JPH08264347A - 樹脂モールドコイル及びその表面導電層の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面導電層を有するものにあって、適切な導
電率で且つ均一な表面導電層を得ると共に、耐クラック
性や耐部分放電性を向上する。 【構成】 導体２を巻回した巻線３を、絶縁樹脂からな
る樹脂モールド層４によりモールドする。樹脂モールド
層４の表面に、外層接地層として機能する表面導電層５
を設ける。表面導電層５を、溶剤可溶性の導電性高分子
から構成する。適切な溶剤に導電性高分子を溶かした溶
液を、樹脂モールド層４の表面に塗布することにより表
面導電層５を形成し、このとき、溶液中の導電性高分子
の濃度や、添加する不純物の濃度、塗布回数の調整等に
より、形成される表面導電層５の厚さや導電率を、鎖交
磁束密度に対応した最適なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば変圧器等の誘導
機器に用いられ、導体を巻回してなる巻線を絶縁樹脂に
てモールドした樹脂モールドコイル、及びその表面導電
層の形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば受配電設備にあっては、モールド
トランスの盤内の気中絶縁距離の低減や安全性の向上を
図るために、モールドコイルの最外層に接地層を設けた
外層接地トランスを使用する場合がある。これらの機器
で外層接地層を形成する場合、一般には、樹脂注型また
は含浸等により形成した樹脂モールドコイルの樹脂モー
ルド層の表面を、サンドブラスト処理等により粗面化し
た後、金属の溶射により表面導電層を形成することが行
われている。

【０００３】また、より簡易的な方法として、炭素粉や
金属粉等の導電性微粒子を絶縁樹脂中に分散させた導電
塗料を、樹脂モールド層の表面に塗布する方法や、導電
性または半導電性のテープを樹脂モールド層の外周面に
巻回して表面導電層を形成する方法もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
変圧器等の誘導機器に用いられる樹脂モールドコイルの
表面に設けられる表面導電層は、鎖交磁束により生ずる
渦電流を抑制するため、磁束密度に応じた適切な電気抵
抗を有している必要がある。しかしながら、上記したよ
うに金属溶射により表面導電層を形成するものでは、金
属の導電率が比較的高いので、適切な電気抵抗を得るた
めには極薄の導電層を形成しなければならないが、金属
溶射により極薄導電層を形成することはかなりの困難性
を伴うという問題点があった。

【０００５】そして、サンドブラスト処理や金属溶射の
処理は、樹脂モールド層に対する熱的、機械的ストレス
が大きいため、樹脂モールド層の表面に亀裂や傷が生
じ、樹脂モールド層と表面導電層との間に微小な欠陥が
形成されてしまう不具合もあった。このような微小な欠
陥は、樹脂モールド層のクラックの起点となったり、部
分放電の発生の原因となり、ひいては機器の絶縁性能を
低下させるものとなっていた。

【０００６】また、導電塗料を塗布する方法では、絶縁
樹脂中に分散した導電性微粒子の分布むらが生じやす
く、均一な導電層を得にくい不具合があった。さらに
は、導電性または半導電性のテープを巻回する方法で
は、最適な電気抵抗を得るためには、鎖交磁束密度に応
じた各種の導電率を有するテープを用意する必要がある
上、均一な導電層を形成することが難しかった。テープ
を巻回する場合、テープのラップ部に微小な空隙が生
じ、上述と同様の欠陥となる不具合もあった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、樹脂モールド層の表面に表面導電層を
形成するものにあって、適切な導電率で且つ均一な表面
導電層を得ることができ、しかも耐クラック性や耐部分
放電性に優れる樹脂モールドコイルを提供するにある。
また、本発明の他の目的は、樹脂モールド層の表面に表
面導電層を形成するものにあって、適切な導電率で且つ
均一な表面導電層を容易に得ることができる表面導電層
の形成方法を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の樹脂
モールドコイルは、導体を巻回してなる巻線を、絶縁樹
脂にてモールドしたものにあって、樹脂モールド層の表
面に、導電性高分子からなる表面導電層を設けたところ
に特徴を有する。

