JPS5918936B2 - 電気機器鉄心と冷却用パイプ間の充填方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大中容量の電気機器鉄心の液体冷却システムに
おける鉄心と冷却用パイプ間の高熱伝導性を得をための
電気機器鉄心と冷却用パイプ間の充填方法に関する。

近年、省エネルギー、省資源それに機器を小型にすると
いう考え方から、機器の温度上昇はますます高くなって
いく傾向にある。

小型機では比較的容易にこの問題は解決されているが、
犬中容量機では全体の寸法が大きいために熱膨張の差等
が無視できなく、温度上昇に対する解決を図ることは技
術的に困難である。

そこでこの問題を解決するため、鉄心内部をくり抜き、
この部分に冷却用パイプを挿入して冷媒を通すことによ
り、積極的に内部からの冷却を図り、結果的には導体部
の温度上昇は余り変えないで電流密度を上げ、容量アッ
プ機器の小型化に取り組もうという動向にある。

一方、かかる電気機器鉄心の冷却システムにおいては、
効果的に鉄心内部の熱を除去する必要があるため、冷却
用パイプと鉄心間の熱伝導率がその性能を左右すること
になる。

また、冷却用パイプと鉄心との間隙はなるべく狭くした
方が有利であり、その間隙の充填剤は絶縁物である必要
がある。

さらに充填剤として各種樹脂が考えられるが、一般的手
段として高熱伝導の樹脂を得るためには無機フィラー（
例えばアルミナ、タルク、マイカ、シリカ、酸化チタン
等）を添加させており、無機フィラーを樹脂に添加すれ
ばする程熱伝導の点は改善されていくが、狭い空隙に注
入するには粘度が高すぎるという難点があり、熱伝導の
改善にも限度がある。

熱伝導の点だけを考えれば、通常２００部〜３００部の
充填剤の添加も可能であるが、粘度状のものからもち状
のものとなるため、充填方法としては鉄心積を行ないな
がら冷却用パイプとの間になすりつけて処理するように
したり、ある程度熱伝導を犠牲にして流動を良くして行
なうような方法を採用せざるを得ない。

この場合、樹脂の熱伝導は充填剤の添加量に比例し逆に
流動性は段々と低下する。

また比較的低粘度で高熱伝導率の樹脂が得られたとして
も狭い間険に注入した場合、空気が封入されてしまい、
その除去のためには真空処理等の特別の処理を行なう必
要があり、積層鉄板の間には小さな空隙があるので、単
純に真空処理した場合、かえって充填剤である樹脂中に
空気が混入する恐れがあり、注意を要する。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は電気機器鉄心の液体冷却システムにおいて、鉄
心と冷却用パイプとの間隙を最小限に狭くすることがで
きると共にその間隙に粒度の異なる充填剤の特性の利用
して簡単かつ効果的に高熱伝導性の充填剤を充填するこ
とができる電気機器鉄心と冷却用パイプ間の充填方法を
提供しようとするものである。

以下本発明方法の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、１は積層鉄板を積層してなる大中容量
機の鉄心でこの鉄心１にはその積層方向に抜ける貫通穴
１ａが設けられている。

２はこの貫通穴１ａを挿通させて設けられる冷却用パイ
プで、このパイプ２内には水等の冷却媒体が通されるも
のである。

まず、冷却用パイプ２が導電性のものである場合には、
薄葉材料あるいはレジン処理ガラステープを巻回して絶
縁層を形成した後、積層鉄心１に設けられた貫通穴１ａ
の中に入れて鉄心面とのギャップ調整を行なう。

しかる後鉄心１の下面における貫通穴１ａの開口部を通
気性のある例えばガラスウールの如き栓体３により閉塞
し、また鉄心１の上面における貫通穴１ａの開口部に合
せてロート４を取付ける。

次にロート４に絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い例えば
アルミナ粒２０〜６０メツシユからなる大粒無機充填剤
５を入れて冷却用パイプ２を軽く木ずちで打つ等の振動
を加えながら鉄心１の貫通穴１ａと冷却パイプ２の隙間
に完全に詰める。

しかる後、余分の大粒無機充填剤５を取り去った後、例
えば注形用エポキシ樹脂等の可撓性を有する樹脂に予め
、絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い例えば１００〜３５
０メツシユ程度のアルミナ、シリカ等からなる細粒無機
充填剤を真空攪拌したものをロート４に入れて注入を行
なう。

大粒無機充填剤５の粒径は、勿論鉄心１と冷却用パイプ
２の間隙の大きさによって決定されるが、鉄心１側は凸
凹があるので、゛例えば間隙の大きさが敢闘程度の大き
さに対しでは２０〜６ｏメツシユの範囲のものを数種類
混合させた方が良好な結果を得ることができる。

