JPH11186083A - 耐熱絶縁コイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コイルの燃焼を容易に、かつ短時間で燃焼す
ることができ、またコイルに無機ワニスを含浸させワニ
スを加熱硬化して無機化させる際に、コイルの内部まで
ワニスが硬化し、かつ、短時間で加熱硬化させることが
できる耐熱絶縁コイルの製造方法を提供すること。 【解決手段】 導体の外周にセラミックを主体とする絶
縁被覆層を設け、更にその外周に当被覆層より厚みの薄
いワニス等の易熱分解性有機材料層とを備えて、これを
コイル状に巻回した未焼成タイプの電線を、高温炉で焼
成してセラミック化する過程で、コイル自体に電流を流
してコイル全体を加熱して焼成を早める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱絶縁コイルの
製造方法に関し、 特に導体と、 この導体の外周に設けら
れセラミックスを主体とする絶縁被覆層と、前記絶縁被
覆層の外周に設けられ前記絶縁被覆層よりも厚みの薄い
易熱分解性有機材料層とを備えてコイル状に巻回された
耐熱絶縁電線と、この耐熱絶縁電線を焼成しセラミック
化していく過程において、高温炉で焼成し、かつコイル
に電流を流すことによってコイル全体を加熱し焼成時間
を短縮する耐熱絶縁コイルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術によれば、 耐熱絶縁コイルを
製作する場合、絶縁材料として無機系の絶縁材料が用い
られる。耐熱絶縁コイルの製造方法の一例としては、本
願発明と同じく図１に示すように平均周長Ｌが３０ｃｍ
の場合、半径方向の層の厚さｍを３０層、軸方向のター
ン数ｎを４０ターンとした際に無機絶縁薄葉材を軸方向
の表面に巻回し保護する。次に、図２（Ａ）に示すよう
に、このコイルを鉄心内に挿入して、無機ワニスを使用
して含浸させ高温炉を使用して加熱硬化させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、未焼成
タイプの無機絶縁電線を用いてコイル巻き加工した後、
高温炉で電線単体の各種試験から求めた基本焼成条件と
呼ばれる焼成条件によって焼成を行っても、 コイル内部
まで十分な熱が伝わらず焼成のむらにより易熱分解性有
機材料層が完全に分解しない場合がある。そのため、易
熱分解性有機材料層を分解させるためには、基本焼成条
件よりもかなり長い時間で焼成を行わなければならな
い。また、大型コイルの場合、上記焼成時間は冷却開始
までに８時間以上を要し膨大となってしまう。

【０００４】これに加えて、無機絶縁電線を用いてコイ
ル巻き加工した後、無機ワニスを含浸し高温炉などで硬
化させる時には、メーカー推奨の４００℃以下の硬化条
件ではワニスは完全硬化しない。その理由は、実際には
４００℃付近に無機ワニスの無機化ポイントがあるため
である。しかし、 コイルに含浸させた無機ワニスを無機
化させるには、 かなりの時間を要する。 また大型コイルの場合、上記焼成（無機化）時間ｔは、
８．５ｈｒを越え冷却を開始するとしても、かなり長大
な時間となってしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の方法によれば、
コイルの焼成を容易に、かつ短時間で焼成することがで
き、またコイルに無機ワニスを含浸させワニスを加熱硬
化して無機化させる際に、コイルの内部までワニスが硬
化し、かつ、短時間で加熱硬化させることができる耐熱
絶縁コイルの製造方法を提供することにある。本発明
は、前記の課題を達成するためになされたものであり、
請求項１では未焼成タイプの無機電線コイルを、 高温炉
で加熱しながらコイルに電流を流すことを特徴とする。
請求項２では、コイルの焼成温度は使用雰囲気温度より
も、より高温で焼成することを特徴とする。請求項３で
は、無機ワニスを含浸したコイルを高温炉で加熱しなが
ら、コイルに電流を流すことを特徴とし、請求項４で
は、高温炉の加熱温度及びコイルの加熱温度は使用雰囲
気温度より、より高温で加熱することを特徴とし、請求
項５では、 コイルを全て耐熱性のある材料で構成するこ
とを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態によれば、無
機絶縁電線は、大別すると未焼成タイプと、既焼成タイ
プに分けられる。前者の未焼成タイプの場合、導体の外
周にセラミックスを主体とする絶縁被覆層と、前記絶縁
被覆層の外周に設けられ前記絶縁被覆層よりも厚みの薄
い易熱分解性有機材料層と、 を備える構成であり、後者
すなわち既焼成タイプの場合は、導体上に直接、完全な
セラミック絶縁層を設けた構成である。

