JPS6328019A - 絶縁コイルの製法 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、巻線加工後高温で熱処理を行い、ついで比
較的低温で使用する絶縁コイル、例えば高温熱処理で金
属間化合物を生成させる超伝導材料用芯線コイルや高温
で熱処理する必要があるアモルファス鉄芯を用いたコイ
ルなどを製造する方法に関する。

「従来の技術およびその問題点」 従来、このような高温で熱処理される絶縁コイルとして
は、導体上にホウロウフリットなどの無機絶縁物を塗布
し、これを加熱してセラミック絶縁層を形成してなる絶
縁電線をコイル状に巻き回したものが知られている。

しかしながら、このものは導体とセラミック絶８層とが
密着しているため、絶縁電線としての可廃性が十分でな
く、コイルに巻き回す際絶縁層にクラックが入るという
問題が宵り、また導体とセラミック絶縁層との熱膨張率
が異なるため、熱処理の際のヒートンヨックなどにより
歪みがセラミック層に蓄積され、セラミック層が剥離し
やすいという問題があった。

このような問題を改善するため、導体上にガラス繊維な
どの無機繊維をバインダー樹脂を用いて固着せしめ、つ
いで加熱してバインダー樹脂を硬化せしめて絶縁電線と
し、この絶縁電線をボビンなどにまきつけたのち、空気
中で高温に加熱してバインダー樹脂を分解消失せしめて
、無機繊維のみとし、導体と無機繊維との密着性をほと
んど消失せしめ、かつ十分な耐熱性が得られるようにし
たコイルが知られている。

しかしながら、この絶縁コイルにあっては、バインダー
樹脂の熱分解の際、導体やボビンなどが同時に酸化され
るため、導体やボビンは耐酸化性の良好な材料からなる
ものを用いる必要があり、材質的に限られる不都合があ
った。

このため、本発明者らは、先に導体上に無機繊維と可溶
性バインダー樹脂とからなる絶縁層を設けて絶縁ｍ線と
し、この絶縁電線を巻きつけてコイルとし、このコイル
を可溶性バインダー樹脂の良溶媒中に浸漬し可溶性バイ
ンダー樹脂を溶解除去する絶縁コイルの製法を提案した
。この方法は、上記問題点を解決する乙ののコイルの電
線同士が互いに液管していないため、常温付近での使用
に際しては、温度変化、振動等によって巻線が動きやす
くコイルの特性が変化する間厘があった。

［問題点を解決するための手段］ そこで、この発明にあっては導体上に無機繊維と可溶性
バインダー樹脂からなる第１絶縁層および無機物粒子と
可溶性バインダー樹脂からなる第２絶縁層を形成した絶
縁電線もしくは導体上に無機物粒子と可溶性バインダー
樹脂からなる第１絶縁層、無機繊維と可溶性バインダー
樹脂からなる第２絶縁層および無機物粒子と可溶性バイ
ンダー樹脂からなる第３絶縁層を形成した絶縁電線を巻
き回してコイルとし、このコイルを可溶性バインダ・−
樹脂の良溶媒中に浸漬し可溶性バインダー樹脂を溶解除
去し、ついで不活性雰囲気中で熱処理したのち、絶縁性
樹脂溶液を含浸することにより、上記問題点を解決する
ようにした。

第１図は、この発明において使用される絶縁電線の第１
の例を示すもので、図中符号ｌは導体である。この導体
ｌは、特に限定される事はなく、銅、銅合金およびこれ
ら金属で表面被覆されている超伝導線などの高温での耐
酸化性の乏しい材料からなるものが、特に好ましい。導
体１の径は０゜１〜５ｍｍ程度とされるが、これに限ら
れることはない。

この導体Ｉの表面には、第１絶縁層２が設けられている
。この第１絶縁層２は、無機繊維を導体！上にスパイラ
ル状に密に巻きつけながら、可溶性バインダー樹脂から
なる樹脂液を塗布含浸し、可溶性バインダー樹脂の硬化
温度以下で加熱して溶剤を揮散させ、無機繊維を導体１
に固着させたものである。無機繊維としては、電気用ガ
ラス繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ンリヵ繊維
などの単繊維あるいはこれらからなるより糸、引きそろ
え糸、織物にしたテープなどが使用される。

また、可溶性バインダー樹脂としては、水、有機溶媒に
溶解しやすい樹脂であればどのようなものでもよいが、
万一、微量残存してもモノマーとなって分解消失しやす
い樹脂、例えばメタクリル酸エステル重合体、アクリル
酸エステル重合体およびこれらの共重合体、水、有機溶
媒のいずれにも溶解するポリエチレンオキサイドなどが
望ましい。

