JPS6328020A - 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】 ｒＩＪｉ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、このらのは導体とセラミック絶縁層とが
密着しているため、絶縁電線としての可泣性が十分でな
く、コイルに巻き回す際絶縁層にクラックが入るという
開運が有り、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ショックなどにより
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ＴＦｉ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電線と
し、この絶ａｍ線をま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もののコイルの電
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、振動等に上って線が動きやすく
コイルの特性が変化する問題があった。

［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
バインダー樹脂とからなる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とか
らなる第１絶縁層と無機繊維と可溶性バインダー樹脂と
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、絶縁性樹脂また′は
絶縁性樹脂と無機物からなる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ｔ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ｌ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１の表面には、絶縁層２が設けられている。こ
の絶縁色２は、無機繊維を導体ｌ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ｔａ椎を導体ｌ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、シリカ繊維などの
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ｍ残存し
てら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０５〜・１０
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上く、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。

この絶縁層２の厚さは、通常５〜５００μｍ程度とされ
る。また、絶縁層２内での無機ｍ維の割合は、ｆｆ１ｆ
ｆｉ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。

この絶縁層２上には、必要に応じて潤滑層が設けられる
。この潤滑Ｂ１ま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。この絶縁電線は、導体！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１ｕ
Ａ縁層３が設けられている。無機物粒子としては、平均
粒径０．１−１０μｍ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。また、可溶性バイン
ダー樹脂としては、先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ｌ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、導体ｌに固着させて第１絶縁層３とす
る。この第１絶縁層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１絶縁層３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絶縁層４が設けられている。この第２
絶縁層４は、先の例の絶縁電線の絶縁層２と同様のもの
であり、その厚さは５〜５００μｎ程度とされる。

次に、このような絶縁電線５を用いて、絶縁コイルを製
造する方法を説明する。

まず、絶Ｂｒｉ線５を、例えば第３図に示すようにボビ
ン６に巻き付け、コイル７とする。次いで、このコイル
７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５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る。

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、必要窓じてこれら溶媒を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
うのが好ましい。

この溶媒浸漬により絶縁電線５の絶縁層２あるいは第１
絶縁層３および第２絶縁層４の可溶性バインダー樹脂が
溶解除去され、これら絶縁Ｆ！Ｊ２．３．４は耐熱絶縁
特性の良好な無機物粒子お上び無機繊維から形成される
事になり、この絶縁コイル７はその耐熱性が極めて高い
ものとなる。

ついで、このようにして得られた絶縁コイル７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、この絶縁コイ
ル７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℃で１〜５０
時間程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はすべて無機
質から購成されているので、コイル７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絶縁コイ
ル７に絶縁性樹脂または絶縁性樹脂と無機物とからなる
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。無機物としては
、絶縁性のシリカ、アルミナ、ガラスなどの無機粉末が
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
して溶剤を除去しその後樹脂の硬化温度に加熱して樹脂
を硬化させる。また、絶縁性樹脂と無機物とを用いる場
合には、絶縁性樹脂と無機物とを重量比で３／７以下と
することにより、絶縁性樹脂と無機物とからなる含浸物
を多孔質とすることができ、コイルの内部に冷却ガスや
冷却液を浸透させてコイルを冷却するのに好適となる。

この含浸処理により、コイルの線間が絶縁性樹脂゛ある
いは絶縁性樹脂と無機物とからなる含浸物８で固着され
、目的とする絶縁コイルが得られる。

［作用コ このよ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ｌに固着しているので、コイル巻き
などの加工時に絶縁石２．３．４が導体ｌから剥離する
ようなことがなく、また絶縁ｆｆ１２．３．４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掻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７の線間部分に樹脂あるいは樹脂と無
機物からなる含浸物を充填、固結しているので、機械的
な振動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。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。

［実施例１］　　　　　　　　　− 径１．５ｍｍの銅線表面に７μｍφのガラス繊維をスパ
イラル状に巻きつけ、これにノルマル・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℃）の３０％トルエ
ン溶液を塗布含浸し、ついで、１５０℃の加熱炉中でト
ルエンを揮散させ、約１００μｍのガラス繊維とアクリ
レート共重合体とからなる絶縁層を形成し、絶縁電線を
得た。

ついで、この絶縁電線を胴径５０ｍｍ、内幅１５０ｍｍ
のセラミックコーティングした金属製ボビンに１０層パ
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層程度の樹脂
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８００℃にて５０時間加熱
したのち、常温での線間絶縁抵抗を測定し１０８Ω以上
有ることを確認した。つぎに、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。

［実施例２］ 径１．５ｎ＋＋ｎの銅線表面に、平均粒径５μｍのアル
ミナ５０ｉｆｆ量％と軟化流動温度７００℃のガラスフ
リット５０ｔ［ｆ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３０μ亀の第１絶縁層を
設けた。次に、この第１絶縁層上に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５
０部からなる共重合体（ガラス転移温度４０℃）の３０
％トルエン溶液を塗布含浸し、ついで、１５０℃の加熱
炉中でトルエンを揮散させ、約Ｉ０Ｏμｍのガラス繊維
とアクリレート共重合体とからなる第２絶縁色を設た。

この後、実施例１と同ｔｐにバインダー樹脂を除去し熱
処理したうえで含浸処理し、絶縁コイルをえた。

［実施例３］ 実施例１の熱処理後のコイルに、平均粒径０゜５μｍア
ルミナ粒子６０ｆｆｆｆｆｌｔ部とエボキン樹脂４０重
量部とをトルエンに溶解、分散した分散液を真空含浸し
て、絶縁コイルをえた。

〔実施例４〕 実施例２の熱処理後のコイルに、平均粒径Ｏ６５μｍア
ルミナ粒子６０重量部とエボキン樹脂４０重量部とをト
ルエンに溶解、分散した分散液を真空含浸して、絶縁フ
ィルをえた。

これら４種の絶縁コイルを加速度９．８Ｇ、振幅２ｍｍ
でコイルの垂直、水平の２方向について各１０部回振動
テストを行い、テスト曲後の線間絶縁特性を調べた。

また、比較のため、実施例Ｉ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１〜４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とからなる
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とからなる第１絶縁層と無機ｍ
維と可溶性バインダー樹脂とからなる第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、絶縁性樹脂または絶縁性樹脂と無機物からなる
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
分に樹脂あるいは樹脂と無機物を充填、固若しているの
で、機械的な振ｖｊ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。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有するものとなる。

【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縁電線の第１の
例を示す概略断面図、第２図はこの発明において使われ
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。 ｌ・・・・・・導体、２・・・・・・絶縁層、３・・・
・・・第１絶縁層、４・・・・・第２絶縁層、５・・・
・・絶縁電線、７・・・・・・絶縁コイル、８・・・・
・・含浸物 −〇

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とから
   なる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、絶縁性樹脂または絶縁性樹脂
   と無機物からなる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とか
   らなる第１絶縁層と無機繊維と可溶性バインダー樹脂と
   からなる第２絶縁層と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、絶縁性樹脂または
   絶縁性樹脂と無機物からなる溶液を含浸することを特徴
   とする絶縁コイルの製法。