JPH04112506A - 耐熱性無機絶縁コイル - 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］ 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用いていた。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た。

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３ｏｏ℃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。

有機材料の代わりに、無機材料を使用した耐熱性絶縁コ
イルも種々検討されてきているが、長期間の運転や過負
荷の運転の際に、自己発熱により、導体抵抗が上昇して
、さらに発熱が増加し、金属部品の強度低下や熱膨張が
問題となった。

この発明の目的は、このような従来の問題点を解消し、
絶縁材料が熱分解せず、また発熱により生じた熱を外部
に逃がしやすくすることによって温度上昇を抑制するこ
とのできる耐熱性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］ この発明の耐熱無機絶縁コイルは、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
ものであり、コイル状に巻かれた無機絶縁線材間に、ベ
リリア、炭化ケイ素および窒化アルミニウムからなる群
より選ばれる少なくとも１種のセラミックス粒子を含む
無機絶縁充填層が設けられていることを特徴としている
。

無機絶縁充填層は、たとえば、セラミックス前駆体を含
む溶液中にセラミックス粒子を分散させた分散液を無機
絶縁線材間に充填することによって形成することができ
る。セラミックス前駆体を含む溶液は、たとえば、金属
アルコキシドまたは金属カルボン酸エステルを加水分解
および縮重合反応させることによって調製することがで
きる。

このようなセラミックス前駆体としては、５１１Ａｌ、
Ｚｒ、ＴｉおよびＭｇの金属酸化物の前駆体がある。こ
のような前駆体溶液は、加熱によりセラミックス化して
無機絶縁充填層とすることが好ましく、これによりセラ
ミックス粒子が無機絶縁充填層中に強固に固定される。

この発明において、無機絶縁充填層中のセラミックス粒
子の含有量は、２０体積％〜９０体積％の範囲内である
ことが好ましい。２０体積％より含有量が少なくなると
、無機絶縁充填層の熱伝導性が低下し、９０体積％より
含有量が多くなると、セラミックス粒子を強固に固定す
ることが困難になる。

［発明の作用効果］ この発明の絶縁コイルは、導体のまわりの無機絶縁層お
よび無機絶縁線材間の無機絶縁充填層により絶縁されて
いるため、熱分解して絶縁特性が劣化するようなことは
ない。

またこの発明の絶縁コイルでは、無機絶縁充填層中に、
熱伝導性の高いベリリア、炭化ケイ素または窒化アルミ
を含んでいるため、無機絶縁充填層の熱伝導性が優れて
いるため、発熱した熱を外部に発散しやすい。このため
温度上昇を抑制することができる。したがって、この発
明の絶縁コイルはモータ、マニピュレータ、およびソレ
ノイドコイル等のコイルに使用して、長期間の運転や過
負荷の運転の際の発熱に耐えることのできる耐熱性コイ
ルとすることができる。

Ｃ実施例］ 第１図は、この発明に従う無機絶縁コイルを示す断面図
である。第１図を参照して、ボビン１のまわりには無機
絶縁線材２が巻線加工されコイル状にされている。無機
絶縁線材２の間には、無機絶縁充填層３が設けられてい
る。

第２図は、第１図に示す無機絶縁コイルの無機絶縁線材
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
被覆することにより形成されている。無機絶縁線材２の
まわりには、無機絶縁充填層３が設けられており、無機
絶縁充填層３には、セラミックス粒子４が分散されてい
る。

第２図に示すように、この発明の無機絶縁コイルでは、
無機絶縁充填層中にセラミックス粒子が分散されており
、このセラミックス粒子が、ベリリア、炭化ケイ素およ
び窒化アルミニウムからなる群より選ばれるものである
ため、熱伝導性に優れており、自己発熱した熱が外部に
伝達され、温度上昇を抑制することができる。

以下、この発明に従う具体例について説明する。

まず、以下の■〜■の方法で３種の無機絶縁線材を作製
した。

■　直径Ｑ、５ｍｍのアルミニウム線の表面を陽極酸化
し、厚さ１０μｍの酸化層を形成してアルマイト電線を
作製した。

■　直径０．５ｍｍのＮｉメツキＣｕ線に、加熱により
セラミックス化するシリコン樹脂を塗布し、これを焼き
付けてセラミックス電線を作製した。

■　テトラブチルオルトシリケイトを８モル％、水を３
２モル％、イソプロピルアルコールを６０モル％含む混
合溶液に、硝酸をテトラブチルオルトシリケイトのモル
数に対して１００分の３の量だけ滴下して、８０℃にお
いて２時間反応させた。

直径０．５ｍｍのＮ１メツキＣｕ線に酸化クロムメツキ
した後、この溶液をこの表面に塗布し、加熱処理してセ
ラミックス電線を作製した。

以上のようにして得られた３種類の無機絶縁線材をコイ
ル状に巻線加工する際に、下記のセラミックス粒子を分
散した分散液を充填しながら巻線加工した。

（イ）　上記■で調製した溶液に炭化ケイ素８００ｇを
分散した分散液。

（ロ）　　トリブトキシアルミニウムを５モル％、トリ
エタノールアミン１０モル％、水を５モル％、イソプロ
ピルアルコールを８０モル％含む混合溶液を、５０℃に
おいて１時間反応させ、この溶液ＩＬに窒化アルミニウ
ム粉末１ｋｇを分散した分散液。

上記の■〜■の３種類の無機絶縁線材を用い、上記の（
イ）および（ロ）の分散液を用いて作製した合計６種類
の無機絶縁コイルについて、巻線加工後に５００℃で３
０分加熱しセラミックス化させ、この発明に従う無機絶
縁コイルとした。これらのコイルを用いて、過電流を流
して長時間使用したが何ら問題はなかった。比較として
、ポリイミドを用いて作ったソレノイドコイルに同じ条
件で過電流を流して長時間使用したところ、このコイル
はすぐに煙を上げて故障した。

このことからも明らかなように、この発明に従う無機絶
縁コイルは、耐熱性に優れている。

なお、上記の実施例において、無機絶縁充填層は加熱に
よりセラミックス化させているが、この加熱を通電の際
の発熱により行ないセラミックス化させてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う無機絶縁コイルを示す断面図
である。 第２図は、第１図に示す無機絶縁コイルの無機絶縁線材
のまわり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は無機
絶縁充填層、４はセラミックス粒子、５は導体、６は無
機絶縁層を示す。 第１図 第２図

Claims (4)

【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耐熱性無機絶縁コイルであっ
   て、 コイル状に巻かれた前記無機絶縁線材間に、ベリリア、
   炭化ケイ素および窒化アルミニウムからなる群より選ば
   れる少なくとも１種のセラミックス粒子を含む無機絶縁
   充填層が設けられている、耐熱性無機絶縁コイル。
2. （２）セラミックス前駆体を含む溶液中に前記セラミッ
   クス粒子を分散させた分散液を前記無機絶縁線材間に充
   填することによって、前記無機絶縁充填層が形成されて
   いる、請求項１に記載の耐熱性無機絶縁コイル。
3. （３）前記セラミックス前駆体を含む溶液が金属アルコ
   キシドまたは金属カルボン酸エステルを加水分解および
   縮重合反応させた溶液である、請求項２に記載の耐熱性
   無機絶縁コイル。
4. （４）前記無機絶縁充填層が、前記充填した分散液を加
   熱によりセラミックス化して形成したものである、請求
   項２に記載の耐熱性無機絶縁コイル。