【０００９】この場合、前記表面導電層を、溶剤可溶性
の導電性高分子から構成することができ（請求項２の発
明）、また、溶剤不溶性の導電性高分子から構成するこ
ともでき（請求項３の発明）、さらには、錯体系導電性
高分子から構成することもできる（請求項４の発明）。

【００１０】そして、本発明の請求項５の樹脂モールド
コイルの表面導電層の形成方法は、上記した請求項１な
いし３のいずれかに記載の表面導電層を形成するための
方法であって、導電性高分子のモノマー分子を含む溶液
中に、樹脂モールドコイルを浸した状態で、樹脂モール
ド層の表面部にて重合反応を生じさせることにより、前
記表面導電層を形成するようにしたところに特徴を有す
る。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１の樹脂モールドコイルによれ
ば、樹脂モールド層の表面に形成される表面導電層は、
導電性高分子から構成されている。このとき、導電性高
分子の導電率（電気抵抗）は、電子供与性あるいは電子
親和性の不純物の添加濃度によって調整することができ
るので、鎖交磁束密度に応じて任意の厚さで最適な電気
抵抗を有する表面導電層を形成することができるのであ
る。

【００１２】また、導電性高分子は、導電塗料とは異な
り、高分子材料自体が導電性を有するので、均一で薄い
表面導電層を形成することができる。さらには、導電性
高分子からなる表面導電層は、真空蒸着やＣＶＤ（ケミ
カルヴェーパーデポジション）等の薄膜形成方法や、塗
布等の方法により形成することができるので、樹脂モー
ルド層に対する熱的及び機械的なストレスなしに済ませ
ることができ、微小欠陥の形成を抑制することができ
る。

【００１３】この場合、表面導電層を溶剤可溶性の導電
性高分子から構成すれば（請求項２の樹脂モールドコイ
ル）、溶剤に溶かした状態の導電性高分子を樹脂モール
ド層の表面に塗布するといった簡単な方法で表面導電層
を形成することができる。尚、このような溶剤可溶性の
導電性高分子としては、例えば３−ヘキシルポリチオフ
ェン等の共役系導電性高分子を採用することができる。

【００１４】また、表面導電層を溶剤不溶性の導電性高
分子から構成すれば（請求項３の樹脂モールドコイ
ル）、導電性高分子の耐薬品性や耐酸性が高く耐熱性に
も優れるため、耐薬品性や耐熱性に優れた表面導電層と
することができる。尚、このような溶剤不溶性の導電性
高分子としては、ポリチオフェンやポリピロール，ポリ
アセチレン等の共役系導電性高分子を採用することがで
きる。

【００１５】さらには、表面導電層を錯体系導電性高分
子から構成すれば（請求項４の樹脂モールドコイル）、
例えば厚さ方向の導電率が高く面方向の導電率の低いつ
まり導電率の異方性の高い表面導電層を形成することが
できる。ここで、磁束の鎖交により発生する渦電流は、
表面導電層の面方向に流れるものであるから、厚さ方向
には適切な導電性を確保した状態で、渦電流の発生を抑
制することができるのである。尚、このような錯体系導
電性高分子としては、ＴＴＦ−ＴＣＮＱ（テトラチアフ
ルバレン−テトラシアノキノジメタン）や、金属または
非金属フタロシアニン等を採用することができる。

【００１６】そして、本発明の請求項５の樹脂モールド
コイルの表面導電層の形成方法によれば、樹脂モールド
コイルを導電性高分子のモノマー分子を含む溶液中に浸
した状態で、樹脂モールド層の表面部において重合反応
を起こさせて導電性高分子を付着させるようにしたの
で、溶剤可溶性の導電性高分子はもとより溶剤不溶性の
導電性高分子にあっても、容易に樹脂モールド層の表面
部に付着させることができ、表面導電層を任意の厚さで
均等に形成することができる。また、モノマー分子の濃
度や付着厚みによって、表面導電層の導電率を調整する
ことができ、最適な導電率を有する表面導電層を形成す
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例について図
面を参照しながら説明する。 （１）第１の実施例 まず、本発明の第１の実施例（請求項１，２に対応）に
ついて、図１及び図２を参照して述べる。

