(57)【要約】【課題】電気機器用コイルを含浸処理するに際し、含浸処理の作業性を向上させると共に、コイルの製造時間を短縮して製造効率を改善することができる上、使用後の残存ワニスのポットライフ問題による歩留まり低下の改善、及び含浸処理後の洗浄工程の短縮、溶剤の使用量の減少などを図ることができる絶縁ワニスを提供する。【解決手段】鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルの含浸処理に用いられる、２液混合型の絶縁ワニスであって、金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合してなり、かつ（ａ）２５℃における粘度（η２５）が０．０５〜１．０Ｐａ・ｓであること、（ｂ）９０℃における粘度（η９０）が０．００５〜０．５Ｐａ・ｓであること、（ｃ）η２５／η９０比が５以上であること、及び（ｄ）１００℃での硬化時間が１００〜３００秒であることを特徴とする絶縁ワニスである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルの含浸処理に用いられる、２液混合型の絶縁ワニスであって、金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２  ０の割合で、インラインにて混合してなり、かつ
（ａ）２５℃における粘度（η２５）が０．０５〜１．０Ｐａ・ｓであること、
（ｂ）９０℃における粘度（η９０）が０．００５〜０．５Ｐａ・ｓであること、
（ｃ）η２５／η９０比が５以上であること、及び
（ｄ）１００℃での硬化時間が１００〜３００秒であること、
を特徴とする絶縁ワニス。
【請求項２】
インラインにおけるＡ液とＢ液との混合を、スタティックミキサーを用いて行
う請求項１に記載の絶縁ワニス。
【請求項３】
不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシエステル樹脂を含む請求項１又は２に記載の絶縁ワニス。
【請求項４】
鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルを、２液混合型の絶縁ワニスで含浸処理する方法であって、
（Ａ）金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合し、請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁ワニスを調合する工程、
（Ｂ）コイルを予熱するコイル予熱工程、
（Ｃ）前記（Ｂ）工程で予熱されたコイルに、前記（Ａ）工程で調合した絶縁ワニスを含浸させるワニス含浸工程、及び
（Ｄ）前記（Ｃ）工程によりコイルに付着したワニスを加熱して硬化させるワニス硬化工程、
を含むことを特徴とする絶縁ワニス含浸処理方法。
【請求項５】
鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルを、２液混合型の絶縁ワニスで含浸処理する装置であって、
（Ｗ）金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合、でインラインにて混合し、      請求項1〜３のいずれかに記載の絶縁ワニスを調合する手段、
（Ｘ）コイルを予熱するコイル予熱手段、
（Ｙ）前記（Ｘ）手段で予熱されたコイルに、前記（Ｗ）手段で調合した絶縁ワニスを含浸させるワニス含浸手段、及び
（Ｚ）前記（Ｙ）手段によりコイルに付着したワニスを加熱して硬化させるワニス硬化手段、
を有することを特徴とする絶縁ワニス含浸処理装置。
【請求項６】
（Ｙ）ワニス含浸手段が、ワニスを滴下により供給するノズルを有する請求項５に記載の絶縁ワニス含浸処理装置。
【請求項７】
（Ｘ）コイル予熱手段、（Ｙ）ワニス含浸手段及び（Ｚ）ワニス硬化手段において、コイルを保持し、かつ該コイルを軸心で回転させることができるチャック機構を有する請求項５又は６に記載の絶縁ワニス含浸処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ワニス、絶縁ワニス含浸処理方法及びその装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、一般産業用及び民生用のコイル（モーター、発電機など）を含浸処理するに際し、含浸処理の作業性を向上させると共に、コイルの製造時間を短縮して製造効率を改善し得る絶縁ワニス、及び該絶縁ワニスの含浸処理方法と含浸処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータコイルなどのコイルにおいて、巻線を保護するためにワニス絶縁処理が行われている。この絶縁処理は、巻線の絶縁の他、物理的支持、発熱のスロット壁への伝達、ワイヤーのピンホールや加工傷のカバーなどの様々な機能をコイルに付与している。
