１６において、その左辺部の一端部（上端部）および他端部（下端部）からは電源口出し線１６ａおよび１６ｂが導出されている。この場合、電源口出し線１６ａおよび１６ｂは、同一方向たる外型３の左端部側に導出されている。そして、図３に示すように、外型３において、主コイル１６の電源口出し線１６ａおよび１６ｂと対応する部位（左端部）には、絶縁材１７ａおよび１８ａを介して導電端子たる電源端子１７および１８が装着されていて、この電源端子１７および１８に電源口出し線１６ａおよび１６ｂが接続されている。
【００１９】
次に、本実施例の作用につき、図１および図６ないし図８をも参照して説明する。
図１および図７は、図３に相当する断面図であるが、説明の便宜上、内型２およびコイル１６は外観図として示して作用説明図としている。ここで、複数の空気抜き口１２ないし１５のうちの１つの空気抜き口１３には、図示はしないが、排気ファンが着脱可能に装着されており、また、注入口１１は開放されている。そして、成形型１のキャビティ８内にコイル１６を収納した状態において、電源端子１７、１８間に図示しない可変電圧形直流電源がら直流電源電圧を印加すると、直流電源電圧は、コイル１６の全体に印加されることになる。コイル１６に直流電源電圧が印加されると、コイル１６にその抵抗分に応じて電流が流れ、抵抗分によりジュール熱を発生し、コイル１６が自己加熱されて予熱乾燥が開始される。
【００２０】
更に、空気抜き口１３に装着された排気ファンを動作させると、空気抜き口１３が排気口として作用してキャビティ８内の空気を吸引して外部に排出し、これにともなって、残りの空気抜き口１２、１４および１５が吸気口として作用して外部の空気をキャビティ８内に吸気し、以て、キャビティ８内の空気は図１の矢印で示すように循環して強制的に排気される。このとき、開放された注入口１１からもキャビティ８内に吸気が行なわれる。
【００２１】
以上のような予熱乾燥工程が所定時間行われると樹脂充填工程が行なわれる。この樹脂充填工程では、図６および図７に示すように、成形型１は、その設置面Ａが水平面Ｂに対して所定の角度αを存するように傾斜して設置されるようになっている。これは、例えば、成形型１が設置される基台（図示せず）を傾斜させることにより実施される。この場合、成形型１は、キャビティ８の右辺部が左辺部よりも高い位置となるように傾斜して配置されており、この状態では、注入口１１は、成形型１の最も低い部位に位置するようになる。この結果、キャビティ８の右辺部の中央部に対応する空気抜き口１３は、成形型１の最上部に位置するようになり、また、キャビティ８の左辺部および右辺部の中央部に対応する空気抜き口１２および１３は、コイル１６における水平面Ｂと平行になる辺部たる左辺部および右辺部の中央部上方側に位置するようになる。
【００２２】
このような状態において、成形型１の注入口１１に図示しない樹脂供給装置を連結して動作させると、加熱溶融した熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）１９が加圧された状態で注入口１１からキャビティ８内に注入充填される。このようにキャビティ８内に樹脂１９が注入充填されると、図７に示すように、樹脂１９の上面は水平面Ｂと平行になるので、樹脂充填の進行にともなって樹脂１９の上面がキャビティ８内の空気を押し上げるようになり、その空気は空気抜き口１２ないし１５から外部に排出される。
【００２３】
さて、キャビティ８内への樹脂充填が進行すると、まず、図８に示すように、空気抜き口１２ないし１５のうちの最下部に位置する空気抜き口１２内に溶融した樹脂１９が流入するようになる。この場合、樹脂１９は空気抜き口１２の抵抗孔部１２ｂに流入し始めるが、この抵抗孔部１２は短辺が０．５ｍｍ以下のスリット状をなしているので、樹脂１９にとっては流通抵抗になる。これにより、樹脂１９は、抵抗孔部１２ｂにおいて他の部位１２ａ方向へ流通しにくくなり、しかも、空気抜き口１２を介して外気により冷却されて粘度が高くなるので、抵抗孔部１２ｂ内で流通が停止されるようになり、以て、空気抜き口１２が樹脂１９により自動的に塞がれることになる。
【００２４】
