JPH04112505A - 無機絶縁コイル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、高真空中や高温中で使用される、モータ、
マニピュレータ、およびソレノイドコイル等に用いるこ
とのできるコイルに関するものである。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］従来
、コイル用巻線にはエナメル線が用いられ、巻線加工し
た後、振動等によってずれるのを防止するために有機材
料による含浸を行ない固定している。特に耐熱性を要求
されるような用途では、被覆材料にポリイミドのような
耐熱性樹脂を使用している。

しかしながら、ポリイミドのような耐熱性樹脂であって
も、その許容温度は高々３００℃であり、それ以上の温
度で使用することはできない。また真空中で使用するよ
うな場合には、被覆材料の熱分解によるガス放出が問題
となるため使用できなかった。

一方、有機材料を使用しない耐熱電線としては、ステン
レス合金等からなる耐熱合金製管に導体を通し、その間
に酸化マグネシウムなどの金属酸化物微粒子を充填して
絶縁した形のＭＩケーブル（Ｍｉｎｅｒａｌ　　Ｉｎ５
ｕｌａｔｅｄ　　Ｃａｂｌｅ）や、ガラス繊維を紡織し
たガラス編組を絶縁部材として用いた電線がある。前者
は導体の占積率か小さいという問題があった。また耐熱
合金製管の可撓性か悪いので、巻線加工の作業性に問題
があった。後者は編組の目が不均一になったり、端末部
か解けたりするので作業性か悪いという問題があった。

またガラス編組に有機樹脂を含浸させ信頼性と作業性を
改善したものもあるが、この場合は前述のように樹脂を
使用しているため耐熱性の問題があった。

また、加熱によりセラミックス化する塗料が知られてお
り、このような塗料またはこの塗料にセラミックス粒子
を分散させた塗料を、金属導体の外周面に塗布して耐熱
電線を作る方法が知られている。しかしなから、この塗
料を塗布し、加熱して完全にセラミックス化した後は、
表面のセラミックス層の靭性限界を越えて巻線加工する
と、セラミックスの皮膜に多くのクラックを生じるとい
う問題かあった。皮膜にクラックを生しさせない方法と
して、有機材料としての可撓性を残したまま、すなわち
塗布した塗料を完全にセラミックス化しないよう加熱処
理し、これを巻線加工してコイルを作製し、コイル作製
後にコイル全体を加熱処理して完全にセラミックス化さ
せる方法がある。

しかしながら、この場合セラミックス化する前の皮膜の
耐摩耗性に問題かあり、巻線加工した際皮膜に傷が入っ
てしまい、セラミックス化後の皮膜にもこの傷が残り絶
縁性に劣るという問題かあった。

この発明の目的は、上記のような従来の問題点を解消し
、真空中で使用しても分解ガス等の放出がなく、かつ高
い温度で絶縁性を発揮する無機絶縁コイルを提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ この発明の無機絶縁コイルは、導体の外周面に無機絶縁
層を被覆した無機絶縁線材を巻線加工して形成した無機
絶縁コイルであり、コイル状に巻かれた無機絶縁線材間
にアルカリ金属ケイ酸塩および／″またはアルカリ金属
ケイ酸塩を原料として形成される不溶性ケイ酸微粒子を
含む水溶液を含浸して形成した含浸セラミックス層か設
けられていることを特徴としている。

この発明において、無機絶縁線材間に含浸して形成され
る含浸セラミックス層は、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶
液および／またはこれを原料にそのアルカリ金属イオン
を除去することにより作られる高分子量のケイ酸微粒子
を含む水溶液から形成されるものであり、具体的にはア
ルカリ金属ケイ酸塩の濃厚水溶液である水ガラスやコロ
イド状シリカ粒子を含むシリカゾルまたはこれらの混合
物を用いる。このような含浸セラミ・ソクス層の形成は
、無機絶縁線材を巻付けてコイル状にしたものを、アル
カリ金属ケイ酸塩および／またはアルカリ金属ケイ酸塩
を原料として形成される不溶性ケイ酸微粒子を含む水溶
液中に浸漬して引上げ、これを乾燥することによって形
成することができる。また必要に応じて、乾燥後に加熱
してもよい。

また、乾燥や加熱によって硬化した含浸セラミ・ソクス
層の表面から、アルカリ金属を除去することが好ましい
。このようなアルカリ金属の除去により、含浸セラミッ
クス層は不溶化し、またその絶縁性をさらに高めること
ができる。

また、この発明においては、アルカリ金属ケイ酸塩およ
び／またはアルカリ金属ケイ酸塩を原料として形成され
る不溶性ケイ酸微粒子を含む水溶液中に、絶縁性セラミ
ックス粒子を分散して含有させておき、含浸セラミック
ス層中に絶縁性セラミックス粒子を分散させてもよい。

このような絶縁性セラミックス粒子の含有により、アル
カリ金属ケイ酸塩および／またはアルカリ金属ケイ酸塩
を原料として形成される不溶性ケイ酸微粒子を含む水溶
液を含浸させ硬化させた後の固形物質の残存率を高める
ことができる。

このような絶縁性セラミックス粒子としては、Ａ　１２
０３　、Ａ　ＩＮ、ＢＮ、Ｓ　ｉ０２、Ｓ　ｉＣ５Ｓｉ
３　Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２およびマイカなどがある
。