このワニスによる絶縁処理は、例えば、ワニスの調合工程、コイルを予熱する予熱工程、コイルにワニスを含浸させる含浸工程、コイルに付着したワニスを加熱して硬化させる硬化工程などからなっていた。
前記ワニスの調合工程においては、主剤である樹脂溶液と硬化剤を所定量事前に混合させワニスを調合しておくのが通常であった。
また、ワニス含浸工程において、予熱されたコイルにワニスを含浸させる方法としては、浸漬含浸法（ティッピング）、滴下含浸法（ドリップ）、回転含浸法、真空含浸法などがあって、これらの方法は用途、処理するコイルのタイプ、工程により使い分けられていた。最近では、電気機器（モーター、発電機など）はコイルの線積率が大きいもの、最外装にテープを張ったもの、極間に相間紙が入るものなどが多くなってきたため、ワニスの含浸性（浸透性）が低下し、十分に含浸させることが難しくなってきており、コイルの含浸性を向上させるために、様々な条件が検討されている。
【０００３】
ところで、コイルの含浸に使用される絶縁処理ワニスは、大別して溶剤形ワニスと無溶剤形ワニスがあるが、浸漬含浸法で使用される溶剤形ワニスの多くは不揮発分が２０〜７０質量％程度で残りが揮発分（溶剤）である。この際、ワニス含浸性を向上させる目的で溶剤などによりさらに薄めて使用する場合が多いが、この場合、実際に巻線に付着する樹脂分は非常に少なく、一度の含浸で目的の付着量を達成することができないという問題が生じる。
一方、付着量を増やすため不揮発分を多くすることも考えられるが、ワニスの粘度が上昇して含浸性が悪くなってしまい、スロット内における巻線間の微小な空隙に浸透し難くなり、鉄心表面のみの付着量が増えることになる。またスロットの内部や相間紙の内側にワニスが含浸し難くなりワニス処理の目的が達成できない。いずれの場合においても、乾燥工程ではワニス全量に３０質量％程度以上含まれる溶剤が飛散して、含浸処理した巻線部の樹脂付着量が少なくなったり、スロット内部に空隙が多くなってしまうことがあった。
これを改善するために、コイルをワニス中に浸漬している際に、巻線を通電加熱して、ワニスのゲル化を行わせて、巻線体へのワニスの付着量を多くする処理方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
他方、溶剤形ワニスの代わりに、無溶剤形ワニスを使用することもあるが、この場合、ワニス付着量を増やそうとすればワニスの粘度をあげて垂れ流れを少なくするか、またワニスの硬化速度を早くすることが考えられる。しかし、ワニスの粘度をあげればスロット内における巻線間の微小な空隙に浸透し難く、鉄心表面のみ付着量が増えてしまう。一方、ワニスの硬化速度を速くすると容器に残ったワニスのポットライフが短くなり、作業性や経済的には非常に不利となる。
【０００４】
これに対し、滴下含浸法は上記欠点を回避するために開発された方法であり、これは予め加熱したコイルを回転し、または斜めにして回転し、巻線に上部から短時間で硬化するワニスを滴下するものである。巻線上部に滴下したワニスは巻線間を毛管現象により浸透し巻線端部に至るまではゲル化せず、浸透後、速やかに硬化するのである。この方法は硬化物付着量を調整することができる優れた方法であり、また樹脂成分の選定により厚塗りも可能な方法である。
しかしながら、近年はコイルの信頼性を高めようと、巻線に通電加熱してワニスをゲル化する方法も含め、ワニスの含浸量を増やす目的でコイルにワニスを多量に滴下するため、滴下含浸法においてはワニスがスロット内から溢れ出し、コアーにワニスが多く付着するケースが増えている。
この場合、コア−に付着した余分なワニス硬化物を取り除くトリミングの工程が必要となり、その作業に多大な時間を要し、滴下含浸本来の優位性（余計なところにワニスが付かない）を十分生かし切れていなかったため、コイルの製造をより効率的に行う含浸処理方法が求められていた。