【００１８】図１は、例えば変圧器等の誘導機器に用い
られる樹脂モールドコイル１の構成を概略的に示してい
る。ここで、本実施例に係る樹脂モールドコイル１は、
絶縁被覆を施した導体（素線）２を多数回巻回してなる
巻線３を、例えばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂からなる樹
脂モールド層４によりモールドして構成されている。こ
の樹脂モールド層４は、絶縁樹脂の注型または含浸等の
方法により形成され、前記巻線３の外面部を覆うと共に
内部の導体２間の隙間部分まで浸入するようになってい
る。

【００１９】そして、図２にも示すように、前記樹脂モ
ールド層４の表面には、外層接地層として機能する導電
性高分子からなる表面導電層５が設けられている。この
場合、表面導電層５は、溶剤可溶性の導電性高分子例え
ば３−ヘキシルポリチオフェンから構成されている。

【００２０】この表面導電層５は、適切な溶剤に３−ヘ
キシルポリチオフェンを溶解した溶液を、前記樹脂モー
ルド層４の表面に塗布し乾燥させることにより形成され
るようになっている。このとき、溶液中の３−ヘキシル
ポリチオフェンの濃度や、添加する電子供与性あるいは
電子親和性の不純物の濃度、塗布回数の調整等により、
形成される表面導電層５の厚さや導電率が、鎖交磁束密
度に対応した最適なものとされるようになっている。

【００２１】かかる構成においては、導電率が比較的高
い金属の溶射により表面導電層を形成する場合と異な
り、導電性高分子からなる表面導電層５の導電率を容易
且つ任意に調整することができ、任意の厚さで最適な電
気抵抗を有する表面導電層５を得ることができる。ま
た、導電塗料と異なり、導電性高分子は材料自体が導電
性を有しているため、いかなる厚さにおいても均一な導
電率の表面導電層５を形成することができる。

【００２２】そして、表面導電層５は、溶剤可溶性の導
電性高分子を溶解した溶液を樹脂モールド層４の表面に
塗布することにより形成することができるので、サンド
ブラスト処理や金属溶射の処理と異なり、樹脂モールド
層４に対する熱的、機械的ストレスを与えずに済ませる
ことができ、微小な欠陥の形成されることを抑制するこ
とができるのである。

【００２３】従って、本実施例によれば、表面導電層５
を導電性高分子から構成したので、適切な導電率で且つ
均一な表面導電層５を得ることができる。しかも、本実
施例では、溶剤可溶性の導電性高分子を採用したので、
表面導電層５の形成が極めて容易であり、また、形成工
程において微小な欠陥が生ずることはないので、耐クラ
ック性や耐部分放電性に優れ、ひいては絶縁性能に関す
る信頼性の高い樹脂モールドコイル１とすることができ
るものである。

【００２４】尚、この実施例では、溶剤可溶性の導電性
高分子を溶解した溶液の塗布により表面導電層５を形成
するようにしたが、真空蒸着やＣＶＤ等の薄膜形成方法
を採用しても、同様に熱的、機械的ストレスなく容易に
表面導電層５を形成することができるものである。

【００２５】（２）第２の実施例 次に、本発明の第２の実施例（請求項１，３，５に対
応）について，図３ないし図５を参照して述べる。本実
施例に係る樹脂モールドコイル６は、図３に示すよう
に、やはり絶縁被覆を施した導体（素線）２を多数回巻
回してなる巻線３を、例えばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂
からなる樹脂モールド層４によりモールドし、その樹脂
モールド層４の表面に、溶剤可溶性の導電性高分子例え
ばポリチオフェンからなる表面導電層７を設けて構成さ
れている。

【００２６】そして、本実施例においては、次のように
して表面導電層７が形成されるようになっている。即
ち、図４は表面導電層７を形成するための装置構成を示
しており、反応槽８内には、図５に示すような導電性高
分子のモノマー分子（チオフェンモノマー）Ｍ及び電解
質を溶剤に溶かしたモノマー溶液９が収容されており、
このモノマー溶液９中に、表面導電層７が形成される前
の樹脂モールドコイル６と、対向電極１０とが浸される
ようになっている。そして、直流電源１１のプラス側
が、可変抵抗１２を介して樹脂モールドコイル６の巻線
３の口出線３ａに接続され、マイナス側がアース接続さ
れるようになっている。また、前記対向電極１０もアー
ス接続されている。

