(57)【要約】【課題】製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルおよびその製造方法を提供する。【解決手段】耐熱絶縁部５を有する導電線２を捲回して形成した巻き線部を備えた耐熱絶縁コイル６において、上記耐熱絶縁部５は導電線２の外周に形成したセラミックフェルトから成る第１の絶縁層３と、その第１の絶縁層３の外周に形成された第２の絶縁層４とから成り、この第２の絶縁層４はセラミックスコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組から選択された少なくとも１種の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６である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱絶縁部を有する導電線を捲回して形成した巻き線部を備えた耐熱絶縁コイルにおいて、上記耐熱絶縁部は導電線の外周に形成したセラミックフェルトから成る第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の外周に形成された第２の絶縁層とから成り、この第２の絶縁層はセラミックスコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組から選択された少なくとも１種の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。
【請求項２】
前記導電線と第１の絶縁層との間にセラミックコーティング層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項３】
前記巻き線部の外側がセラミック系充填材で固定されていることを特徴とする請求項１記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項４】
前記セラミックコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組の主成分が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシアから選択された少なくとも１種の酸化物であることを特徴とする請求項１記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項５】
前記セラミック系充填材の主成分が、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシアから選択された少なくとも１種の酸化物であることを特徴とする請求項３記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項６】
前記耐熱絶縁コイルは、導電線を捲回する位置を規定する金属構造体を有し、この金属構造体と導電線とが接触する部位にセラミックコーティングおよびセラミック長繊維編組の少なくとも一方から成る絶縁材層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項７】
前記耐熱絶縁コイルが、原子炉の制御棒駆動装置用のモーターコイルまたは電磁カップリング用コイルであることを特徴とする請求項１記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項８】
前記耐熱絶縁コイルが、３５０℃以上の高温環境で使用されるモーターコイルまたは電磁カップリング用コイルであることを特徴とする請求項１記載の耐熱絶縁コイル。
【請求項９】
導電線の外周にセラミックフェルトから成る第１の絶縁層を形成する工程と、上記第１の絶縁層の外周に、セラミックスコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組から選択された少なくとも１種から成る第２の絶縁層を形成して耐熱絶縁部を有する導電線を調製する工程と、上記耐熱絶縁部を形成した導電線を捲回して巻き線部を形成する工程と、形成した巻き線部を加熱処理して第１および第２の絶縁層に含有される有機分解成分を除去する工程とを備えることを特徴とする耐熱絶縁コイルの製造方法。
【請求項１０】
前記有機分解成分を除去した巻き線部の外方にセラミックス系充填材を充填固化せしめて巻き線部を固定する工程をさらに備えることを特徴とする請求項９記載の耐熱絶縁コイルの製造方法。
