(57)【要約】【課題】  コイル形状の複雑化、巻線の線績率の増加、絶縁テープの貼着、相間紙の挿入に伴い微細な空隙への絶縁ワニスの含浸が困難となっているコイルについて、その微細な空隙にも十分に絶縁ワニスを含浸させることが可能な方法を提供すること。【解決手段】  少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルに含浸する絶縁ワニスのコイル含浸方法において、絶縁ワニスのコイルへの含浸の際に、コイルに超音波振動を印加しながら絶縁ワニスを含浸させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルへ含浸させる方法であって、
前記絶縁ワニスの前記コイルへの含浸の際に、前記コイルに超音波振動を印加することを特徴とする絶縁ワニスのコイル含浸方法。
【請求項２】
前記絶縁ワニスの前記コイルへの含浸は前記絶縁ワニスを入れた絶縁ワニス含浸槽中に前記コイルを浸漬するものであり、前記超音波振動の印加は前記絶縁ワニス含浸槽またはその中の前記絶縁ワニス中に設けられた超音波振動装置により行うことを特徴とする請求項１記載の絶縁ワニスのコイル含浸方法。
【請求項３】
少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルに含浸させてなるコイルであって、請求項１または２記載の絶縁ワニスのコイル含浸方法により前記絶縁ワニスが前記コイルに含浸されたことを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶縁ワニスのコイル含浸方法とそれを用いて製造されるコイルに係り、特に絶縁ワニスをコイルの巻線間等の微細な空隙へ含浸し、信頼性に優れたコイルを得ることが可能な絶縁ワニスのコイル含浸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルには、主としてコイルの巻線を電気的に絶縁するために絶縁ワニスが含浸されている。また上述したような巻線の電気的絶縁の他、絶縁ワニスの含浸は巻線の物理的支持、巻線に発生した熱をコアへ伝達することによる巻線の発熱抑制、巻線の保護を目的として行われる。
【０００３】
絶縁ワニスのコイルへの含浸は、例えば予熱工程、空冷工程、含浸工程、余滴工程、硬化乾燥工程の５つの工程からなる。例えば、予熱工程では被処理体である絶縁ワニスが含浸されていないコイルを所定の温度で熱処理する。
【０００４】
このコイルは、次に行われる含浸工程での絶縁ワニスの温度上昇を抑制するために空冷工程で所定の温度まで冷却した後、含浸工程で絶縁ワニス含浸槽中の絶縁ワニスに浸漬して含浸を行う。さらに、余滴工程ではコイルの側面等に付着した不必要な絶縁ワニスを滴下させ、硬化乾燥工程で含浸させた絶縁ワニスを硬化させる。
【０００５】
近年、電気機器、例えばトランス、モータ、発電機等に用いられるコイルにおいては線積率が大きくなる傾向にある。また、最外装にテープを張ったり、極間に相間紙を入れることが多くなっている。このため、絶縁ワニスのコイルへの含浸性（浸透性）は低下する傾向にある。
【０００６】
このような含浸に用いられる絶縁ワニスとしては、例えば溶剤系ワニスが挙げられる。溶剤系ワニスの多くは樹脂等の不揮発分が２０〜７０重量％であり、残りが溶剤となっている。絶縁ワニスの含浸性を向上させる方法として、例えば溶剤の量を増やして樹脂等の不揮発分を薄めて使用することが考えられるが、巻線に付着する樹脂等の不揮発分が少なくなり、絶縁ワニスを含浸する本来の目的を十分に達成することが困難となる。
【０００７】
また、巻線への樹脂等の不揮発分の付着量を増やすために不揮発分の量を多くすることも考えられるが、巻線間等の微細な空隙への絶縁ワニスの含浸性が低くなり、スロット外であるコアの側面への付着量だけが増えることとなる。
【０００８】
このため溶剤系ワニスに代えて、無溶剤系ワニスを用いることが考えられる。この場合、絶縁ワニスの付着量を増やそうとすれば、絶縁ワニスの粘度を上げて垂れ流しを少なくするか、また絶縁ワニスの硬化速度を早くすることが考えられる。しかし、絶縁ワニスの粘度を上げるとスロット内の巻線間の微細な空隙に浸透しにくく、スロット外であるコアの側面への付着量だけが増えることとなる。また、絶縁ワニスの硬化速度を早くすると、絶縁ワニスのポットライフが短くなり経済性が低下する。
【０００９】
上記課題を解決するものとして、滴下含浸法が知られている。これは予め加熱したコイルを回転させながら、比較的短時間で硬化する絶縁ワニスを巻線部分の上部から滴下するものである。滴下した絶縁ワニスは巻線間を毛管現象により浸透し、浸透後速やかに硬化する。
【００１０】
滴下含浸法は絶縁ワニスの付着量を調整できる優れた手法であり、樹脂成分の選定により厚塗りも可能となる。しかし、滴下含浸法では、樹脂成分の特性、被処理体の種類により、絶縁ワニスの滴下量、被処理体の加熱温度、回転速度、傾斜角度等の処理条件を繊細に調整することが必要であり、これを自動で調整するには設備に多大な費用を要する。
【００１１】
