JPS62224009A - 樹脂モ−ルドコイル - 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〕 本発明は熱硬化性樹脂組成物（以下レジン）でコイルを
モールドして成る樹脂モールドコイルニ係り、特にレジ
ンの熱伝導率を向上させてクラックの発生防止および外
形寸法の小形化に好適な樹脂モールドコイルに関する、 〔従来の技術〕 従来のモールドコイル用レジンは、６８Ｘ１０−６に−
１という高い線膨張係数を有しているので、−例として
特開昭５５−１６１８４２４Ｃ示されているように充填
材として非晶質シリカを用いてレジンの線膨張係数を導
体の線膨張係数に近づけて　　　・モールドコイルのク
ラック発生を防止するようにしていた。

非晶質シリカを使用した場合、ｆＩＭ膨張係数を一例と
して２４〜２８Ｘ］０−’に一’と導体（アルミ）の値
２３Ｘ１０　　　Ｋ−に非常に接近させる事が出来るの
で、モールドコイルの熱応力は減少し、クラックの発生
を押える事か出来る。

しかし、非晶質シリカは低膨張係数を有する反面、結晶
質シリカに比べ熱伝導か低く、コイルの温度上昇が犬き
くなる難点があつ九 −例として第９図、４１０図に示すように、非晶質シリ
カを充填したレジン５の熱伝導率が低いのでコイル内部
の最高温度θ′ｍが大きぐなシ、平均温度も高くなる。

特に、レジン層での温度勾配（θ′２−θ′１）又は（
θ′、−θ′４）か大きぐな９、レジン層での熱応力が
大きくなる。従って、発生熱量を少なく押えないと許容
温度に入らないたｄ・、モールドコイルか大きくな１品
の小形化の妨けとなるとともに、原価が高くなるという
問題点があった。

一方、結晶質シリカは熱伝導が高い反面、線膨張係数が
１０〜１４Ｘ］Ｏ−’に一’　と非晶質シリカの０．５
Ｘ］Ｏ−’Ｋ”’　に比べ極めて大きいため、単に結晶
質シリカに置換しただけでは配合されたレシン０１ｗ膨
張イ＝数ハ３３〜３９Ｘ１　ｏ”　Ｋ−１と導体（アル
ミ）の値２３Ｘ１０″″６に−１に比べ差か大きくなり
すぎるためモールドコイルにクラックが発生するという
問題点かあった。

粉砕物の粒度分布をあられす式の一つとしてＲｏｓｉｎ
　−Ｒａｆｆ１１１１ｅｒの式かあシ、この式について
は例えは、［粉体工学ハンドブック（第６版）」井伊谷
鋼−著■昭和４７年朝倉書店）の４４〜４５頁に記載さ
れている。充填材の粒度分布もＲｏｓｉｎ−シコｎ１ｅ
ｒの式で衣わすことかでき、従来の充填材は特に粒径分
布の調整を行わないと、Ｒｏｓｉｎ　−Ｒａｎｉｌｅｒ
Ｏ式の粒度分布の傾さをへわす定数ｎの値が０．９５〜
１．０５の範囲となる。この状態ではレジンに充填でき
る充填材の含量は４０〜４５体積チか限度であり、充填
材として結晶質シリカを用いた場合にはレジンの純膨張
係数を導体の体膨張係数に近づけるに至らな〃・つた、 なお、関連するものとして他に弊開距５３−１２３４５
７号が挙けられるが、レジンの純膨張係数を低下させる
とともに熱伝導率を向上さセるという点については配慮
されていなかった。