【請求項１１】
前記巻き線部の外方にセラミックス系充填材を充填固化せしめて巻き線部を固定する方法が、巻き線部をセラミック系充填材スラリーへ浸漬させるディップコーティング法、巻き線部にスラリーを吹き付ける吹き付け法、スラリーを塗布する塗布法の少なくとも１種の方法でスラリーを付着させた後に、加熱処理して付着したスラリーを固化することを特徴とする請求項１０記載の耐熱絶縁コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱絶縁コイルおよびその製造方法に係り、特に従来の耐熱絶縁コイルに比較して製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から真空中や高温環境下において使用されるモータコイルおよびマニピュレータ等の駆動装置並びに励磁用ソレノイドコイル、原子炉の制御棒駆動装置用のモーターコイル、電磁カップリング用コイルの構成部品として導電線をコア材や固定子等に捲回した各種のコイルが使用されている。
【０００３】
従来のコイル用巻き線（導電線）としては、絶縁材としてのエナメル樹脂を被覆したエナメル線が多用され、さらに動作時に作用する振動や衝撃力による導電線のずれを防止するために、巻き線加工した後に有機材料による含浸を実施してコイル全体を固定している。特に耐熱性が要求される用途においては、被覆材料としてポリイミドのような耐熱性樹脂が使用されている。
【０００４】
しかしながら、上記ポリイミドのような耐熱性樹脂を使用しても、その耐熱温度はせいぜい３００℃程度であり、それ以上の温度環境下では使用できない問題があった。また、真空中で使用する用途では、被覆材料成分の熱分解によるガス放出が顕著になり、動作環境の真空度の低下による動作不良を生起する問題点もあった。
【０００５】
一方で、上記コイルをより過酷な条件で使用する新たな用途も計画されている。例えば、原子炉の制御棒駆動機構（ＣＲＤ）を従来と同等のサイズの原子炉圧力容器内に内蔵することが可能になれば、原子炉格納容器自体の容積およびＣＲＤ関連機器の物量が大幅に削減され、原子力設備の経済性の向上を図ることが期待できる。また、上記のような内蔵電動ＣＲＤの適用によって、ＣＲＤに関して圧力バウンダリが解消する一方、炉心が原子炉圧力容器（ＲＰＶ）下部に移動し、内蔵電動ＣＲＤおよび制御棒ガイドを兼ね、二相流の流路となるガイドチムニが炉心上部に位置することになるため、反応度事故（ＲＩＡ）が撲滅されると共に、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）時に炉心冠水維持が容易になる。また、ＲＰＶ下部の冷却による過酷事故時のＩＶＲ（炉心溶融物ＲＰＶ内封じ込め）操作も有利となる等の大きな作用効果が期待される。
【０００６】
上記用途を具現化するためには、内蔵電動ＣＲＤの主要構成要素である通常動作用の耐熱モータ、スクラム動作用の耐熱ソレノイド駆動ラッチ機構、位置検出器、それらと炉外との電力・信号の伝送を中継する電磁カップリングについて、いずれもセラミックス耐熱絶縁コイルを適用する必要がある。このセラミックス耐熱絶縁コイルには、従来にない高温・炉内環境での耐久性、絶縁性を信頼性高く発揮することが求められている。
【０００７】
上記技術的な要求に対応するために、例えば特許文献１には電気導体の外方に、加熱によりセラミックス化するセラミックス絶縁層を設け、さらにその外方に絶縁性セラミックス繊維層を設けた絶縁電線をコイル形状に加工して巻き線部とし、この巻き線部を固定するために絶縁性セラミックス充填部を設けた絶縁コイルが提案されている。
【０００８】
また、特許文献２には、コイルの線間空隙部分およびコイルの外表面部分のうちの少なくとも一部分に、アルコキシドを反応させて生成される酸化物セラミックスの充填層または／および被覆層が形成されているコイルが提案されている。
【特許文献１】特開平４−３０３９０１号公報
【特許文献２】特開昭６３−２３７４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の絶縁コイルにおいては、電気導体の表面に加熱によりセラミックス化する硬脆なセラミックス絶縁層を設けているために、電気導体を捲回してコイル形状に加工する際に、セラミックス絶縁層にクラックが発生し易く隣接する電気導体間の絶縁性が低下してコイルを使用する機器の動作特性が阻害される問題点があった。