【０００７】無機絶縁電線を所定のターン数だけ巻回
し、無機絶縁薄葉材でテーピング保護する。この場合、
熱電対をコイル内部に挿入しておく。未焼成タイプの無
機電線の場合は、その後焼成を行う。方法としては、コ
イルを高温炉内に設置し、コイルは図２（Ａ）の様にリ
ード線部に定電圧電源を接続し、加えて熱電対も取り付
けておき、高温炉で加熱しながら同時にコイルに電流を
流し、コイルの温度を測定しながら電流制御を行う。焼
成温度は、コイルを使用する温度雰囲気よりも高温で焼
成することが望ましく、好ましくは約５００℃で焼成し
無機化する。

【０００８】既焼成タイプは、無機絶縁薄葉材でテーピ
ング保護した後、未焼成タイプは焼成後コイルを鉄心に
はめ込み、これらのコイルを、図２（Ｂ）に示すように
無機ワニスで含浸させて高温炉内に設置する。そして、
図２（Ｂ）のようにリード線部に定電圧電源を接続し、
高温炉で加熱しながら同時にコイルに電流を流し、コイ
ルの温度を測定しながら電流制御を行い、無機ワニスを
加熱硬化して無機化していく。硬化温度は、コイルを使
用する温度雰囲気よりも高温で加熱することが望まし
く、好ましくは約４５０℃で加熱する。ただし、図３
（Ｂ）では、１２０℃で１．５ｈｒ加熱し、図４（Ｂ）
では１２０℃で２ｈｒ加熱している理由は、 ワニスの成
分である溶剤を一旦蒸発させるためである。また、ここ
で言う無機絶縁材料とは無機絶縁電線、無機ワニス、無
機絶縁薄葉材等を指し、これらの耐熱性は、それぞれ、
４００℃以上を有している。

【０００９】導体として通常用いられている銅は酸化し
やすく、アルミニウムは強度が不足し、ニッケルには導
体抵抗が高いという問題がある。 従って導体としては、ニッケル鍍金銅、ニッケルクラッ
ド銅及びステンレスクラッド銅等の耐熱性を有する銅系
の複合導体が好ましい。絶縁層は、既焼成タイプの場合
にはシリカ系セラミックスをコーティングしたセラミッ
ク系絶縁が用いられ、未焼成タイプの場合にはポリボロ
シロキサン、ポリカルボシラン、ポリシラスチレン、ポ
リシラザン、ポリチタノカルボロシラン系及びオルガノ
シロキサンから選ばれた１種または２種以上から成る樹
脂と、無機充填剤とを、溶剤に溶解または分散させたセ
ラミック系絶縁が用いられる。無機ワニスは、酸化マグ
ネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化カルシウ
ム、酸化ホウ素、シリカ、マイカ、タルク等の酸化物系
セラミックの一種もしくは複数が混合されたワニスが用
いられる。無機絶縁薄葉材は、ガラス繊維、シリカ繊
維、アルミナ繊維、マイカテープが単独、もしくは複合
されて用いられる。

【００１０】未焼成タイプの無機絶縁電線で構成された
コイルを焼成する際は、高温炉で加熱焼成させ、かつ同
時にコイルに電流を流すことによってコイル自身が発熱
し、その結果、コイルの焼成（無機化）時間が短縮され
る。また、コイルを無機ワニスで含浸した後、高温炉で
加熱硬化させ、かつ同時にコイルに電流を流すことによ
ってコイル自身が発熱し、その結果、無機ワニスの硬化
（無機化）時間が短縮される。

【００１１】電線の線径は約１ｍｍで、図１にコイルの
形状を斜視図で示し、平均周長Ｌを３０ｃｍ、軸方向の
ターン数ｎを４０ターン、半径方向のターン数ｍを３０
層としたものである。 第１の実施の形態 図３（Ａ）は、未焼成タイプの無機電線コイルを、高温
炉とコイルとに電流を流して焼成した場合を示し、 高温
炉の温度設定は４００℃で３ｈｒ＋５００℃で１．２ｈ
ｒで、高温炉を昇温開始してから４００℃の設定温度に
到達するまでの１ｈｒと、４００℃から５００℃に達す
るまでの０．３ｈｒを加えて全体の時間は約５．５ｈｒ
である。図中の斜線で示した点線は焼成条件を示し、実
線はコイルの内部温度を示す。

【００１２】第２の実施の形態 図３（Ｂ）は完全に硬化させるに要する時間を示し、 高
温炉とコイルとに電流を流してワニスを加熱硬化した場
合である。 硬化条件は１２０℃で１．５ｈｒ＋４００℃で２ｈｒ＋
４５０℃で１．０ｈｒであり、高温炉の温度設定時間は
４．５ｈｒであり全体の所要時間は約６ｈｒである。図
中の点線は、硬化のための条件、つまり高温炉の加熱条
件を示し、実線はコイルの内部温度を示す。

