JPH04155809A - 電磁石用コイルの製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は電磁石用コイルの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来電磁石のコイルは一般に巻型の上に絶縁導体を多重
に巻回し、絶縁スペーサ等による楔で固定していた。例
えば、第８図に示す鞍形コイルを一例にとり説明する。

即ち、巻型１として、外周面に接着剤を塗布した後半硬
化状に乾かしたＦＷ（フィラメントワインディング）に
より作られたエポキシガラス絶縁筒２を用意する。この
絶縁筒２の上に、接着剤を塗布した絶縁導体３をガラス
エポキシ積層板のようなＦＲＰ　（繊維強化プラスチッ
クス）から成る絶縁スペーサ４を介して、多重に巻回し
加熱加圧し、接着剤を硬化することにより製作していた
。

（発明が解決しようとする課題） このような従来技術によれば、絶縁スペーサ４を介して
絶縁導体３を巻くため、絶縁導体３の位置の精度が出難
く、従って磁場精度も出難い。

また、第９図に示すような複雑な形状の絶縁スペーサ４
を用意する必要があり、絶縁スペーサ４の機械加工が大
変である。更に、絶縁スペーサ４を介して絶縁導体３を
巻くため、巻線作業に手間が掛かり、同じ電磁石用コイ
ルを多数製作するには不向きであった。

本発明は、絶縁導体の位置の精度が正確で磁場精度が高
く、絶縁スペーサを複雑な形状に機械加工する必要がな
く、同し形状の電磁石コイルを多数製作するのに巻線作
業の手間が掛からない電磁石用コイルの製造方法を提供
することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、溝を有する巻型に絶縁導体を巻回し、この絶
縁導体に絶縁板を接着させた後巻型から取り出したもの
を、金型に入れた後、樹脂を注入し、硬化することによ
って一体化したことにより成る電磁石用コイルの製造方
法である。即ち、第１図に平面図で示すように、予め所
要の形状に堀り込んだ溝５を有する巻型１を用意してお
く。

この巻型の表面は予め離型剤を処理しておく。次に、第
２図に第１図のＩ−１部の断面から見た図を示すが、こ
の溝にエナメル皮膜、絶縁性繊維あるいは絶縁テープ等
を用いて絶縁された絶縁導体３を巻き込む。この際、巻
き上がった絶縁導体の高さの方が溝の深さよりやや大き
くしておく。また、絶縁導体を多重に巻回する際には、
絶縁導体間にプリプレグ状の接着剤を有する接着シート
６を挿入しながら絶縁導体を巻き込む。絶縁導体を巻き
込み終わったら、絶縁導体と絶縁板の間に半硬化状の接
着剤７を介在させながら、絶縁導体の上に絶縁板８を置
き、更にその上に当板９を当てる。全体を加熱しながら
、当板を介して絶縁導体を加圧し、絶縁導体を絶縁板に
接着剤により接着させる。次に、当板を除去し、絶縁体
が接着した絶縁板を巻型１から取り出す。然る後、第３
図に示すように、この絶縁板８が接着した絶縁導体３を
金型１０に入れた後、金型内の空隙に樹脂１１を注型あ
るいは含浸等の方法で注入し、加熱硬化する。

加熱硬化が終了したら、金型を取り外すことによって第
４図に示すような電磁石用のコイルが得られる。

なお、本発明において、絶縁板８は、ガラスエポキシ積
層板のようなＦＲＰや樹脂または充填材入り樹脂を硬化
した板でもよい。また、厚くて剛直なものでもよいが、
薄くて柔軟性のある材料でも良い。

接着剤７は絶縁導体３や絶縁板８の表面に塗布し半硬化
状にしてもよいし、プリプレグ状の接着剤を有する接着
シートを用いてもよい。

また、金型内で空隙になると思われる部分には、予めＦ
ＲＰの他、ガラス繊維、ポリエステルやアラミド等から
成るフェルト、アラミド繊維とガラス繊維から成るＧＡ
ボード（日本アロマ社商品名）などの絶縁物を詰め込ん
でもよい。

樹脂はエポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹脂が適して
おり、樹脂そのものでも、樹脂にシリカ、アルミナ、マ
グネシア、ジルコニア、カオリン等の絶縁性充填材を混
合したものを使用しても良い。

（作用） 本発明において、予め所要の形状に堀り込んだ溝５を有
する巻型１を用意して、この溝に絶縁導体を巻き込んだ
のは、所定の形状に絶縁導体を巻き上げるためである。