【００１０】
また、上記特許文献２に記載された従来のコイルにおいては、コイルの外表面部分にアルコキシドを反応させて生成される硬脆な酸化物セラミックスの充填層または／および被覆層が形成されているために、上記特許文献１に記載された従来の絶縁コイルと同様に、電気導体を捲回してコイル形状に加工する際に、充填層や被覆層にクラックが発生し易く隣接する電気導体間の絶縁性が低下してコイルを使用する機器の動作特性が阻害される問題点があった。
【００１１】
また、セラミック長繊維から成る絶縁層を電気導体の表面部に形成した従来の絶縁導線の絶縁層と電気導体とが強固に結合している部位においては、絶縁層と電気導体との熱膨張差に起因する熱変形が大きくなり易く、コイル状に捲回加工する前の段階で既にセラミック繊維の細かい切れが発生し、切れた繊維が外方に多数突出する、いわゆる毛羽立ちが生じることになる。
【００１２】
一方、絶縁層と電気導体との結合が弱い部位においては、織物状の絶縁層が電気導体表面から浮き上がって織物の緩みが生じ易くなる。上記毛羽立ちや緩みが生じた部位において組立て施工時または動作時にこすれ（摺動摩耗）が生じた場合には、上記毛羽立ちや緩み等の損傷が短期間に進行しコイルの絶縁不良に繋がるために、コイルの長期にわたる動作信頼性が得られないという問題点もあった。
【００１３】
上記毛羽立ちや緩み等の損傷は、絶縁層を有する電気導体をコイル状に捲回する加工の際にさらに顕著に進行し、絶縁コイルの絶縁性と耐熱性と共にコイル自体の構造強度を大きく損ない長期に渡る高い信頼性が得られないという問題点があった。
【００１４】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、従来の耐熱絶縁コイルと比較して製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明者らは種々の被覆材料による導電線の被覆構造を試作し、その被覆構造がコイルの絶縁性、耐熱性、構造強度、加工性に及ぼす影響を実験により比較検討した。その結果、特に導電線の外周に形成する耐熱絶縁部をセラミックフェルトから成る第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の外周に形成されたセラミック材料から成る第２の絶縁層とから構成した複層構造の耐熱絶縁部を形成したときに、特にセラミックフェルトから成る第１の絶縁層の変位吸収作用および応力緩和作用が効果的に発揮される結果、製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルが初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見に基づいて完成されたものである。
【００１６】
すなわち、本発明に係る耐熱絶縁コイルは、耐熱絶縁部を有する導電線を捲回して形成した巻き線部を備えた耐熱絶縁コイルにおいて、上記耐熱絶縁部は導電線の外周に形成したセラミックフェルトから成る第１の絶縁層と、その第１の絶縁層の外周に形成された第２の絶縁層とから成り、この第２の絶縁層はセラミックスコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組から選択された少なくとも１種の材料で構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明において、巻き線部を構成する導電線としては、特に限定されるものではないが、導電率の観点から銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅合金、ニッケル合金が好適である。また、銅電線自体の耐酸化性を向上させるために銅線または銅合金線の周囲にニッケルを被覆したものが好適である。
【００１８】
また、第１の絶縁層を構成するセラミックフェルトは、長さが２〜３０ｍｍ程度のセラミックファイバー（短繊維）に少量の有機系分散剤およびバインダーを媒剤として懸濁液にした組成物を導電線表面にランダム方向に連結させて５０〜３００μｍの厚さで被覆したものであり、適度の軟弾性を有する。
【００１９】
さらに第２の絶縁層は第１の絶縁層の耐熱性および絶縁性を補強する構成層であり、厚さが１００〜３００μｍと成るように形成される。この第２の絶縁層を構成するセラミックスコーティング層は、例えばプラズマを利用した気相反応によりセラミックス成分を蒸着するプラズマＣＶＤ法によって形成される。