【００１３】比較例１ 図４（Ａ）は、 図３（Ａ）と比較のための未焼成タイプ
の無機電線コイルを高温炉のみで焼成した場合を示し、
高温炉の温度設定は、４００℃で５ｈｒ＋５００℃で２
ｈｒで、高温炉を常温から４００℃まで昇温するのに１
ｈｒ、４００℃から５００℃までの昇温に約２０分で、
全体として、約８ｈｒ２０ｍｉｎを要し、図中の点線
は、硬化のための条件を示し、実線はコイルの内部温度
を示す。

【００１４】比較例２ 図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）と比較のため完全に硬化させ
るに要する時間を示し、 高温炉とコイルとに電流を流し
てワニスを加熱硬化した場合である。 硬化条件は１２０℃で２ｈｒ＋４００℃で４ｈｒ＋４５
０℃で１．０ｈｒで、温度設定時間は７．０ｈｒであ
り、全体の所要時間は約８．５ｈｒである。図中の点線
は、硬化のための条件、つまり高温炉の加熱条件を示
し、実線はコイルの内部温度を示す。１２０℃までの昇
温に０．５ｈｒ、４００℃までの昇温に０．７ｈｒさら
に４５０℃での昇温に０．３ｈｒで、合計で高温炉の昇
温に１．５ｈを要し全体として８．５ｈｒで、図３の
（Ｂ）よりも２．５ｈｒだけ多くの時間を要している。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、コイル焼成時に高温炉
による加熱に加え、コイルにも電流を流しコイル自身を
発熱させて電線の絶縁層を焼成（無機化）しているため
１．５から３時間程度の短縮でコイルの焼成が可能とな
る。また、コイルに含浸した無機ワニスを加熱硬化させ
る際、高温炉による加熱硬化と、コイルに電流を流しコ
イル自身を発熱させ、その発熱で無機ワニスを加熱硬化
させるため、短時間で無機ワニスの加熱硬化（無機化）
が可能となる。コイルは無機絶縁材料で構成されている
ため、高温雰囲気においても使用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用するコイルの形状と寸法を示す斜
視図である。

【図２】同図（Ａ）は、本発明に使用するコイルに定電
圧電源を接続し加熱するとともに、その温度を熱電対で
測定する未焼成タイプ電線の焼成方法を示す回路図で、
同図（Ｂ）は、ワニス含浸後の硬化方法を示す配線図で
ある。

【図３】同図（Ａ）は、本発明の実施の形態として未焼
成タイプの無機電線コイルを、高温炉とコイルとに電流
を流して焼成した場合の高温炉の温度−時間線図であ
り、同図（Ｂ）は、同じく本発明の実施の形態として完
全に硬化させるに要する高温炉の温度−時間線図であ
る。

【図４】同図（Ａ）は、図３（Ａ）と比較するため、未
焼成タイプの無機電線コイルを高温炉のみに電流を流し
て焼成した場合の高温炉の温度−時間線図であり、図４
（Ｂ）は、同じく本発明の実施の形態としての図３
（Ｂ）と比較するため、完全に硬化させるに要する高温
炉の温度−時間線図である。

【符号の説明】

Ｌ：平均周長 ｍ：半径方向の層厚 ｎ：軸方向のターン数 ＴＣ：熱電対

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体と、 この導体の外周に設けられセラ
   ミックスを主体とする絶縁被覆層と、この絶縁被覆層の
   外周に設けられ前記絶縁被覆層よりも厚みの薄い易熱分
   解性有機材料層とを備えてコイル状に巻回され耐熱絶縁
   電線を有する未焼成の前記耐熱絶縁電線を焼成しセラミ
   ック化していく過程において、 高温炉で焼成し、かつセラミック化する過程において、
   コイルに電流を流すことによってコイル全体を加熱し焼
   成を早めることを特徴とする耐熱絶縁コイルの製造方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の耐熱絶縁コイルの製造方
   法において、電線の焼成温度は使用雰囲気温度よりも高
   温で焼成することを特徴とする耐熱絶縁コイルの製造方
   法。
3. 【請求項３】 耐熱絶縁コイルの製造方法において、コ
   イルに無機ワニスを含浸し加熱硬化し無機化していく過
   程において高温炉で加熱し、かつコイルに電流を流すこ
   とによってワニスを硬化させていくことを特徴とする耐
   熱絶縁コイルの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の耐熱絶縁コイルの製造方
   法において、高温炉の加熱温度及び電線の加熱温度は、
   使用雰囲気温度よりも高温で焼成することを特徴とする
   耐熱絶縁コイルの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれか一つの項
   に記載の耐熱絶縁コイルの製造方法において、前記のコ
   イルは無機絶縁材料で構成されていることを特徴とする
   耐熱絶縁コイルの製造方法。