また、前述のとおり、作業性、経済性等の観点より、工程見直し要望が出ており、残ったワニスのポットライフ問題による歩留まり低下の改善、および製造後の洗浄工程の短縮、溶剤の使用量減少等が、検討課題があがってきている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３９１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような状況下で、電気機器用コイルを含浸処理するに際し、含浸処理の作業性を向上させると共に、コイルの製造時間を短縮して製造効率を改善することができる上、使用後の残存ワニスのポットライフ問題による歩留まり低下の改善、及び含浸処理後の洗浄工程の短縮、溶剤の使用量の減少などを図ることができる絶縁ワニス、及び該絶縁ワニスの含浸処理方法と含浸処理装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、インラインで調合され、かつ特定の性状を有する２液混合型タイプの絶縁ワニスにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１）鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルの含浸処理に用いられる、２液混合型の絶縁ワニスであって、金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合でインラインにて混合してなり、かつ
（ａ）２５℃における粘度（η２５）が０．０５〜１．０Ｐａ・ｓであること、
（ｂ）９０℃における粘度（η９０）が０．００５〜０．５Ｐａ・ｓであること、
（ｃ）η２５／η９０比が５以上であること、及び
（ｄ）１００℃での硬化時間が１００〜３００秒であること、
を特徴とする絶縁ワニス、
【０００８】
（２）インラインにおけるＡ液とＢ液との混合を、スタティックミキサーを用いて行う上記（１）項に記載の絶縁ワニス、
（３）不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシエステル樹脂を含む上記（１）又は（２）項に記載の絶縁ワニス、
（４）鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルを、２液混合型の絶縁ワニスで含浸処理する方法であって、
（Ａ）金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合し、上記（１）〜（３）項のいずれかに記載の絶縁ワニスを調合する工程、
（Ｂ）コイルを予熱するコイル予熱工程、
（Ｃ）前記（Ｂ）工程で予熱されたコイルに、前記（Ａ）工程で調合した絶縁ワニスを含浸させるワニス含浸工程、及び
（Ｄ）前記（Ｃ）工程によりコイルに付着したワニスを加熱して硬化させるワニス硬化工程、
を含むことを特徴とする絶縁ワニス含浸処理方法、
【０００９】
（５）鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルを、２液混合型の絶縁ワニスで含浸処理する装置であって、
（Ｗ）金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合でインラインにて混合し、      請求項１〜３のいずれかに記載の絶縁ワニスを調合する手段、
（Ｘ）コイルを予熱するコイル予熱手段、
（Ｙ）前記（Ｘ）手段で予熱されたコイルに、前記（Ｗ）手段で調合した絶縁ワニスを含浸させるワニス含浸手段、及び
（Ｚ）前記（Ｙ）手段によりコイルに付着したワニスを加熱して硬化させるワニス硬化手段、
を有することを特徴とする絶縁ワニス含浸処理装置、
（６）（Ｙ）ワニス含浸手段が、ワニスを滴下により供給するノズルを有する上  記(５)項に記載の絶縁ワニス含浸処理装置、及び
（７）（Ｘ）コイル予熱手段、（Ｙ）ワニス含浸手段及び（Ｚ）ワニス硬化手段において、コイルを保持し、かつ該コイルを軸心で回転させることができるチャック機構を有する上記（５）又は（６）項に記載の絶縁ワニス含浸処理装置、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気機器用コイルを含浸処理するに際し、含浸処理の作業性を向上させると共に、コイルの製造時間を短縮して製造効率を改善することができる上、使用後の残存ワニスのポットライフ問題による歩留まり低下の改善、及び含浸処理後の洗浄工程の短縮、溶剤の使用量の減少などを図ることができる絶縁ワニス、及び該絶縁ワニスの含浸処理方法と含浸処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の絶縁ワニスは、鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルの含浸処理に用いられる、２液混合型の絶縁ワニスであって、金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合してなるワニスである。
本発明の絶縁ワニスについては、本発明の目的が損なわれない限り、特に制限はなく、無溶剤形ワニス、水溶性ワニスなど、いずれであってもよい。具体的には、不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシエステル樹脂を含むものを用いることができる。