この樹脂液としては、これら樹脂を溶解した濃度０．５
〜４０重量％程度のものが使われる。また、加熱温度は
、水、有機溶媒が揮散する温度であればよく、可溶性バ
インダー樹脂に熱硬化型樹脂を用いた場合には、その架
橋温度よりも低い温度に保つ必要がある。

この第１絶縁層２の厚さは、通常５〜５００μｍ程度と
される。また、第１絶縁層２内での無機繊維の割合は、
重量比で６０〜９９．５％とされ、可溶性バインダー樹
脂が出来るだけ少ないものが好ましい。

この第１絶縁１ｔ！ｔ２上には、第２絶縁層３が設けら
れている。この第２絶縁層３は無機物粒子と可溶性バイ
ンダー樹脂とからなるものである。無機物粒子としては
、平均粒径ｏ、ｔ−ｔｏμｍのアルミナ、シリカ、ジル
コニア、ガラスなどの粉末が用いられるが、後工程の熱
処理の際、熱処理温度で溶融しないものでなければなら
ない。可溶性バインダー樹脂としては、上述のものと同
様のものが用いられる。この可溶性バインダー樹脂の濃
度０．５〜４０重量％樹脂液に無機物粒子を添加した分
散液を作り、この分散液を導体１に塗布し、可溶性バイ
ンダー樹脂の硬化温度以下で加熱して、第１絶縁ＷＩ２
に固着させて第２絶縁ＩｇＪ３とする。

この第２絶縁／！！３の厚さは通常０，５〜５０μｍと
され、無機物粒子の割合は重量比で７０〜９９゜５％と
される。

この第２絶縁層３の上には、必要に応じて潤滑層が設け
られる。この潤滑層はこの絶縁電線をコイル巻きなどす
る際、表面の滑り性を改善し、加工性を向上させるため
のもので、可溶性のワックス類を塗布することにより形
成される。

第２図は、この発明において使用される絶縁電線の第２
の例を示すものである。この絶縁？ｌ１１Ｍは、導体ｌ
上にまず無機物粒子と可溶性バインダー樹脂とからなる
第１絶縁層、ｔが設けられている。この第１絶縁石４は
、先の例の絶縁電線における第２絶縁層３とほぼ同様の
ものであるが、無機物粒子には後工程の熱処理時に熔融
する物を用いてもよい。この第１絶縁層４の厚さは０．
５〜５０μｍ程度とされる。この第１絶縁層４の上には
、無機繊維と可溶性バインダー樹脂とからなる第２絶縁
居５が設けられている。この第２絶縁層５は、先の例の
絶縁電線における第１絶縁層２と同様の６ので、その厚
さが５〜５００μｍ　Ｎ、度とされる。

この第２絶縁層５の上には、無機物粒子と可溶性バイン
ダー樹脂とからなる第３絶縁層６が設けられている。こ
の第３絶縁層６は先の例の絶縁電線における第２絶縁層
３と同様のもので、その厚さは０．５〜５０μｍ程度と
される。

この第３絶縁層６の上にも、必要に応じて先の例と同様
に潤滑層が設けられる。

次に、このような絶縁電線７を用いて、絶縁コイルを製
造する方法を説明する。

まず、絶縁電線７を、例えば第３図に示すようにボビン
８に巻き付け、コイル９とする。次いで、このコイル９
を可溶性バインダー樹脂の良溶媒中に浸漬して可溶性バ
インダー樹脂を溶解除去する。

絶縁電線７に潤滑層が被覆されているものでは、予め潤
滑層をなす潤滑剤を溶解する溶媒中に浸漬して、潤滑層
を除去しておく。潤滑剤と可溶性バインダー樹脂とが同
一の溶媒に溶解するものであれば、同時に、これらを溶
解除去することができろ。

上記良溶媒としては、水、ケトン類、エステル類、アル
コール類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類などが可
溶性バインダー樹脂との組み合わせにおいて適宜選択さ
れ、必要芯じてこれら溶媒を６０〜７０℃程度に加熱し
て樹脂の溶解を促進してもよい。可溶性バインダー樹脂
の具体的な溶解にあたっては、溶媒を数回取り替えて行
うのが板子ましい。

この溶媒浸漬に上り絶縁電線７の第１〜２絶縁ＦＪ２．
３あるいは第１〜３絶縁層４．５．６の可溶性バインダ
ー樹脂が溶解除去され、これら絶縁層２．３．４．５．
６は耐熱絶縁特性の良好な無機物粒子お上び無機ｓＱ維
から形成される事になり、このコイル９はその耐熱性が
極めて高いものとなる。また、この可溶性バイングー樹
脂除去後のコイル９にあっては、いずれの絶縁電線を用
いても、その巻線の最外色は無機物粒子が内側の無機＃
！＆維に軽く付着して露出している状態となっている。