その後は、キャビティ８内への樹脂充填が進行するにともなってキャビティ８内の空気は空気抜き口１３ないし１５から排出されるが、樹脂１９が空気抜き口１４および１５の抵抗孔部（図示せず）に達すると、空気抜き口１２の場合と同様の原理で、空気抜き口１１４および１５も樹脂１９により自動的に塞がれる。そして、キャビティ８内への樹脂充填が更に進行すると、キャビティ８内の空気は空気抜き口１３から排出されるようになるが、ここでも樹脂１９が空気抜き口１３の抵抗孔部１３ｂに達すると、空気抜き口１２の場合と同様の原理で、空気抜き口１１３も樹脂１９により自動的に塞がれる。以上により、樹脂充填工程が終了する。
【００２５】
尚、上記樹脂充填工程において、電源端子１７、１８間に図示しない可変電圧形直流電源から直流電源電圧を印加することにより、コイル１６にジュール熱を発生させてキャビティ８内に注入充填された樹脂１９を加熱して、温度低下により樹脂１９の粘度が高くなることを防止するとよい。これは、樹脂１９の粘度が高くなることにより、キャビティ８内での樹脂１９の流通が阻害されるのを防止するためである。この場合、コイル１６が発生するジュール熱が前記予熱乾燥時に発生するそれよりも低くなるように電源端子１７、１８間に印加される直流電源電圧が調整される。
【００２６】
樹脂充填工程が終了すると、次に樹脂の加熱硬化工程に移行する。この加熱硬化工程では、成形型１は、予熱乾燥時と同様に水平状態に戻される。そして、電源端子１７、１８間に図示しない可変電圧形直流電源から直流電源電圧を印加することにより、コイル１６にジュール熱を発生させてキャビティ８内に充填された樹脂１９を加熱して硬化させる。この場合、コイル１６が発生するジュール熱が前記予熱乾燥時に発生するそれと同等若しくはそれ以上になるように電源端子１７、１８間に印加される直流電源電圧が調整される。
【００２７】
このような構成の本実施例によれば、コイル１６に通電することによるジュール熱によってコイル１６を予熱乾燥するときには、成形型１の上部たる上型７に設けられた複数の空気抜き口１２ないし１５のうちの１つの空気抜き口１３から排気ファンにより排気し、これにともなって残りの空気抜き口１２、１４および１５から吸気するようにしたので、キャビティ８内の空気を強制的に循環させて１つの空気抜き口１３から排気することができ、従って、従来のような真空引きによらなくとも効果的に排気することができ、コイル１６を短時間で乾燥させることができる。
【００２８】
また、樹脂１９のキャビティ８内への注入充填痔には、複数の空気抜き口１２ないし１５のうちの１つの空気抜き口１３が最上部になるように前記成形型１を傾斜して設置するようにしたので、成形型１内への樹脂充填時に成形型１内の空気が空気抜き口１２ないし１５から外部に排出され、最終的には１つの空気抜き口１３から外部に排出されるようになり、従って、成形型１内の空気が滞りなく排出されて、充填された樹脂１９が空気を巻き込んでボイドを発生するようなことはない。
【００２９】
更に、空気抜き口１２ないし１５に、他の部位（例えば１２ａ、１３ａ）より小で溶融樹脂の流通抵抗となる抵抗孔部（例えば１２ｂ、３ｂ）が形成されているので、成形型１内への樹脂１９の充填が進行して若しくは樹脂１９の充填が完了して樹脂１９が空気抜き口１２ないし１５の抵抗孔部に達すると、樹脂１９が流通抵抗により流通しにくくなり、更に、樹脂は空気抜き口１２ないし１５を介し外気により冷やされて粘度が高くなり、以て、樹脂の流通が停止されて空気抜き口１２ないし１５が自動的に塞がれることになる。
【００３０】
ところで、本実施例のように、成形型１内への樹脂充填時に、前記成形型１を、内部に収納されたコイル１６の左辺部および右辺部が水平面Ｂに対して平行となるように傾斜して設置した場合には、注入口１１からキャビティ８内に注入された樹脂１９は、コイル１６の左辺部側においては前後両端側から満たされ、コイル１６の右辺部側においては前後両端側より流入するようになって、結果として空気がコイル１６の左辺部および右辺部の上方部位特にその中央部に滞留し、これが樹脂に混入してボイド発生原因となることが考えられる。
【００３１】
これに対して、本実施例によれば、空気抜き口１２および１３が水平面Ｂと平行になるコイル１６の辺部側たる左辺部および右辺部の中央部上方に位置するように設定されているので、その左辺部および右辺部上方の空気をスムーズに空気抜き口１２および１３から外部に排出することができ、ボイドの発生を防止することができる。