このため、滴下含浸法は被処理体が同一形状の場合に有利であり、被処理体の形状が異なる場合には、処理条件の選定の必要のため、必ずしも最適な処理方法とはいえない。また、滴下含浸法においても、コイルの微細な空隙への絶縁ワニスの含浸は未だ十分なものとはいえない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように絶縁ワニスをコイルへ含浸させる方法としては、絶縁ワニスが入れられた絶縁ワニス含浸槽へコイルを浸漬する浸漬法（ディッピング法）、絶縁ワニスをコイルに滴下する滴下含浸法（ドリップ法）がある。そして、これらの含浸方法は用途、機種または含浸工程の前後の工程により使い分けられている。
【００１３】
しかしながら、浸漬法による絶縁ワニスの含浸においては、近年のコイル形状の複雑化、巻線の線績率の増加、絶縁テープの貼着、相間紙の挿入のため、巻線間等の微細な空隙への含浸が十分でなっている。また、浸漬法に比べ絶縁ワニスの含浸性が優れている滴下含浸法においても、このような微細な空隙については未だ十分な含浸性を得るには至っていない。
【００１４】
本発明は上述したような課題を解決するためになされたものであって、コイルの微細な空隙にも十分に絶縁ワニスを含浸させることが可能な絶縁ワニスのコイル含浸方法を提供することを目的としている。また、本発明はこのような微細な空隙へも絶縁ワニスが十分に含浸され、信頼性に優れたコイルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法は少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルへ含浸させる方法であって、前記絶縁ワニスの前記コイルへの含浸の際に、前記コイルに超音波振動を印加することを特徴とする。
【００１６】
前記絶縁ワニスの前記コイルへの含浸は、例えば前記絶縁ワニスを入れた絶縁ワニス含浸槽中に前記コイルを浸漬するものであり、前記超音波振動の印加は前記絶縁ワニス含浸槽またはその中の前記絶縁ワニス中に設けられた超音波振動装置により行うものである。
【００１７】
また、本発明のコイルは少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルに含浸させてなるコイルであって、上述したような絶縁ワニスのコイル含浸方法により絶縁ワニスがコイルに含浸されてなるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルに含浸させる方法において、絶縁ワニスをコイルへ含浸させる際にコイルに超音波振動を印加しながら絶縁ワニスを含浸させることで、コイルの絶縁テープあるいは相間紙の内側、巻線間の微細な空隙にも十分に絶縁ワニスを含浸させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法は、少なくとも樹脂を必須成分として含有する絶縁ワニスをコイルへ含浸させる方法であって、絶縁ワニスのコイルへの含浸の際に、コイルに超音波振動を印加しながら絶縁ワニスを含浸させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法により絶縁ワニスが含浸されるコイルとしては特に制限されるものではなく、例えばモータ、発電機、トランス等の各種コイルが適用可能なものとして挙げられる。
【００２１】
コイルとしては、例えば複数のスロットを有するコアと、このスロットに設けられた巻線とを有するものであり、コイルには絶縁テープが貼着されていたり、相間紙が挿入されていてもよい。本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法は、特に巻線の線績率が高く、絶縁テープや相間紙を有し、従来の方法では絶縁ワニスの含浸が困難なものにおいて特に効果を発揮する。
【００２２】
本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法では、絶縁ワニス含浸槽中の絶縁ワニスに被処理体であるコイルを浸漬して含浸させる浸漬法（ディッピング法）、絶縁ワニスを被処理体であるコイルに滴下して含浸させる滴下含浸法（ドリップ法）のいずれも用いることができるが、本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法は滴下含浸法に比べて含浸性が低い浸漬法に用いればより効果的である。
【００２３】
本発明では、このような方法による絶縁ワニスの含浸の際に、コイルに超音波振動をかけながら含浸を行う。超音波振動をかけながら絶縁ワニスを含浸させることで、コイルにおける絶縁テープあるいは相間紙の内側、巻線間の微細な空隙にも十分に絶縁ワニスを含浸させることが可能となり、信頼性に優れたコイルを得ることが可能となる。
【００２４】
超音波振動を印加する方法としては、浸漬法による場合、例えば図１に示すように、絶縁ワニス含浸槽１の側面部２または底面部３の外側に超音波振動装置４を設置して、または、図２に示すように絶縁ワニス含浸槽１の側面部２または底面部３の内側に超音波振動装置４を設置して、絶縁ワニス含浸槽１に超音波振動を印加し、絶縁ワニス５を介して被処理体であるコイル６に超音波振動を印加する方法が挙げられる。