【００２７】この状態で、可変抵抗１２の調整により樹
脂モールドコイル６に適切な電位を与えると、図５に示
すように、電界重合反応により、樹脂モールドコイル６
の樹脂モールド層４の表面にてポリチオフェンが生成さ
れて付着され、表面導電層７が形成されるのである。こ
の場合、導電性高分子を樹脂モールド層４の表面に均等
に付着させることができ、処理時間によって表面導電層
７を任意の厚さとすることができる。また、モノマー溶
液９のモノマー分子Ｍや電解質の濃度、表面導電層７の
厚さを調整することにより、所望の導電率を有する表面
導電層７を得ることができるのである。

【００２８】このような本実施例の樹脂モールドコイル
６によれば、上記第１の実施例と同様に、導電性高分子
からなる表面導電層７の導電率を容易且つ任意に調整す
ることができ、任意の厚さで最適な電気抵抗を有する表
面導電層７を得ることができる。また、均一な導電率の
表面導電層７を得ることができる。しかも、表面導電層
７は、耐薬品性や耐酸性が高く耐熱性にも優れる溶剤不
溶性の導電性高分子から構成されているので、耐薬品性
や耐熱性に優れた表面導電層７とすることができるもの
である。

【００２９】そして、表面導電層７を形成するにあたっ
ては、樹脂モールド層４の表面部においてモノマー溶液
９中のモノマー分子Ｍの重合反応を起こさせて導電性高
分子を付着させるようにしたので、溶剤不溶性の導電性
高分子であっても、容易に樹脂モールド層４の表面部に
付着させることができ、表面導電層７を任意の厚さで均
等に形成することができる。また、モノマー分子Ｍの濃
度や付着厚みによって、表面導電層７の導電率を任意に
調整することができ、最適な導電率を有する表面導電層
７を容易に形成することができるものである。さらに、
この方法では、樹脂モールド層４の微小欠陥の形成を抑
制することができ、耐クラック性や耐部分放電性に優れ
ることは勿論である。

【００３０】（３）第３の実施例 図６ないし図８は、本発明の第３の実施例（請求項１，
４に対応）を示している。図６に示すように、本実施例
に係る樹脂モールドコイル１３は、やはり絶縁被覆を施
した導体（素線）２を多数回巻回してなる巻線３を、例
えばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂からなる樹脂モールド層
４によりモールドし、その樹脂モールド層４の表面に、
錯体系導電性高分子例えばフタロシアニンの金属錯体か
らなる表面導電層１４を形成して構成されている。

【００３１】この場合、図７に示すように、フタロシア
ニンの金属錯体分子Ｐは、板状の分子性結晶を形成し、
表面導電層１４において、板状分子Ｐの積み重なり方向
に高い導電性を呈する。このため、図８にも示すよう
に、分子Ｐの積み重なり方向が厚み方向（Ｚ軸方向）と
なるように表面導電層１４を形成することにより、面内
方向（Ｘ−Ｙ平面方向）において高抵抗で、厚み方向に
おいて低抵抗となるようなつまり導電率の異方性の高い
表面導電層１４とすることができる。

【００３２】この結果、図８に示すように、鎖交磁束Ｆ
により表面導電層１４に発生する渦電流Ｅは、表面導電
層１４の面方向に流れるものであるから、その渦電流Ｅ
が高抵抗により制限され、厚さ方向には適切な導電性を
確保した状態で、渦電流Ｅの発生を抑制することができ
るのである。

【００３３】従って、本実施例によれば、適切な導電率
で且つ均一な表面導電層１４を得ることができ、しかも
耐クラック性や耐部分放電性に優れることに加え、渦電
流Ｅの発生をより効果的に抑制することができるもので
ある。

【００３４】（４）第４の実施例 最後に、図９は本発明の第４の実施例を示すものであ
り、モータの固定子コイルなどの複合構造を有する樹脂
モールドコイル１５に本発明を適用したものである。即
ち、巻線１６は鉄心１７のスロットに嵌め込まれ、この
状態で絶縁樹脂の含浸処理により樹脂モールド層１８が
形成される。そして、その樹脂モールド層１８の表面
に、前記鉄心１７の端部にかかるように、導電性高分子
からなる表面導電層１９が形成されている。