また粒径の小さいものを多用した場合、大粒無機充填剤
５の充填は容易になるが、その後の樹脂の注入が困難と
なるので、この選択には注意を要する。

上記のことを第２図及び第３図によりさらに詳述する。

鉄心１の貫通穴１ａと冷却パイプ２の隙間に大粒無機充
填剤５を入れ、さらにロート４に細粒無機充填剤（パー
バンドレッドレジン１００に対してＯ〜１５０の充填物
）の入った樹脂６を注入する。

最初樹脂６は重力と毛細管現象で大粒無機充填剤５の間
隙に浸入して行き、次第にその速度は遅くなって毛細管
現象が主となり、間隙を埋めて行く。

したがって、落下のスピードは冷却用パイプの周囲でほ
ぼ等しくなり、徐々に空隙間の空気を下に押しやりなが
ら進行して行くので、途中で空気が封入されてしまうよ
うなことはない。

なお、落下のスピードが遅すぎる場合は、冷却用パイプ
２を通電加熱して樹脂６の粘度を下げたり、樹脂のため
部の上方に圧力をかけて、落下のスピードを上昇させる
。

鉄心長が１０００ｍｍ程度の場合、樹脂のポットライフ
は余り問題とはならないが、これを越えるものについて
は長時間のポットライフを有するものの方が有利である
ことは言うまでもない。

このように大粒無機充填剤と細粒無機充填剤の入った樹
脂を併用すれば、高い熱伝導率を持った樹脂が得られ、
しかも狭い間隙でかつ長い距離注入する時、上部より徐
々に充填されるという特性を有しているので、粘度の低
い樹脂の場合のように落下スピードが均一とならないた
め、空気が封入してしまったり、高い熱伝導率のものが
得られなかったりすることがなく、またこれとは逆に高
い熱伝導率を得るため、無機充填剤を多量に加えた場合
のように粘度が上昇しすぎて粘土状になってしまったり
するという欠点もなく、鉄心積を行なった後でも処理で
き、しかも特別の装置もいらないという大きな効果が得
られる。

ここで、アルミナを用いた場合の一例をあげる。

大粒アルミナ（２０〜６０メツシユ）をまず充填した後
、細粒アルミナ粉１００ ｐｈｒを加えた注形用エポキ
シの注入を行なうと気泡のない熱伝導体が得られ、その
熱伝導率は約１．４４ ｋｃ ａ ｌ ／ｍｈ”Ｃであ
る。

参考のため、細粒アルミナ粉３００ ｐｈｒを加えた樹
脂は粘土状でしかも熱伝導率は約１．１ｋｃａｌ／ｍｈ
’ｃ程度しか期待できず、注入などは無理である。

なお、上記した実施例において、大粒充填剤と樹脂との
密着性をさらに良くするためには、全体を真空タンク内
に入れるとか、積層鉄板間からの空気もれを防いだ後、
樹脂部を真空引きする等の処理が必要である。

この他、本発明はその要旨を変更しない範囲内で種々変
形して実施できるものである。

以上述べたように本発明によれば、電気機器鉄心の液体
冷却システムζこおいて、鉄心と冷却用パイプとの間隙
に、まず絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い大粒無機充填
剤を入れ、しかる後、絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い
細粒無機充填剤と樹脂を混入したものを注入するように
したので、鉄心と冷却用パイプとの間隙を最小限に狭く
することができると共に、その間隙ｌこ簡単かつ効果的
に高熱伝導性の充填物を得ることができる電気機器用パ
イプ間の充填方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高熱伝導樹脂充填方法を説明する
ための一実施例を示す鉄心と冷却パイプ付近の断面図、
第２図は同実施例をさらに詳細に説明するための第１図
と同様の断面図、第３図は第２図のＸ部を拡大して示す
断面図である。 １・・・・・・積層鉄心、２・・・・・・冷却用パイプ
、３・・・・・・栓体、４・・・・・・ロート、５・・
・・・・大粒無機充填剤、６・・・・・・樹脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電気機器鉄心に設けられた穴とこの穴に挿入された
   冷却用パイプとの間隙に絶縁性を有し且つ熱伝導率の高
   い大粒無機充填剤を入れ、次いで前記大粒無機充填剤の
   間隙に樹脂に絶縁性を有し且つ熱伝導率の高い細粒無機
   充填剤を混入したものを注入することを特徴とする電気
   機器鉄心と冷却用パイプ間の充填方法。