【００２５】
また、例えば図３に示すように絶縁ワニス含浸槽１内の絶縁ワニス５中に超音波振動装置４を挿入し、絶縁ワニス５を介して被処理体であるコイル６に超音波振動を印加してもよい。さらに、図示しないが、コイルを絶縁ワニス含浸槽内に支持する部材に超音波振動装置を設置し、あるいは、コイルに超音波振動装置を接触させて、超音波振動を印加してもよい。
【００２６】
超音波振動装置は必ずしも上述したような位置に限られず、コイルに有効に超音波振動を印加できる位置であれば他の位置に設置しても構わない。また、超音波振動装置は必ずしも１つに限られず、絶縁ワニス含浸槽の形状、大きさ等により複数用いてもよく、その設置場所も絶縁ワニス含浸槽の形状、大きさにあわせて適宜選択することが好ましい。
【００２７】
浸漬法による場合、コイルの形状、絶縁ワニスの種類等にもよるが、例えば絶縁ワニスの温度を２０℃〜７０℃程度とし、１分〜５分程度、超音波振動を印加しながら含浸を行うことが好ましい。温度が２０℃未満であると絶縁ワニスが含浸しにくくなるおそれがあり、７０℃を超えると絶縁ワニスのポットライフが短くなるため好ましくない。また、含浸時間が１分未満であると絶縁ワニスが十分に含浸していないおそれがあり、５分を超えて含浸を行っても付着量の大幅な増加は期待できず、かえって作業時間が増加するため好ましくない。
【００２８】
また、滴下含浸法による場合、例えば被処理体であるコイルを回転させた状態で、コイルの側面に超音波振動装置をコイルの回転を害しない程度に軽く接触させて、あるいは、コイルの側面からわずかに離して超音波振動装置を設置して、超音波振動を印加する方法が挙げられる。
【００２９】
滴下含浸法による場合、コイルの形状、絶縁ワニスの種類等にもよるが、例えば絶縁ワニスの温度を９０℃〜１１０℃程度とし、１分〜１５分程度、超音波振動を印加しながら含浸を行うことが好ましい。温度が９０℃未満であると絶縁ワニスが速やかに含浸しないおそれがあり、１１０℃を超えると絶縁ワニスからの煙の発生等があるため好ましくない。また、含浸時間が１分未満であると絶縁ワニスが十分に含浸していないおそれがあり、１５分を超えて含浸を行っても付着量の大幅な増加は期待できず、かえって作業時間が増加するため好ましくない。
【００３０】
なお、浸漬法、滴下含浸法のいずれの場合においても含浸を複数回に分けて行うことが可能であり、その場合、すべての含浸時間を合計したものが上述したような範囲内となっていれば好ましい。また、絶縁ワニス含浸前の予熱、空冷、絶縁ワニス含浸後の余滴、硬化乾燥等の各工程は、従来の浸漬法、滴下含浸法の条件を適用することにより行うことが可能である。
【００３１】
超音波振動を印加するために用いられる超音波振動装置は特に制限されるものではなく一般的な超音波振動装置を用いることが可能である。このような超音波振動装置としては、例えば磁歪型あるいは圧電型の振動子が挙げられ、磁歪型振動子としては例えばフェライト振動子が挙げられる。
【００３２】
このような本発明の絶縁ワニスのコイル含浸方法に用いられる絶縁ワニスとしては、一般的にコイルの絶縁処理に用いられる絶縁ワニスを用いることができ、例えば樹脂を必須成分として含有し、必要に応じて硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、溶剤を添加したものが挙げられる。
【００３３】
樹脂としては熱硬化性を有するものが好ましく、エポキシ樹脂、エポキシエステル樹脂、不飽和ポリエステル、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン変性樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等を用いることができ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３４】
例えば上記エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３５】
硬化剤としては、一般に硬化剤として用いられる化合物であれば特に制限なく用いることができ、例えばアミン硬化系としてジシアンジアミド、芳香族ジアミン等が挙げられ、フェノール硬化系としてフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３６】
硬化促進剤としては、一般に硬化促進剤として用いられている化合物であれば特に制限なく用いることができ、例えば２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、三フッ化ホウ素アミン錯体、トリフェニルホスフィン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３７】
無機充填材としては、例えばタルク、アルミナ、水酸化アルニウム、水酸化マグネシウム、溶融シリカ、合成シリカが挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３８】