ついで、このようにして得られたコイル９は、不活性ガ
スあるいは真空の不活性高温雰囲気中で熱処理される。

この熱処理は、導体ｌを加熱して導体金属において金属
間化合物を生成せしめたり、ボビンや鉄芯をなす金属の
相変化を生成せしめたりするもので、このコイル９を超
伝導材料用コイルなどに使用するために必要となるもの
である。

熱処理は、真空下あるいは窒素、アルゴンなどの不活性
ガス中で５００〜９００°Ｃで１〜５０時間匹゛度加熱
することにより行なわれる。

この熱処理においては、絶縁層２．３．４．５、６はす
べて無機質から構成されているので、コイル９の絶縁特
性などが変化することはない。

ついで、第４図に示すように熱処理の終わったコイル９
に絶縁性樹脂溶液を含浸処理する。絶縁性樹脂としては
、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂など
の電気絶縁性、耐熱性の良好な樹脂が好ましく、これら
の樹脂を有機溶剤に溶解した溶液が含浸に使われる。含
浸処理には、真空含浸処理などの通常の方法が用いられ
る。含浸後は１００〜１５０℃程度に加熱して溶剤を除
去し、ついで樹脂の硬化温度に加熱して樹脂を硬化させ
る。

この含浸処理により、コイル９の巻線間が絶縁性樹脂か
らなる含浸物ＩＯで固結され、目的とする絶縁コイルが
得られる。

［作用］ この上うな絶縁コイルの製法によれば、導体ｌに対する
固着性のない無機物粒子や無機繊維を可溶性バインダー
樹脂を利用して導体Ｉに固着しているので、コイル巻き
などの加工時に絶縁層２．３．４．５．６が導体ｌから
剥離するようなことがなく、また絶縁電線７の表面が比
較的滑らかでこすれにくくなっているため、線同士のこ
すれやボビンのツバに引っ１蚤けたりして繊維がバラバ
ラになるなどの問題がなく、良好な加工性を示す。

また、熱処理以前に可溶性バインダー樹脂を溶解除去し
ているので、熱処理工程において、電気絶縁性を低下さ
せるカーボン等の生成がなくなる。

また、熱処理以後に含浸処理を行いコイル９の線間部分
に樹脂からなる含浸物ＩＯを充填、固結しているので、
機械的な振動や衝撃に土って線間短絡、絶線劣化などを
起こすことがなく、かつその巻線最外層が無機物粒子の
露出状態となっているため、樹脂溶液の浸透が良く行な
われ、さらに含浸樹脂量を芝孔質状態が失われない程度
、好ましくは含浸しうる空隙の９０％以下程度に抑える
ことにより、冷却用の液体やガスが浸透しやすい状態が
得られ、この絶縁コイルを極低温で使用する場合に有効
となる。さらに、不活性雰囲気で熱処理しているので、
導体１やボビン８に高温酸化に弱い材料を使用できる。

［実施例１］ 径１．５ｍｍの銅線表面に、平均粒径５μｍのアルミナ
４０￥１量％と軟化流＋ＩＬＩ］　Ａ度７００℃のガラ
スフリット６０重量％との無機物粒子７５重量部および
ノルマル・ブチルメタアクリレート５０部とイソ・ブチ
ルアクリレート５０部からなる共重合体（ガラス転移温
度４０℃）２５重量部をトルエンに溶解分散したスラリ
ー状物を塗布、乾燥し、厚さ約３０μｍの第１絶縁層を
設けた。次に、この第１ｔ＠縁層上に７μｍφのガラス
繊維をスパイラル状に巻きつけ、これに上記共重合体の
３０％トルエン溶液を塗布含浸し、トルエンを揮散させ
、厚さ約１００μｍのガラス繊維とアクリレート共重合
体とからなる第２絶縁層を設けた。この第２絶縁層上に
平均粒径５μｍのアルミナ７０重量部と上記共重合体３
０重量部をトルエンに溶解、分散したスラリー状物を塗
布、乾燥し、厚さ約２０μｍの第３絶縁層を設けて、絶
縁電線を得た。

ついで、この絶縁電線を胴径５０ｍｍ、内幅１５０ａｍ
のセラミックコーティングした金属製ボビンに１０ｆｆ
ｌパイファイラー巻きにしてコイルを作成した。

このコイルをアクリレート共重合体の良溶媒であるジク
ロルメタンに浸漬し、コイルの２ないし３帰程度の樹脂
が溶解したところで新しいジクロルメタンにとりかえる
方法でアクリレート共重合体を溶解除去した。

ついで、このコイルを窒素雰囲気中で、ガラスフリット
の軟化流動点以上の８００°Ｃで５０時間加熱し、導体
上に多孔質の無機物粒子層とその上に一部が固着した無
機繊維層とが形成され、かっこの線間に第３絶縁層のア
ルミナ粒子がバラバラの状態で充填されたコイルを得た
。