前記不飽和ポリエステル樹脂は、不飽和二塩基酸を含む酸成分とアルコール成分を反応させることにより得ることができる。
【００１２】
ここで用いる酸成分としては、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸などの脂肪酸、大豆油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、トール油脂肪酸、米ぬか油脂肪酸などの複数種の脂肪酸が混合したものなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。また、これらは単独又は２種類以上混合して使用することができる。
また、ここで用いるアルコール成分としては、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，６−シクロへキサンジメタノール、グリセリンモノアリルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアリルエーテルなどの二価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリス−２−ヒドロキシエチルイソシアヌレート、ペンタエリスリトールモノアリルエーテルなどの三価以上のアルコールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは単独又は２種類以上混合して使用することができる。
【００１３】
一方、前記エポキシエステル樹脂は、酸成分とエポキシ成分をエステル化触媒により反応させて得られるものである。ここで用いる酸成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、ソルビン酸などの不飽和一塩基酸が挙げられ、さらに必要に応じてフタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、アジピン酸などの二塩基酸を混合して使用することができる。
また、ここで用いるエポキシ成分としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものであればよく、分子構造、分子量などは特に制限されず、広く使用することができる。具体的には、ビスフェノール型、ノボラック型、ビフェニル型などの芳香族基を有するエポキシ樹脂、ポリカルボン酸をグリシジルエステル化したエポキシ樹脂、シクロヘキサン誘導体とエポキシが縮合した脂環式のエポキシ樹脂などが挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００１４】
本発明の絶縁ワニスにおいては、前記の不飽和ポリエステル樹脂又はエポキシエステル樹脂と共に、反応性モノマーとしてスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどの芳香族系のモノマー、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアルキレンオキサイドのジアクリレート誘導体、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートなどのアクリル系モノマー等を併用することができる。これらはそれぞれ単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明の絶縁ワニスにおいては、樹脂成分を硬化させるために有機過酸化物が配合される。この有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、アシルパーオキサイド、クメンパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエートなどが挙げられるが、これらに限定するものではない。また、これらは単独又は２種類以上混合して使用することができる。
【００１５】
また、硬化を促進させるために金属石鹸が用いられる。この金属石鹸としては、例えばナフテン酸又はオクチル酸の金属塩等が挙げられる。金属塩を構成する金属としてはコバルト、亜鉛、ジルコニウム、マンガン、カルシウム等が挙げられる。これらの金属塩は単独または２種以上混合して使用することができる。
本発明の絶縁ワニスにおいては、さらに重合禁止剤が用いられる。この重合禁止剤としては、例えばハイドロキノン、メトキノン、パラターシャリーブチルカテコール、ピロガロール等のキノン類が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して使用することができる。