また、溶剤としては、上述したような樹脂、硬化剤および硬化促進剤等を溶解するものであればよいが、硬化物に残留しないように沸点が低めのものが好ましい。具体的な溶剤としては、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、シクロヘキサノン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明について実施例を参照して説明する。なお、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１、２、比較例１、２）
被処理体となるコイルとして、ファンモータ用ステータコアに巻線が設けられたファンモータ用ステータコイルを用意した。また、絶縁ワニスとしてＴＶＢ２１９０、ＴＥＣ９６３７（いずれも京セラケミカル株式会社製  商品名）を、ＴＶＢ２１９０：ＴＥＣ９６３７＝１００：１の割合で混合したものを用意した。
【００４１】
被処理体であるファンモータ用ステータコイルの重量を測定し、余熱、空冷した後、絶縁ワニス含浸槽内の絶縁ワニス中に浸漬し、絶縁ワニスを含浸させた。その後、ファンモータ用ステータコイルの余滴、硬化乾燥を行い、絶縁ワニスの含浸、硬化が行われたファンモータ用ステータコイルを得た。
【００４２】
なお、実施例１、２のファンモータ用ステータコイルにおける絶縁ワニスの含浸は、絶縁ワニス含浸槽に設置された超音波振動装置により超音波振動を印加しながら行った。比較例１、２のファンモータ用ステータコイルにおける絶縁ワニスの含浸は、超音波振動装置を停止させ、超音波振動を印加せずに行った。また、余熱、空冷、含浸、余滴、硬化乾燥の各条件は、表１に示す通りとした。
【００４３】
次に、絶縁ワニスの含浸、硬化が行われた実施例１、２、比較例１、２のファンモータ用ステータコイルについて、目視により外観を観察すると共に、重量を測定して絶縁ワニスの付着量を算出した。また、コイル通電試験により発熱温度を測定すると共に、ファンモータ用ステータコイルの内部を観察した。なお、コイル通電試験は１００Ｖ、４Ａ、１０分の条件で行った。結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
実施例１、２、比較例１、２のファンモータ用ステータコイルにおいては、外観はいずれも良好であった。そして、実施例１、２のファンモータ用ステータコイルでは、絶縁ワニスの付着量の算出結果、コイル通電試験の発熱温度の測定結果、コイル内部外観の観察結果から、比較例３、４のファンモータ用ステータコイルに比べて明らかに絶縁ワニスの付着量が増加しており、微細空隙にも十分に絶縁ワニスが含浸されていることが認められた。
【００４６】
（実施例３、４、比較例３、４）
被処理体となるコイルとして、トランスコアに巻線が設けられた電源トランスコイルを用意した。また、絶縁ワニスとしてＴＶＢ２１９０、ＴＥＣ９６３７（いずれも京セラケミカル株式会社製  商品名）を、ＴＶＢ２１９０：ＴＥＣ９６３７＝１００：１の割合で混合したものを用意した。
【００４７】
被処理体である電源トランスコイルの重量を測定し、余熱、空冷した後、絶縁ワニス含浸槽内の絶縁ワニス中に浸漬し、絶縁ワニスを含浸させた。その後、電源トランスコイルの余滴、硬化乾燥を行い、絶縁ワニスの含浸、硬化が行われた電源トランスコイルを得た。
【００４８】
なお、実施例１、２の電源トランスコイルにおける絶縁ワニスの含浸は、絶縁ワニス含浸槽に設置された超音波振動装置により超音波振動を印加しながら行った。比較例１、２の電源トランスコイルにおける絶縁ワニスの含浸は、超音波振動装置を停止させ、超音波振動を印加せずに行った。また、余熱、空冷、含浸、余滴、硬化乾燥の各条件は、表２に示す通りとした。
【００４９】
次に、絶縁ワニスの含浸、硬化が行われた実施例３、４、比較例３、４の電源トランスコイルについて、目視により外観を観察すると共に、重量を測定して絶縁ワニスの付着量を算出した。結果を表２に示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
実施例３、４、比較例３、４の電源トランスコイルにおいては、外観はいずれも良好であった。そして、実施例３、４の電源トランスコイルでは、絶縁ワニスの付着量の算出結果より、比較例３、４の電源トランスコイルに比べて明らかに絶縁ワニスの付着量が増加していることが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】浸漬法によりコイルに超音波振動を印加する方法の一例を示した模式図。
【図２】浸漬法によりコイルに超音波振動を印加する方法の他の例を示した模式図。
【図３】浸漬法によりコイルに超音波振動を印加する方法の他の例を示した模式図。
【符号の説明】
【００５３】
１…絶縁ワニス含浸槽、２…絶縁ワニス含浸槽の側面部、３…絶縁ワニス含浸槽の底面部、４…超音波振動装置、５…絶縁ワニス、６…コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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