絶縁導体を多重に巻回する際には、絶縁導体間にプリプ
レグ状の接着剤を有する接着シート６を挿入しながら絶
縁導体を巻き込んだのは、後に加熱加圧された際に絶縁
導体間に接着剤が溶は出た後、硬化し絶縁導体相互を接
着させるためである。また、絶縁導体を巻き込み終った
後、絶縁板８と絶縁導体３の間に半硬化状の接着剤７を
介在させたのは、後に加熱加圧された際に接着剤が溶は
出た後、硬化し絶縁導体と絶縁板を接着させるためであ
る。巻き込まれた絶縁導体を接着した絶縁シートを金型
１０に配置した後、金型内の空隙に樹脂１１を注型ある
いは含浸等の方法によって、真空注入を行い、加熱硬化
したのは、絶縁導体を固定すると共に、コイルを絶縁す
るためである。巻型の表面に予め離型剤を処理しておい
たのは、絶縁板の表面に塗布しである接着剤や接着シー
トに含まれる接着剤が溶は出て、絶縁板あるいは絶縁導
体が巻型と接着してしまい、巻型から接着板と絶縁導体
を取り出すことができなくなるのを避けるためである。

加熱硬化する際には、少なくとも樹脂がゲル状になるま
で加圧するとよいのは、樹脂がゲル化する際に起きる収
縮を加圧により補充できるので、硬化によるヒケの発生
を防ぐことができる。

また、金型内の空隙に絶縁物を詰めたり、樹脂に充填材
を混合すると樹脂の線膨張率が高くなり、線膨張率が導
体の値に近くなるため、線膨張率の差に基づく熱応力を
低減でき、クラックの発生を押さえることができるよう
になるし、熱伝導率を向上できるので、冷却がよくなる
。また、弾性率が向上するので、電磁石全体の剛性が上
がり、機械的に強い電磁石を得ることができる。

このように１本発明では、予め所要の形状に堀り込んだ
溝５を有する巻型ｌを用意して、この溝に絶縁導体を巻
き込むようにしたため１寸法精度の高いコイルが得られ
る。また、巻型と金型を各１個用意することにより、従
来のような絶縁スペーサを挿入しながら絶縁導体を巻く
という煩雑な作業なしに多数のコイルが同じような精度
でできる。

（実施例） 以下本発明の一実施例について第１図ないし第７図に示
す図面を用いて以下に詳細に説明する。

先ず、直径が５０μｓの電気銅の表面にポリエステルイ
ミドから成るエナメル皮膜を被覆した細線を撚って、断
面が４ｎｍＸ１０ｍｍの平角状の撚線と成し、この上か
らエポキシワニスをガラステープに塗布して半硬化状態
にしたプリプレグ絶縁テープを飛ばし巻して絶縁導体３
を得る。この絶縁導体３を、第５図に示すように、表面
に溝５を有し表面にポリテトラフルオロエチレンを焼き
付は離型処理を施した半円柱状の鋼鉄製巻型１に、２層
巻き込む。

この際、巻き上がった絶縁導体３の高さの方が溝５の深
さよりやや大きくしておく、この上に、厚さカ０．５ｍ
Ｉの柔軟性のあるエポキシガラスシートから成る絶縁板
８を置く。更にこの上から１表面をポリテトラフルオロ
エチレンを焼き付は離型処理を施した当板９を当て、全
体を加熱しながら当板にプレスで圧力を加え、プリプレ
グ絶縁テープを硬化させる。次に、当板９を除去し、絶
縁導体３が接着した絶縁板８を巻型１から取り出すこと
により、第６図に示すような絶縁板を接着した鞍形コイ
ルを得る。

別の形状を堀り込んだ巻型を用いて、同様な方法により
、別の形状を有する絶縁導体が接着された絶縁板を得る
。このようにして絶縁板に接着した３種類の鞍形コイル
（以下Ａ、Ｂ、Ｃコイルと称する）各２個を用意する。

別に、表面をポリテトラフルオロエチレンを焼き付は離
型処理を施した円筒状の鋼鉄製マンドレルを用意する。

この表面に厚さが０．１３ｍｍのガラスクロスシートを
張力を加えた状態で１０回巻回する。

この上に、上記で得られた絶縁板８に接着した３種類の
鞍形コイルＡ、Ｂ、Ｃを、先ずＡコイルの各１個ずつを
、マンドレルの円周上１８０°位置をずらした対称の位
置に、配置する。次にその上にＢコイルを、更にその上
にＣコイルを各１個ずつを同様に、マンドレルの円周上
１８０°位置をずらした対称の位置に、配置する。この
上から、厚さが０．１３ｍのガラスクロスシートを張力
を加えた状態で１０回巻回する。この外側がら、表面を
ポリテドラフルオロエチレンを焼き付は離型処理を施し
た金型を取り付け、密閉する。次に、減圧容器中に全体
を搬入し、金型内の空隙部を真空ポンプで減圧し、エポ
キシ樹脂組成物から成る樹脂１１を送り込んだ後、加圧
し樹脂を含浸する。然る後樹脂を加熱し硬化させる。