さらに、本発明のワニスには絶縁粉末を配合することもでき、この絶縁粉末としては、シリカ粉末、アルミナ粉末、マグネシア粉末などの金属酸化物粉末、水酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末などの金属水酸化物粉末等が使用できる。また、着色剤、沈降防止剤などを混合させることもできる。
【００１６】
本発明の絶縁ワニスは、Ａ液とＢ液の２液混合型であり、Ａ液には、前記の金属石鹸及び重合禁止剤が含まれており、Ｂ液には、前記の有機過酸化物及び重合禁止剤が含まれている、そして、このＡ液とＢ液は、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合される。この混合はスタティックミキサーにより行うことが好ましい。スタティックミキサーについては、後で説明する。
前記のＡ液とＢ液の混合割合が上記の範囲にあれば、スタティックミキサーで精度よく混合することができる。好ましい混合割合は、質量比で３０：７０〜７０：３０であり、より好ましくは４０：６０〜６０：４０である。
当該Ａ液における重合禁止剤の配合量は、Ａ液１００質量部に対して、０．００１〜０．０１質量部の範囲が好ましい。この配合量が０．００１質量部以上であれば、Ａ液単独液のストックライフが良好であり、０．０１質量部以下であれば、得られる絶縁ワニスの硬化性が良好となる。この重合禁止剤の配合量は、より好ましくは０．００２〜０．００８質量部、さらに好ましくは０．００２〜０．００４質量部である。
【００１７】
当該Ａ液における金属石鹸の配合量は、Ａ液１００質量部に対して、０．１〜１．０質量部の範囲が好ましい。この配合量が０．１質量部以上であれば、得られる絶縁ワニスの硬化速度が遅くなることがなく、また、１．０質量部以下であれば、良好なポットライフを有する絶縁ワニスが得られる。この金属石鹸の配合量は、より好ましくは０．２〜０．８質量部、さらに好ましくは０．３〜０．５質量部である。
一方、Ｂ液における重合禁止剤の配合量は、Ｂ液１００質量部に対して、０．０３〜０．１質量部の範囲が好ましい。この配合量が０．０３質量部以上であれば、Ｂ液単独液のストックライフが良好であり、０．１質量部以下であれば、得られる絶縁ワニスの硬化性が良好となる。この重合禁止剤の配合量は、より好ましくは０．０３５〜０．０８質量部、さらに好ましくは０．０４〜０．０５質量部である。
当該Ｂ液における有機過酸化物の配合量は、Ｂ液１００質量部に対して、０．５〜５．０質量部の範囲が好ましい。この配合量が０．５質量部以上であれば、得られる絶縁ワニスの硬化速度が遅くなることがなく、また、５．０質量部以下であれば、Ｂ液単独液のストックライフ及び絶縁ワニスのポットライフが、それぞれ良好である。この有機過酸化物の配合量は、より好ましくは１．０〜３．０質量部、さらに好ましくは１．５〜２．０質量部である。
【００１８】
前記Ａ液とＢ液とを、インラインで混合することにより得られた本発明の絶縁ワニスは、（ａ）２５℃における粘度（η２５）が０．０５〜１．０Ｐａ・ｓである、（ｂ）９０℃における粘度（η９０）が０．００５〜０．５Ｐａ・ｓである、（ｃ）η２５／η９０比が５以上である、及び（ｄ）１００℃での硬化時間が１００〜３００秒である、性状を有するものである。
η２５及びη９０の値が、それぞれ上記範囲にあれば、コイル付着量が充分であると共に、良好な含浸性を有している。好ましいη２５は０．０６〜０．０９Ｐａ・ｓであり、好ましいη９０は０．０１〜０．０３Ｐａ・ｓである。また、η２５／η９０比が５以上であれば、含浸性が良好である。
なお、上記粘度は、ＪＩＳ  Ｃ２１０５に準拠して測定した値である。
さらに、１００℃での硬化時間が上記範囲にあれば、良好な充填性を有すると共に、コアーへのワニスの染み出しを抑制することができる。好ましい１００℃での硬化時間は１００〜２２０秒である。
なお、上記１００℃での硬化時間は、ＪＩＳ  Ｃ２１０５に準拠して測定した値である。
【００１９】
次に、本発明の絶縁ワニス含浸処理方法及び絶縁ワニス処理装置について説明する。
本発明の絶縁ワニス含浸処理方法は、鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルを、２液混合型の絶縁ワニスで含浸処理する方法であり、以下に示す工程、すなわち、
（Ａ）金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合し、前述の本発明の絶縁ワニスを調合する工程、
（Ｂ）コイルを予熱するコイル予熱工程、
（Ｃ）前記（Ｂ）工程で予熱されたコイルに、前記（Ａ）工程で調合した絶縁ワニスを含浸させるワニス含浸工程、及び
（Ｄ）前記（Ｃ）工程によりコイルに付着したワニスを加熱して硬化させるワニス硬化工程、