【００３２】
尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
実施例では、成形型１を樹脂填時に傾斜させるようにしたが、予熱乾燥開始時から加熱硬化終了時まで傾斜させるようにしてもよく、要は、少なくとも樹脂填時に傾斜させればよい。
実施例では、樹脂充填時に１つの空気抜き口１３が成形型１の最上部となるようにしたが、この他に最上部となる空気抜き口を設けるようにしてもよく、要は、最上部となる１つ以上の空気抜き口を設ければよい。
空気抜き口１４および１５は必要に応じて設ければよい。
注入口１１は、下型５においてキャビティ８に連通する位置ならばどこに設けてもよい。
実施例では、空気抜き口の流通孔部をスリット状にしたが、これに限らず、例えば０．５ｍｍ以下の直径を有する円形状若しくは一辺が０．５ｍｍ以下の正方形状にしてもよい。
モールド形変圧器のモールドコイルに限らず、モールド形リアクトルのモールドコイルにも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のモールドコイルの製造方法によれば、コイルの予熱乾燥時には、成形型の上部の１つの空気抜き口から排気ファンを介して排気することにより他の空気抜き口及び注入口から吸気させるようにしたので、他の空気抜き口及び注入口から吸気された空気は成形型内を強制的に循環されて前記１つの空気抜き口から排出されるようになり、従って、排気を効果的に行なうことができ、コイルを短時間で乾燥させることができる。
そして、成形型内への樹脂充填時には、成形型における水平面と平行になるコイルの辺部側に樹脂がその両端側より流入してきても、その辺部側の空気をスムーズに空気抜き口から外部に排出することができる。
【００３４】
本発明の成形型によれば、空気抜き口に、他の部位より小で溶融樹脂の流通抵抗となる抵抗孔部を形成するようにしたので、成形型内への樹脂の充填が進行して若しくは樹脂の充填が完了して樹脂が空気抜き口の抵抗孔部に達すると、樹脂が流通抵抗により流通しにくくなり、更に、樹脂は空気抜き口を介し外気により冷やされて粘度が高くなり、以て、樹脂の流通が停止されて空気抜き口が自動的に塞がれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す予熱乾燥時の作用説明図
【図２】コイルを収納した状態の一部破断して示す成形型の斜視図
【図３】コイルを収納した状態の成形型の縦断正面図
【図４】空気抜き口部分の拡大縦断正面図
【図５】空気抜き口の拡大平面図
【図６】樹脂充填時の図２相当図
【図７】樹脂充填時の図１相当図
【図８】樹脂充填時の図４相当図
【符号の説明】
図面中、１は成形型、２は内型、３は外型、５は下型、、７は上型、８はキャビティ、１１は注入口、１２ないし１５は空気抜き口、１６はコイル、１９は樹脂を示す。

Claims (3)

1. 下部に樹脂の注入口を有し上部に複数の空気抜き口を有する成形型内に収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにしたモールドコイルの製造方法において、
   前記コイルの予熱乾燥時に、前記複数の空気抜き口のうちの１つの空気抜き口より排気ファンを介して排気を行なわせるとともに、残りの空気抜き口及び前記注入口から吸気を行なわせるようにし、
   少なくとも成形型内への樹脂充填時に、前記成形型を傾斜して設置し、空気抜き口が少なくとも水平面と平行になるコイルの辺部側の中央部対応して位置するように設定されていることを特徴とするモールドコイルの製造方法。
2. 少なくとも成形型内への樹脂充填時に、複数の空気抜き口のうちの１つ以上の空気抜き口が最上部になるように前記成形型を傾斜して設置したことを特徴とする請求項１記載のモールドコイルの製造方法。
3. 請求項１または２記載のモールドコイルの製造方法に用いる成形型であって、
   空気抜き口に、他の部位より小で溶融樹脂の流通抵抗となる抵抗孔部が形成されていることを特徴とする成形型。

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