〔発明か解決しようと）る問題点−〕

上記従従来術におい１は、非晶質シリカを用いルジンの
純膨張係数を導体の線膨張係数に近っけ１クラツクの発
生を抑えると温度上昇か大さくなシ、結晶質シリカを用
い″″Ｃ温度上昇を抑えるとレジンの純膨張係数か礁体
の線膨張係数よシ大きくなりクラックか発生しやすくな
るという相入れない問題点があった。そのため、従来技
術による樹脂モールドコイルは、耐クラツク性を１んじ
て熱伝導率を犠牲にするか、熱伝４軍を高めて小形化と
コスト低減を追求し耐クラツク性を犠牲にするかのいず
れかの道を違んでおり、耐クラツク性と熱伝導率の向上
を同時に満足することかできす、信頼性の濤、で問題が
あった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、耐クラツク性を
有するとともにレジンの熱伝導率を高めて小形化と低コ
スト化のＢ、Ｉ　’Ｎｔｊ−な樹脂モールトコづルを提
供することにある。

〔問題漬を解決ブるための手し〕

上記目的は、エポキシ樹脂に粘度低下剤とともに光横狗
を添加し１成る熱硬化性樹脂組成物でコイルをモールド
した樹脂モールドコイルにおい１、前記充填材を最大粒
径８０μｍ以下の粒度の結晶質シリカとし、かつ、前記
エポキシ樹脂に５５体檀饅以上添加することにより達成
される。

好ましい実施態様においては、前記充填材は粒径６以上
の粒子に対して累Ｓ重量Ｒ（ｄｌか、ｂ、　　ｎをそれ
ぞれ定数としてＲ（ｄｌ＝］　００８　Ｘｐ　（−ｂ−
ｄｎ）となる粒度分布を有し、かつ、前記外部ｎの値が
０．９以下となるよう粒度発願が調整されて成ることを
特徴とする。

〔作用〕

充填材の結晶質シリカは熱伝導率が高いためレジンの熱
伝導率を高くすることが１−＠、コイルの発熱を良好に
外部に伝達することかできる。これによシコイルを小形
化して■流密度を上け１も放熱か有効に行われる。また
、結晶質シリカを最大粒径８０μｍ以下の粒度としてＲ
ｏｓｉｎ　−Ｒａｍｎ１ｅｒの式における粒度分布の傾
きを示す定数ｎの値が０．９以下となる粒径分布を有す
るよう調整したので、結晶質レジンを４５体積矛以上光
填さセることかでさる。粘度低下剤はレジンの粘度の上
昇全防止してコイル内へのレジンの含浸か光分＆Ｃ行え
るようにしてボイドの発生を防止する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図〜第８図によシ欣明する。

第３図は本発明の一実施例における樹脂モールドコイル
の外形杉状を示し、第１図はそのＡ−Ａ面における縦断
面を示す。

第２図は第１図に示すＡ−Ａ’断面におりるコイルの温
度分布を示す。

本実施例において、信服モールドコイル１はコイル２を
レジン３でモールドすることによシ形成畑れ、レジン３
はエポキシ樹脂に光徊材として結晶質シリカを充填し、
さらに粘度低下剤か添加されたものよυ成る。１だ、樹
脂モールドコイル１の外面にはコイル２に接続された端
子４か肢けられる、エポキシ樹脂に充填材を充填したと
きのレジンの線膨張係数の変化を第５図に示す。叱５図
より、充填相として結晶質シリカを用いた場合ｒ（はレ
ジンの線膨張係数をコイルの導体として用いられるアル
ミの線膨張係数に近づけるのに充填材含量として５５体
績裳以上配合すれはよい。

本実施例では充填材の粒度分布を改善して多量の充填材
を配合しやすくするとともに多量の充填材を配合しても
レジンの粘度が上からないように粘度低下剤としてシラ
ンカップリング剤を９配′　　合するものである。

一般的に充填材の粒度分布は第４図に示すＲＯｓｉｎ　
−Ｒａｍｍ１ｅｒ線図（以下ＲＲ８粒度線図）で示され
る。同図は下記のＲｏｓｉｎ　−Ｒａｍｍ１ｅｒの式（
１）式を、両辺の対数をとって（２）式のように変形し
、（２）式の左辺を従属変数とし、右辺の’１０ｇ　ｄ
を独立変数とすることによジグラフ化したものである。