【００２０】
また第２の絶縁層を構成するセラミックフェルト層は、第１の絶縁層を構成するセラミックフェルトとは種類および線径等の仕様が異なるセラミックフェルトから成る。また、第２の絶縁層を構成するセラミック長繊維編組は、セラミックスの長繊維（連続繊維）を導電線の表面で規則的に編み上げ（紡織）したものである。
【００２１】
上記耐熱絶縁コイルによれば、導電線の外周にセラミックス系材料から成る第１および第２の絶縁層を多層に形成しているために、コイル施工時や組立て時に一部の絶縁層が損傷しても、多重に保護されているため、耐熱性および絶縁信頼性が高いコイルが得られる。特に、セラミックフェルトから成る第１の絶縁層の変位吸収作用および応力緩和作用が効果的に発揮される結果、巻き線工程等の製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルが得られる。
【００２２】
また、上記耐熱絶縁コイルにおいて、前記導電線と第１の絶縁層との間にセラミックコーティング層が形成されていることが好ましい。上記セラミックコーティング層は、ディップコーティング法、吹き付け法、塗布法のいずれか、またはその組み合わせによってセラミックスラリーを導電線に付着せしめた後に、加熱処理して固化する方法で形成される。上記セラミックコーティング層は、緻密な電気絶縁層であり、前記導電線と第１の絶縁層との間の絶縁耐性をより高めることができる。
【００２３】
さらに、上記耐熱絶縁コイルにおいて、前記巻き線部の外側がセラミック系充填材で固定されていることが好ましい。上記セラミック系充填材により巻き線部が固定されているために、コイル全体が堅牢になり、コイル使用時に発生する振動や衝撃力等に対する耐久性が向上する。また、上記セラミック充填材で導電体を直接固定するのではなく、導電体の周囲に変形能を有するセラミック材から成る多層の絶縁層が存在するため、充填材の固化後においても温度履歴等に対して優れた耐久性が発揮される。
【００２４】
また、上記耐熱絶縁コイルにおいて、第２絶縁層を構成する前記セラミックコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組の主成分が、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）から選択された少なくとも１種の酸化物であることが好ましい。上記酸化物はいずれも耐熱性および電気絶縁性に優れており、コイルの耐熱絶縁性を高める上で有効である。さらに、前記セラミック系充填材の主成分についても、上記理由によりアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシアから選択された少なくとも１種の酸化物が好適である。従成分として、他のセラミック材を含有しても良い。
【００２５】
さらに、上記耐熱絶縁コイルにおいて、前記耐熱絶縁コイルが、導電線を捲回する位置を規定するコア材等の金属構造体を有し、この金属構造体と導電線とが接触する部位にセラミックコーティングおよびセラミック長繊維編組の少なくとも一方から成る絶縁材層が形成されていることが好ましい。上記金属構造体表面に導電線を捲回して所定形状のコイルを調製する際には、導電線に形成した絶縁層が金属構造体と摺動接触して絶縁層が破壊される場合がある。しかるに、上記のように金属構造体と導電線とが接触する部位にセラミックコーティングやセラミック長繊維編組から成る絶縁材層を形成することにより、第１絶縁層の損傷を効果的に防止することができ、コイルの絶縁信頼性を高めることができる。
【００２６】
また、上記耐熱絶縁コイルは、原子炉の制御棒駆動装置用のモーターコイルまたは電磁カップリング用コイルとして使用したときに、優れた耐熱性、絶縁性および耐久性を発揮できる。特に、上記耐熱絶縁コイルを、３５０℃以上の高温環境で使用されるモーターコイルまたは電磁カップリング用コイルとして使用したときに、優れた耐熱性、絶縁性および耐久性が発揮される。
【００２７】
本発明に係る耐熱絶縁コイルの製造方法は、導電線の外周にセラミックフェルトから成る第１の絶縁層を形成する工程と、上記第１の絶縁層の外周に、セラミックスコーティング、セラミックフェルトおよびセラミック長繊維編組から選択された少なくとも１種から成る第２の絶縁層を形成して耐熱絶縁部を有する導電線を調製する工程と、上記耐熱絶縁部を形成した導電線を捲回して巻き線部を形成する工程と、形成した巻き線部を５００〜７００℃の温度に加熱処理して第１および第２の絶縁層に含有される有機分解成分を除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００２８】