加熱硬化が終了したら、金型を取り外し、次にマンドレ
ルを除去すれば第７図に断面図で示すような電磁石用の
コイルが得られる。

上記実施例において、絶縁導体３として、細線から成る
撚線を使用したのは、渦電流損を少くするためと、断面
積の大きい平角線を巻回し易くするためである。絶縁導
体の上にプリプレグ絶縁テープを巻いたのは、後に加熱
加圧することにより樹脂が溶は出し、硬化して、導体同
土間及び導体とエポキシガラスシートから成る絶縁板８
の間を接着させるためである。また、プリプレグ絶縁テ
ープを飛ばし巻したのは、所要の形状に巻回し易くする
と同時に、後に樹脂が撚線内の空隙に含浸する際の樹脂
の浸入路を確保するためである。マンドレルの表面にガ
ラスクロスシートを巻回した上に、上記で得られた絶縁
板８に接着した３種類の鞍形コイルを配置した後、この
上からガラスクロスシートを巻回するのは、後に樹脂を
含浸・硬化することにより絶縁導体を固定すると共に、
導体を絶縁するためである。コイルの内外はガラスクロ
スシートとエポキシ樹脂から成るＦＲＰ１２ができ、機
械的に強固な構造が出来上がる。従って、マンドレルを
除去しても、電磁石として一体な構造を保持できるだけ
の機械的強度を有している。

このように本実施例においては、金型に溝を堀ってその
溝に絶縁導体を巻き込むため、出来上がったコイルの寸
法精度が高く磁場精度の高い電磁石ができる。また、巻
型と金型を各１個用意することにより、従来のような絶
縁スペーサを挿入しながら絶縁導体を巻くという煩雑な
作業なしに多数のコイルが同じような精度でできる。

なお、上述の実施例では、常電導の電磁石について説明
したが、導体をＮｂＴｉ等の超電導体から成る絶縁導体
を採用することにより、超電導電磁石コイルを製作する
こともできる。

さらに、絶縁導体を金型に入れる際に、ポリエーテルエ
ーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁
性チューブを絶縁導体近傍に配置し、絶縁導体と一緒に
含浸・硬化し、この絶縁性チューブ内に水、油などの冷
却媒体を流すことによって、電磁石を冷却することがで
きる。但しこの場合、絶縁チューブに樹脂が含浸しない
よう、絶縁性チューブの両端を予めシールするとか常温
で固体のパラフィンを高温にして溶かしたものを絶縁性
チューブ内に封入してから樹脂を含浸することが必要に
なる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、金型に溝を堀って
、その溝に絶縁導体を巻き込むため、出来上がったコイ
ルの寸法精度が高く磁場精度の高い電磁石ができる。ま
た１巻型と金型を各１個用意することにより従来のよう
な絶縁スペーサを挿入しながら絶縁導体を巻くという煩
雑な作業なしに多数のコイルが同じような精度で繰り返
し製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁石コイルの巻型の一実施例を
示す平面図、第２図は第１図の１−１部の断面方向から
見たときの絶縁導体を絶縁板に接着する工程を説明する
ための説明図、第３図は樹脂を含浸した状態を説明する
ための断面図、第４図は出来上がったコイルを示す図、
第５図は本発明に係る電磁石コイルの絶縁導体を絶縁板
に接着する工程を説明するための説明図、第６図は本発
明方法により出来上がった一部のコイルを示す図、第７
図は本発明方法により出来上がった電磁石の断面図、第
８図は従来方式の鞍型コイルを示す立面図、第９図は第
８図に示した従来方式の鞍型コイルを作る際に挿入する
絶縁スペーサである。 １・・・巻型、　　　　　２・・・絶縁筒、３・・・絶
縁導体、　　　４・・・絶縁スペーサ、５・・・溝、　
　　　　　６・・・接着シート、７・・・接着剤、　　
　　８・・・絶縁板、９・・・当板、１０・・・金型、 １１・・・樹脂、 １２・ガラスクロスとエポキシ樹脂から成るＦＲＰ代理
人　弁理士　則　近　憲　佑 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第８図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）溝を有する巻型に絶縁導体を巻回しその上からこ
   の絶縁導体を絶縁板で覆い接着させた後、巻型から取り
   出し金型に入れた後樹脂を注入し硬化することによって
   一体化することを特徴とする電磁石用コイルの製造方法
   。
2. （２）絶縁板は半硬化状の接着剤層を有し、この接着剤
   により絶縁導体と絶縁板を接着させることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電磁石用コイルの製造方法
   。
3. （３）絶縁導体が撚線から成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電磁石用コイルの製造方法。
4. （４）絶縁導体表面に絶縁テープが巻かれていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電磁石用コイル
   の製造方法。
5. （５）絶縁導体は２層以上積み重ねられて構成され、各
   絶縁導体間は接着剤で接着されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の電磁石用コイルの製造方法
   。
6. （６）絶縁板および絶縁導体を予め鞍形状に撓ませた状
   態で接着させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の電磁石用コイルの製造方法。
7. （７）金型と絶縁板に接着した絶縁導体の間にできる隙
   間に絶縁材料を詰めた後樹脂を注入することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の電磁石用コイルの製造方
   法。
8. （８）絶縁導体を金型に入れる際に絶縁導体近傍に冷却
   媒体を通すための絶縁性チューブを配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の電磁石用コイルの製
   造方法。