この発明で用いる、導体の外表面を無機絶縁層て被覆し
た無機絶縁線材としては、アルミニウム導体の表面を陽
極酸化処理しアルマイト化したアルマイト電線や、導体
の外表面に、加熱によりセラミックス化するシリコン系
樹脂またはこの樹脂にセラミックス粒子を混合したもの
を塗布した後加熱してセラミックス化した電線、金属ア
ルコキシドまたは金属カルホン酸エステルを原料として
これを加水分解および縮重合させて形成した、セラミッ
クスの前駆体溶液を塗布し、これを加熱によりセラミッ
クス化した電線等がある。

これらの電線は、絶縁皮膜材料かセラミックスのみから
なるため、ある程度の可撓性を有するものの、セラミッ
クスの靭性限界を越えて巻線加工したとき、皮膜に多く
のクラックを生じてしまう。

このようなりラックは、通電の際に絶縁破壊の原因とな
る。この発明では、このような電線をコイル状に巻線加
工して形成したコイルをアルカリ金属ケイ酸塩および／
またはアルカリ金属ケイ酸塩を原料として形成される不
溶性ケイ酸微粒子を含む水溶液中に含浸して、無機絶縁
線材間に含浸セラミックス層を設けている。このため、
無機絶縁線材の無機絶縁層にクラックか生じても、その
まわりには含浸セラミックス層が設けられており、絶縁
破壊を防止することかでき、より高い絶縁破壊電圧を得
ることができる。

［発明の作用効果］ この発明に従う無機絶縁コイルでは、コイル状に巻かれ
た無機絶縁線材間に含浸セラミックス層が設けられるた
め、巻線加工した際にクラックが発生しても、このクラ
ックは含浸セラミックス層によって被覆されるので、高
い絶縁破壊電圧を得ることができる。

また、無機絶縁層と含浸セラミックス層により被覆され
ているため、耐熱性に優れており、加熱により分解ガス
等を放出することはない。また、クラックがないので、
通電の際に絶縁破壊することがない。したがって、この
発明に従う無機絶縁コイルは高真空中で使用されるモー
タや、マニピュレータ等のコイルに使用することができ
る。

［実施例］ 第１図は、この発明に従う一実施例を示す断面図である
。第１図を参照して、ホビン１には、無機絶縁線材２が
巻線加工されており、無機絶縁線材２の間には、含浸セ
ラミックス層３か設けられている。

第２図は、第１図の無機絶縁線材２のまわりを示す拡大
断面図である。第２図を参照して、無機絶縁線材２は、
導体５の外周面に無機絶縁層６を設けることにより構成
されている。無機絶縁線材２のまわりの含浸セラミック
ス層３中には絶縁性セラミックス粒子４が分散されてい
る。

このように導体５のまわりに無機絶縁層６が設けられ、
さらにそのまわりに含浸セラミックス層３が設けられる
ので、この発明の無機絶縁コイルは、より高い絶縁破壊
電圧を示す。また、無機絶縁層６および含浸セラミック
ス層３は、いずれも無機物からなるため耐熱性に優れて
おり、また加熱により分解ガス等を放出することがない
。

以下、この発明に従う具体的な例について説明する。

無機絶縁電線をコイル状に巻線加工した後、市販の水ガ
ラス３号を水で３倍に希釈し、この水ガラス希釈水溶液
中に平均粒径１μｍのアルミナ粒子を２０重量％混合し
た液を調製し、この分散液中にコイル状に巻付けた無機
絶縁電線を浸漬した。

このコイルを引上げた後、常温で３０分間乾燥させ、続
いて７０℃３０分、１５０°Ｃ３０分加熱処理した。

次にこのコイルを５重量％の硝酸水溶液中に浸漬し、硬
化した水ガラスの表面に存在するアルカリ金属を除去し
た。この後、さらに７０°０１０分、３５０℃３０分間
の加熱処理を行なった。

得られた無機絶縁コイルの線材間の含浸セラミックス層
の充填度を調べたところ、線材間の隙間が９０％以上充
填されていた。この無機絶縁コイルを用いて線材間の絶
縁破壊電圧を測定したところ６００■以上の値が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う一実施例を示す断面図である
。 第２図は、第１図の無機絶縁線材近傍を示す拡大断面図
である。 図において、１はボビン、２は無機絶縁線材、３は含浸
セラミックス層、４は絶縁性セラミックス粒子、５は導
体、６は無機絶縁層を示す。 ２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体の外周面に無機絶縁層を被覆した無機絶縁線
   材を巻線加工して形成した無機絶縁コイルにおいて、 コイル状に巻かれた前記無機絶縁線材間にアルカリ金属
   ケイ酸塩および／またはアルカリ金属ケイ酸塩を原料と
   して形成される不溶性ケイ酸微粒子を含む水溶液を含浸
   して形成した含浸セラミックス層が設けられていること
   を特徴とする、無機絶縁コイル。
2. （２）前記アルカリ金属ケイ酸塩および／またはアルカ
   リ金属ケイ酸塩を原料として形成される不溶性ケイ酸微
   粒子を含む水溶液が絶縁性セラミックス粒子を含有する
   、請求項１に記載の無機絶縁コイル。