上記のように、形成した巻き線部を加熱処理する工程を備えるために、第１および第２の絶縁層を形成するための材料中に含有されるバインダーやサイジング材（滑り剤）等の有機分解成分を効果的に除去することが可能である。したがって、このコイルを使用した機器を真空下で使用した場合においても、有機成分の分解によるガス放出が無く、真空度の低下による機器特性の劣化が少ない。
【００２９】
また、上記耐熱絶縁コイルの製造方法において、前記有機分解成分を除去した巻き線部の外方にセラミックス系充填材を充填固化せしめて巻き線部を固定する工程をさらに備えることが好ましい。このセラミックス系充填材を使用して巻き線部を固定することにより、耐熱絶縁コイル全体の機械的強度、振動や熱履歴に対する耐性を高めることができる。
【００３０】
さらに、上記耐熱絶縁コイルの製造方法において、前記巻き線部の外方にセラミックス系充填材を充填固化せしめて巻き線部を固定する方法が、巻き線部をセラミック系充填材スラリーへ浸漬させるディップコーティング法、巻き線部にスラリーを吹き付ける吹き付け法、スラリーを塗布する塗布法の少なくとも１種の方法でスラリーを付着させた後に、加熱処理して付着したスラリーを固化する方法が好ましい。上記各方法によれば、巻き線部の外方に付着したセラミックス系充填材を緻密に固化することができ、巻き線部を十分に固定することができる。
【発明の効果】
【００３１】
上記本発明に係る耐熱絶縁コイルおよびその製造方法によれば、導電線の外周にセラミックス系材料から成る第１および第２の絶縁層を多層に形成しているために、コイル施工時や組立て時に一部の絶縁層が損傷しても、多重に保護されているため、耐熱性および絶縁信頼性が高いコイルが得られる。特に、セラミックフェルトから成る第１の絶縁層の変位吸収作用および応力緩和作用が効果的に発揮される結果、巻き線工程等の製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
次に本発明に係る耐熱絶縁コイルの実施形態について、以下の実施例および添付図面を参照してより具体的に説明する。
【００３３】
［実施例１〜１６］
表１に示すように、導電線として線径がφ０．７ｍｍおよびφ１．４ｍｍであるＮｉ線を用意し、これらのＮｉ線の表面に第１絶縁層を形成した。この第１絶縁層の材料組成は、（Ａｌ２Ｏ３（５１．８質量％）―ＳｉＯ２（４７．９質量％））であり、繊維径はφ２．６〜φ３．０μｍであり、繊維長は最長２５ｍｍとした。このアルミナ−シリカ系セラミック短繊維に少量の有機系分散剤およびバインダーを媒剤として添加し懸濁液にした組成物を塗布した後に温度１２０〜１３０℃で乾燥し、導電線表面にランダム方向に連結させて被覆してセラミックフェルトから成る第１絶縁層を形成した。その被覆厚さは表１に示すように０．２ｍｍまたは０．４ｍｍとした。
【００３４】
次に、上記第１絶縁層の外側に形成する第２絶縁層を構成するセラミック長繊維として、表１に示すように組成が（Ａｌ２Ｏ３（７０質量％）―ＳｉＯ２（３０質量％））で繊維径がφ５μｍおよびφ７μｍのアルミナ系長繊維、組成が（Ａｌ２Ｏ３（＞９９質量％））で繊維径がφ１１．３μｍの高純度アルミナ長繊維、および組成が（ＳｉＯ２（９９．６質量％））で繊維径がφ１０．５μｍの高純度クオーツ長繊維を用意した。
【００３５】
そして、上記各セラミック長繊維を第１絶縁層表面において紡織して厚さがそれぞれ３００μｍであるセラミックス長繊維編組から成る第２絶縁層を形成して各実施例用の耐熱絶縁部を有する絶縁導電線を調製した。
【００３６】
このようにして調製した各実施例用の絶縁導電線１は、図１に示すようにＮｉ製導電線２の外表面に形成されＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成を有するセラミックフェルトから成る第１絶縁層３と、その外表面に形成されたセラミックス長繊維編組から成る第２絶縁層４とを備えた多層構造絶縁電線として形成される。上記第１絶縁層３と第２絶縁層４とで耐熱絶縁部５が形成される。
【００３７】