Ｉ（（ｄ）＝　］　ＯＯｅ　Ｘ　ｐ　（−ｂ　−ｄ　ｎ
　）−・・−・−・・（１１１ｏｇ　（２−ｌｏｇ　Ｒ
（ｄｌ　）　＝　ｎ　ｌｏｇ　ｄ　＋　’ｌｏｇ　ｂ　
−０，３６２・・・・・・・・・・・・・・・（２）こ
こＫ、 ｄ：粒子径（μｍ） Ｒ（ｄｉ：粒子径４以上の累積重書（チ）ｒに粒度分布
の傾きを示すｃｌＥ数 す二定数 である。

普通に粉砕された結晶質シリカの粉末においてはｎは第
４図の破線で囲１れた領域にあυ、粒度分布の傾きはｎ
＝０．９５〜１．０５である。

これに対し、ｎが０．９以下であると充填材はスムース
に混さシ易く、レジンの粘度も低下する。

即ち、とのｎか０．９以下とは、色々な粒子径の粉末が
平均的に含まれ１いる事を示しておシ、従って多量の充
填材を配合しても、大きな粒子間偶不さな粒子が入シ込
み、多くの充填材の配合が可能となる。

尚、このｎは０．７〜０．８程度が実験的に最も望でし
い結果を靭１いる。

本実施例においでは結晶質シリカの最大粒径を８０μｍ
とするとともに粒径分布を調整してｎの値が０．９以下
となるようにして、ＲＲ８線図において】０μにて累積
ｉｔを４１−とすることＫよ°９結晶質シリカの充填前
を５５体ＰＸ％以上とすることがでさ、レジンの線膨張
係数を大幅に低下させて第６図に示すように大体３０　
Ｘ　１０−’に一’以下とする事か出来る。例えは、６
０体槓多配合すると２５　Ｘ　１０−’　Ｋ″″１′！
で下ける事が可能である。

しかし、この様に多量の充填材を配合すると粘度は５０
Ｐ＆−８（パスカル秒）以上となってコイル内部にレジ
ンが十分に含浸せず、結局コイル内部にボイドを形成し
絶縁不良の要因となるので、粘度を低下させるためシラ
ンカップリング剤を適量配合することによシ、充填材を
５５体積チ以上配合しても、レジンの粘度を５０Ｐａ−
Ｅ３以下にする拳が出来る。なお、充填材を多く入れ過
ぎても導体との線膨張係数の差を生じるため、アルミ導
体の場合添加する量の上限は７０％位である、本実施例
におけるレジンは熱伝４率が非常に高いため、第２図に
示すように、コイルの内部の温度分布は、ゆるやかでコ
イル内部で発生した熱を効率よく、コイル表面に伝える
ことができる。

従って、コイル内部の平均温度が低く、コイル表面温度
θ、又はａ４と最高温度０ｍとの走も少ない。特にレジ
ン部の温度伽配（＃、−θ、）又は（θ３−θ、）は小
きく、レジン部におりる熱応力の発生を抑えることがで
きてレジン自体の変形やクラックを防止できる。

ここでレジンの熱伝導率の差による導体平均温度の差θ
ｄは計算上次式でふめられる。

θｄ＝ｑＴ（２，−−、、−）・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（３）ここで　ｑ：コイルの発熱
量 λＲ′：非晶質シリカを充填したレジンの熱伝導率 λＲ＝結晶質シリカを充填したレジンの熱伝導率 Ｔニレ２フ層の厚さ ここで、Ｔ　＝　０．０１　（ｍｌ ｑ＝ｇ　ＯＯ（０７ｍ２） λＲ’　＝０．４　（ω／ｍ’Ｃ） λＲ＝０．８（ω／ｍ″Ｃ） とすると、温度差ａｄは１０゛Ｃとな９、結晶質シリカ
を充填することにより非晶質シリカを充填したものに比
べ導体平均温度を計算上１０’Ｃ低下させることかでき
る。