次に、このコイルの常温での線間絶縁抵抗を測定し１０
″Ω以上宵ることを確認したうえ、このコイルにエポキ
シ樹脂の３０％メチルエチルケトン溶液を含浸し、溶剤
を揮散させ、さらに加熱して樹脂を硬化させて、絶縁コ
イルを得た。このコイルの樹脂充填率は別に作成した完
全充填コイルの充填量から約６０％であることを確認し
た。

［実施例２］ 実施例１において、絶縁電線として第１絶縁層を除いた
２層構造のものを用いて、同様の手段により絶縁コイル
を得た。

これら２種の絶縁コイルを加速度９．８ＧＳｆｆｉ幅２
ｍｍでコイルの垂直、水平の２方向について各１０４回
振動テストを行い、テスト前後の線間絶縁特性を調べた
。

また、比較のため、実施例１および２の熱処理後含浸処
理を行わないコイルについても、同様の振動テストを行
った。これらの結果を別表に示す。

この結果から明らかなように、実施例１〜２の絶縁コイ
ルは優れた耐振特性を有することがわかる。

［発明の効果］ 以上、説明したように、この発明の絶縁コイルの製法は
、導体上に無機繊維と可溶性バインダー樹脂からなる第
１絶縁層および無機物粒子と可溶性バインダー樹脂から
なる第２絶縁層を形成した絶縁電線らしくは導体上に無
機物粒子と可溶性バインダー樹脂からなる第１絶縁層、
無機Ｉａ維と可溶性バインダー樹脂からなる第２絶縁居
および無機物粒子と可溶性バインダー樹脂からなる第３
絶縁乃を形成した絶縁電線を巻き回してコイルとし、こ
のコイルを可溶性バインダー樹脂の良溶媒中に浸漬し可
溶性バインダー樹脂を溶解除去し、ついで不活性雰囲気
中で熱処理したのち、絶縁性樹脂溶液を含浸するもので
あるので、熱処理以前に可溶性バインダー樹脂を溶解除
去すことができ熱処理工程において、電気絶縁性を低下
させるカーボン等の生成がなくなる。また、熱処理以後
に含浸処理を行いコイルの線間部分に樹脂を充填、固結
しているので、機械的な振ａ＋や衝撃によって線間短絡
、絶縁劣化などを起こすことがない。また、コイルの巻
線最外層が無機物粒子の露出状態となっているため、樹
脂溶液の浸透が良く行なわれ、さらに含浸樹脂量を多孔
質状態が失われない程度に抑えることにより、冷却用の
液体やガスを容易に浸透させることができ、この絶縁コ
イルを極低温で使用する場合に有効となる。さらに、不
活性雰囲気で熱処理しているので、導体やボビンに高温
酸化に弱い材料を使用できるなどの利点を存するものと
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明において使われる絶ｈＡ１１ｉＲの
第１の例を示す概略断面図、第２図はこの発明において
使イつれる絶縁電線の第２の例を示す概略断面図、第３
図および第４図はこの発明の絶縁コイルの製造方法の一
例を工程順に示す部分断面図である。 １・・・・・・導体、２・・・・・・第１絶縁層、３・
・・・・・第２絶縁層、４・・・・・第１絶Ｂ届、５・
・・・・・第２絶縁層、６・・・・・・第３絶縁層、７
・・・・・絶縁電線、９・・・・・・コイル、ｌＯ・・
・・・・含浸物 出願人　　藤倉ｉ’ｉ線株式会社 ［゛ ［ ｌ； 巨 「 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導体上に無機繊維と可溶性バインダー樹脂からな
   る第１絶縁層および無機物粒子と可溶性バインダー樹脂
   からなる第２絶縁層を形成した絶縁電線を巻き回してコ
   イルとし、このコイルを可溶性バインダー樹脂の良溶媒
   中に浸漬し可溶性バインダー樹脂を溶解除去し、ついで
   不活性雰囲気中で熱処理したのち、絶縁性樹脂溶液を含
   浸することを特徴とする絶縁コイルの製法。
2. （２）導体上に無機物粒子と可溶性バインダー樹脂から
   なる第１絶縁層、無機繊維と可溶性バインダー樹脂から
   なる第２絶縁層および無機物粒子と可溶性バインダー樹
   脂からなる第３絶縁層を形成した絶縁電線を巻き回して
   コイルとし、このコイルを可溶性バインダー樹脂の良溶
   媒中に浸漬し可溶性バインダー樹脂を溶解除去し、つい
   で不活性雰囲気中で熱処理したのち、絶縁性樹脂溶液を
   含浸することを特徴とする絶縁コイルの製法。