次に、上記のようにして調製した各実施例用の絶縁導電線の耐久性を評価するために、屈曲試験を実施した。この屈曲試験は、外径がφ１２ｍｍである金属性円筒（芯金）に各絶縁導電線を巻付ける操作と、巻き付けた状態から伸ばす操作とを各１０回ずつ繰り返す条件で実施し、試験後において屈曲中央部を含む長さ１０ｍｍの範囲に発生する、ヤーン（繊維束）単位での顕著な切れを生じている箇所（毛羽立ち箇所）を計数した。
【００３８】
また、上記条件で屈曲試験を実施した前後において、屈曲中央部を含む長さ１０ｍｍの範囲における絶縁導電線の外径を測定し、試験前の外径に対する試験後の外径の比率を算出し、その算出値の大小から第２絶縁層を構成するセラミック長繊維編組の緩み割合を評価した。上記切れの発生箇所数および長繊維編組の緩み割合の測定結果を表１に示す。
【００３９】
次に、上記のようにして調製した各実施例用の絶縁導電線を外径が１５ｍｍである金属構造体としてのコア材の外周に７ターンの巻き数で捲回して、各実施例用のコイルを調製した。次に各コイルを、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成を有する無機系セラミック固定材（充填材）のスラリー中に浸漬後、上下から加圧固定し、５５℃のオーブン中で約６時間乾燥して固化せしめてコイル巻き線部を固定することにより各実施例１〜１６に係る耐熱絶縁コイルを調製した。
【００４０】
こうして調製した各実施例に係る耐熱絶縁コイル６は、図２に示すようにＮｉ製導電線２の外表面に形成されたＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２組成を有するセラミックフェルトから成る第１絶縁層３と、セラミック長繊維編組から成る第２絶縁層とから成る耐熱絶縁部５を備えた絶縁導電線１がコイル状に捲回され、捲回された複数の絶縁導電線１の間隙部にセラミック充填材７が充填固化されて巻き線部が固定された構造を有する。
【００４１】
こうして調製した各実施例に係る耐熱絶縁コイルの熱サイクル耐久性を評価するために、下記のような熱サイクル試験を実施し、熱膨張差に起因してクラックを発生したコイル数を計測した。すなわち、各実施例に係る耐熱絶縁コイルを大気圧開放のマッフル炉において室温から温度６００℃まで加熱した状態で１時間保持した後に室温まで冷却する熱サイクルを１０サイクルだけ繰り返した後において、外観観察を実施しコイル表面に長さ１００μｍ以上のクラックを生じたコイル数を計数して、表１に示す結果を得た。
【００４２】
［比較例１〜４］
第１絶縁層としてのセラミックフェルト層を形成しない点以外は、それぞれ実施例１〜４と同一条件で第２絶縁層を形成して、比較例１〜４用の絶縁導電線を調製した。そして、各絶縁導電線について実施例１と同様に屈曲試験を実施し、セラミック長繊維の切れの発生密度およびセラミック繊維編組のゆるみ割合を測定した。
【００４３】
さらに、上記のように調製した絶縁導電線をコイル状に捲回し、表１に示す無機系固定材を巻き線部に充填固化せしめて比較例１〜４に係る耐熱絶縁コイルを調製し、実施例１と同様に熱サイクル試験を実施し、熱膨張差に起因してクラックを発生したコイル数を計測した。
【００４４】
［比較例５〜８］
第１絶縁層としてのセラミックフェルト層を形成しない点以外は、それぞれ実施例９〜１２と同一条件で第２絶縁層を形成して、比較例５〜８用の絶縁導電線を調製した。そして、各絶縁導電線について実施例９と同様に屈曲試験を実施し、セラミック長繊維の切れの発生密度およびセラミック繊維編組のゆるみ割合を測定した。
【００４５】
さらに、上記のように調製した絶縁導電線をコイル状に捲回し、表１に示す無機系固定材を巻き線部に充填固化せしめて比較例５〜８に係る耐熱絶縁コイルを調製し、実施例９と同様に熱サイクル試験を実施し、熱膨張差に起因してクラックを発生したコイル数を計測して、下記表１に示す結果を得た。
【表１】
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【００４６】
上記表１に示す結果から明らかなように、セラミックフェルト層３とセラミック長繊維編粗４との二重構造から成る絶縁導電線を使用した各実施例用の絶縁導電線１においては、屈曲試験後においても長繊維の切れの発生密度が低く、構造強度が高く維持できることが判明した。また、屈曲試験後においても長繊維編組４の緩みは殆ど発生せず、絶縁性が損なわれる恐れは少ないことが判明した。さらに、セラミックフェルト層３はφ３μｍ以下の極細径の短繊維が相互に強固に絡み合った構造であるため、可撓性に富み、屈曲試験後においても導電線２表面から、このセラミックフェルト層３全体が浮き上がるような損傷は認められず、優れた一体性を呈した。