不実施例におけるレジン金製品に適用した場合、従来の
レジンとの各部の温彦差の例を第７図に示す。同図に示
すように本実施例しくおけるレジンを用いると導体温度
を従来のレジンを用いた場合に比べ約１０％低下させる
ことができる。また、導体とレジン表面の温度差も従来
のものに比べ１０゛Ｃ前後低くすることができる。また
、第８図は３相５００ＫＶＡの変圧器に本実施例の樹脂
モールドコイルを使用した場合の従来品との外形可法。

据付面積、容積９重量の比率を示す。同図中いずれの項
目も従来品を１００としてそれに対する比率を示す。本
実施例によれば据付面積お↓び容積を従来品に比べ約ｉ
ｏ％以上小さくでき、さらに１Ｗ′ｌｊ！−を約５％軽
くすることができる。

本実施例は導体がアルミの場合について述べたが、導体
が銅である場合に本発明を適用してもよく、その場合に
は充填材の添加量をおよそ７０〜８０体積饅とすれはよ
い。

本実施例では、レジンの粘度が低くコイルとの境界面で
のボイドの発生を防止できるため、コイルとレジンとが
良好に否１し、コイルの熱を有効に伝達することができ
る。また、ボイドがないためコロナの発生も防止でき、
絶縁性に優れた樹脂モールドコイルを得ることができる
。

〔発明の効果〕

本発明によればレジンの線膨張係数を導体の線膨張係数
に近づゆることができて耐クラツク性を有するとともに
熱伝導率も高めることができ、小形化と低コスト化の可
能な樹脂モールドコイルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における樹脂モールドコイル
のＡ−Ａ’面における縦断面図、第２図は第１図の断面
における温度分布図、第３図は本発明の一実施例におけ
る樹脂モールドコイルの外形を示す斜視図、第４図はＲ
ｏｓｉｎ　−ＲＢＪｒｎｌｅｒの式による粒度分布を示
す粒度分布図、第５図は結晶質シリカおよび非晶何シリ
カの充填曾に対する線膨張係数を示す特性図、第６図は
本発明の一実施例において充填材の含量に対する熱伝導
率および線膨張係数を示す特性図、第７図は、本発明の
一実施例を実製品に適用して得られた導体温度、レジン
表面温度、導体とレジン表面の温度差のそれぞれを従来
例と比較して示す特性図、第８図は本発明の一実施例を
実製品に適用して得られた外形寸法、Ｎｔ等を従来例と
比較して示す特性図、第９図、第１０図はそれぞれ従来
のレジンモールドコイルの縦断面図および該断面におけ
る温度分布図である。 １：樹脂モールドコイル、２：コイル、３：ｆｉ硬化性
樹脂組成物 代理人　　弁理士　小　　川　　勝　　男。 第　１　口　　　　第３　図 羊　２　図 図　　　　　　＄　４　ロ イ支　壬　冬ｄ＜）１πノ ＲＲ５＃’ｔ−崖Ｘ痕ＴｆＺＪ　　Ｃ４ｉ度分“］１テ
Ｅｌ）第　　５　　図 充填オオ含−童　（Ｎｕ、％） 第　６　　図 第　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エポキシ樹脂に粘度低下剤とともに充填材を添加し
   て成る熱硬化性樹脂組成物でコイルモールドして成る樹
   脂モールドコイルにおいて、前記充填材は最大粒径８０
   μｍ以下の粒度の結晶質シリカであり、かつ、前記エポ
   キシ樹脂に５５体積％以上添加されて成ることを特徴と
   する樹脂モールドコイル。 ２、前記充填材は粒径ｄ以上の粒子に対して累積重量Ｒ
   （ｄ）が、ｂ、ｎをそれぞれ定数としてＲ（ｄ）＝１０
   ０ｅ×ｐ（−ｂ・ｄ＾ｎ）となる粒度分布を有し、かつ
   、前記定数ｎの値が０．９以下となるよう粒度分布が調
   整されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の樹脂モールドコイル。