【００３５】この場合、表面導電層１９は、鉄心１７の
端部電界の緩和を目的に設けられ、電界緩和に最適な導
電率を有するように形成されるのである。この実施例に
おいても、適切な導電率で且つ均一な表面導電層１９を
得ることができ、しかも耐クラック性や耐部分放電性に
優れるという上記第１の実施例等と同等の効果を得るこ
とができるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
によれば、次のような優れた効果を奏する。即ち、請求
項１の樹脂モールドコイルによれば、樹脂モールド層の
表面に表面導電層を形成するものにあって、表面導電層
を導電性高分子から構成したので、適切な導電率で且つ
均一な表面導電層を得ることができ、しかも耐クラック
性や耐部分放電性に優れるものとなり、信頼性を大幅に
向上させることができるものである。

【００３７】この場合、表面導電層を溶剤可溶性の導電
性高分子から構成すれば（請求項２の樹脂モールドコイ
ル）、溶剤に溶かした状態の導電性高分子を樹脂モール
ド層の表面に塗布するといった簡単な方法で表面導電層
を形成することができる。

【００３８】また、表面導電層を溶剤不溶性の導電性高
分子から構成すれば（請求項３の樹脂モールドコイ
ル）、導電性高分子の耐薬品性や耐酸性が高く耐熱性に
も優れるため、耐薬品性や耐熱性に優れた表面導電層と
することができる。

【００３９】さらには、表面導電層を錯体系導電性高分
子から構成すれば（請求項４の樹脂モールドコイル）、
例えば厚さ方向の導電率が高く面方向の導電率の低いつ
まり導電率の異方性の高い表面導電層を形成することが
でき、渦電流の発生を効果的に抑制することができるも
のである。

【００４０】そして、請求項５の樹脂モールドコイルの
表面導電層の形成方法によれば、樹脂モールドコイルを
導電性高分子のモノマー分子を含む溶液中に浸した状態
で、樹脂モールド層の表面部において重合反応を起こさ
せて導電性高分子を付着させるようにしたので、溶剤可
溶性の導電性高分子はもとより溶剤不溶性の導電性高分
子にあっても、容易に樹脂モールド層の表面部に付着さ
せることができ、適切な導電率で且つ均一な表面導電層
を容易に形成することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すもので、一部を破
断して示す樹脂モールドコイルの斜視図

【図２】樹脂モールドコイルの表層部分の拡大縦断面図

【図３】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図４】表面導電層を形成するための装置構成を示す図

【図５】樹脂モールド層の表面部における重合反応の様
子を模式的に示す図

【図６】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図７】表面導電層における分子の積み重なりの様子を
模式的に示す図

【図８】表面導電層に対する鎖交磁束と渦電流との関係
を模式的に示す図

【図９】本発明の第４の実施例を示すもので、要部を示
す縦断面図

【符号の説明】

図面中、１，６，１３，１５は樹脂モールドコイル、２
は導体、３，１６は巻線、４，１８は樹脂モールド層、
５，７，１４，１９は表面導電層、８は反応層、９はモ
ノマー溶液、１０は対向電極、１７は鉄心を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体を巻回してなる巻線を、絶縁樹脂に
   てモールドしたものにおいて、樹脂モールド層の表面
   に、導電性高分子からなる表面導電層を設けたことを特
   徴とする樹脂モールドコイル。
2. 【請求項２】 表面導電層は、溶剤可溶性の導電性高分
   子からなることを特徴とする請求項１記載の樹脂モール
   ドコイル。
3. 【請求項３】 表面導電層は、溶剤不溶性の導電性高分
   子からなることを特徴とする請求項１記載の樹脂モール
   ドコイル。
4. 【請求項４】 表面導電層は、錯体系導電性高分子から
   なることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールドコイ
   ル。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の表
   面導電層を形成するための方法であって、導電性高分子
   のモノマー分子を含む溶液中に、樹脂モールドコイルを
   浸した状態で、樹脂モールド層の表面部にて重合反応を
   生じさせることにより、前記表面導電層を形成するよう
   にしたことを特徴とする樹脂モールドコイルの表面導電
   層の形成方法。