【００４７】
さらに、各実施例用の絶縁導電線１をコイル状に捲回して形成し、その巻き線部にセラミック充填材７を充填固化して形成した耐熱絶縁コイル６においては、所定の熱サイクル試験後においてもクラックを生じる恐れが少なく優れた熱サイクル特性を発揮することが判明した。また、クラックの発生が少ないので湿分のコイルへの侵入も少なく耐湿性が良好で酸化による腐食の進行も効果的に抑止できることが確認できた。
【００４８】
一方、セラミックフェルト層を形成していない絶縁導電線およびそれを使用した各比較例１〜８に係る耐熱絶縁コイルにおいては、屈曲試験を実施する前の編組の段階から既に部分的に繊維の細かい切れが観察され、屈曲試験後には切れが急増して毛羽立ちを生じる物が多かった。また、各比較例では長繊維編組の導電線からの浮き上がり（ゆるみ）も多く観察され、こうした浮き上がり部位において施工時にこすれが生じれば、容易に損傷が進行し絶縁不良が生起されることが判明した。特に各比較例では、第２絶縁層を構成するセラミック長繊維の線径が増加するにつれて、屈曲試験での長繊維の切れの発生密度が急増し絶縁特性が低下してしまうことも確認された。
【００４９】
これらの屈曲耐久性および耐熱性の試験結果から、耐熱絶縁部５を各実施例のようにセラミックフェルト層３を必須とし、さらにセラミック長繊維の編組４からなる二重構造にすることにより、最外層のセラミック編組４が損傷した場合においても十分な絶縁性を確保することができ、高い信頼性を有する絶縁構造を実現できた。
【００５０】
なお、上記実施例の他に、図３に示すように、耐熱絶縁コイル６ａが、絶縁導電線１を捲回する位置を規定するコア材等の金属構造体８を有し、この金属構造体８と絶縁導電線１とが接触する部位にセラミックコーティングおよびセラミック長繊維編組の少なくとも一方から成る絶縁材層９を形成した実施例を調製した。
【００５１】
上記のように金属構造体８と絶縁導電線１とが接触する部位にセラミックコーティングやセラミック長繊維編組から成る絶縁材層を形成することにより、金属構造体８表面に絶縁導電線１を捲回して所定形状のコイルを調製する際においても、絶縁導電線１に形成した絶縁層３，４が金属構造体８と摺動接触して絶縁層３，４が破壊される恐れが解消し、絶縁層３，４の損傷を効果的に防止することができ、コイルの絶縁信頼性を高めることができた。
【００５２】
また、他の実施例として図４に示すように、導電線２と第１の絶縁層３との間に、ディップコーティング法により緻密なセラミックコーティング層１０を形成した実施例を調製したところ、導電線２と第１の絶縁層３との間の絶縁耐性をさらに高めることができた。
【００５３】
このように本発明に係る耐熱絶縁コイルによれば、導電線の外周にセラミックス系材料から成る第１および第２の絶縁層を多層に形成しているために、コイル施工時や組立て時に一部の絶縁層が損傷しても、多重に保護されているため、耐熱性および絶縁信頼性が高いコイルが得られる。特に、セラミックフェルトから成る第１の絶縁層の変位吸収作用および応力緩和作用が効果的に発揮される結果、巻き線工程等の製造時にクラック等の欠陥を生じることが少なく、耐久温度（耐熱性）および長期の信頼性を大幅に向上させた耐熱絶縁コイルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る耐熱絶縁コイルで使用する絶縁導電線の構造を示す断面図。
【図２】本発明に係る耐熱絶縁コイルの一実施例の構造を示す断面図。
【図３】金属構造体と絶縁導電線との間に絶縁材層を形成した耐熱絶縁コイルの他の実施例を示す断面図。
【図４】導電線と第１絶縁層との間にセラミックスコーティング層を形成した絶縁導電線の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１  絶縁導電線
２  導電線
３  第１絶縁層（セラミックフェルト層）
４  第２絶縁層（セラミック長繊維編組他）
５  耐熱絶縁部
６、６ａ  耐熱絶縁コイル
７  セラミック充填材（固定材）
８  金属構造体
９  絶縁材層
１０  セラミックコーティング層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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