を有する。
【００２０】
また、本発明の絶縁ワニス含浸処理装置は、鉄心と、該鉄心に巻かれた巻線とからなる電気機器用コイルを、２液混合型の絶縁ワニスで含浸処理する装置であり、以下に示す手段、すなわち、
（Ｗ）金属石鹸及び重合禁止剤を含むＡ液と、有機過酸化物及び重合禁止剤を含むＢ液とを、質量比２０：８０〜８０：２０の割合で、インラインにて混合し、前述の本発明の絶縁ワニスを調合する手段、
（Ｘ）コイルを予熱するコイル予熱手段、
（Ｙ）前記（Ｘ）手段で予熱されたコイルに、前記（Ｗ）手段で調合した絶縁ワニスを含浸させるワニス含浸手段、及び
（Ｚ）前記（Ｙ）手段によりコイルに付着したワニスを加熱して硬化させるワニス硬化手段、
を有する。
【００２１】
まず、本発明の絶縁ワニス含浸処理装置について図１、及び図２を参照しながら詳細に説明する。図１は、絶縁ワニス含浸処理装置の構成を概略的に示した図であり、図２は、図１の絶縁ワニス含浸処理装置が備えるコイル保持・回転ユニットの１例を示した断面図である。
本発明の絶縁ワニス含浸処理装置は、ワニスを混合・攪拌するワニス調合手段１、コイルを予熱するコイル予熱手段２、予熱されたコイルにワニスを含浸させるワニス含浸手段３、及び付着したワニスを硬化させるワニス硬化手段４を有する装置である。
前記ワニス調合手段１は、Ａ液とＢ液を混合・攪拌して、インラインで本発明の絶縁ワニスを調合する手段であって、特にスタティックミキサーにより、混合・攪拌することが好ましい。また、ワニス含浸手段３は、ワニスを滴下により供給するノズルを有するものが好適である。
さらに、コイル予熱手段２、ワニス含浸手段３及びワニス硬化手段４において、コイルを保持し、かつ該コイルを軸心で回転させることができるチャック機構を有することが好ましい。
【００２２】
このワニス含浸処理装置は、モーターの固定子に用いられるリング（円管）状に形成されたステータコイル２３を回転させつつ（回転シャフト１２が回転（Ｓ１方向）することによりコイル自体もコイルの軸心で回転する）、このステータコイル２３の巻線部分（コイル部）２３ａに絶縁材料であるワニスを滴下して含浸させる機能を有するものが好ましい。
ワニス調合手段１は、２液のワニス（Ａ液、Ｂ液）を、それぞれワニスをポンプアップしてスタティックミキサーを用いて液−液混合するものが好ましく、２液のワニスの配合比に合わせ、後工程のワニス滴下含浸の消費状況に合わせて同期させ、供給調整、設定すればよい。
またスタティックミキサー仕様については、混合するエレメントの形状がスパイラルタイプ、ステータタイプのいずれでもよいが、低粘度流体に有利なステータタイプの方が好ましい。エレメント、ハウジングの大きさ（寸法）は消費するワニス能力にあわせて選定すればよい。
【００２３】
コイル予熱手段２は、ステータコイル２３を加熱して９０〜１１０℃程度に予熱処理を施すものである。この際、コイルの予熱手段としては、通電加熱手段、誘導加熱手段、熱風加熱手段などの加熱手段を挙げることができ、これらは単独で用いることもできるし、これらを複数組合わせて用いることもできる。
ワニス含浸手段３は、予熱を与えられたステータコイル２３の巻線部分２３ａに前記スタティックミキサーにて混合・調合したワニスを滴下して含浸させ、スロット内部の巻線にワニスを浸透させ絶縁処理、またコイルエンド部分の絶縁処理を行うものが有利である。したがって、ワニスを巻線部分２３ａに滴下して供給することができるノズルを有することが好ましい。
ワニス硬化手段４は、ステータコイル２３の巻線部分２３ａに含浸されたワニスを加熱して硬化させるものであり、ここでコイルの巻線部分２３ａを加熱する手段として、紫外線（ＵＶ）照射、熱風加熱などが挙げられ、コイルへリード線を介して通電して加熱する通電加熱を用いることができる。さらに所定の温度以上に加熱しないように温度センサーが設けられていることが好ましい。
【００２４】
また、ワニス硬化手段の後に、巻線部分２３ａにてワニスが加熱硬化されたステータコイル２３を冷却するコイル冷却手段を設けることが好ましく、コイル予熱手段２、ワニス硬化手段４、コイル冷却手段には、空調設備として複数のファンを設けてもよい。
上記したコイル保持・回転ユニット６は、図２に示すように、ステータコイル２３を回転可能に保持するチャック機構２１と、チャック機構２１を駆動させる動力を伝達する駆動力伝達機構２０とが搭載されている。駆動力伝達機構２０には、後述する回転シャフト１２を回転自在に支持する一対の主軸受１１及び補助軸受１５と、回転シャフト１２に回転力を付与するスプロケット１４とが主に設けられている。
一対の主軸受１１及び補助軸受１５は、取付台１０に取り付けられている。取付台１０上の一対の主軸受１１同士の間には、スプロケット１４を位置決めするカラー１３が介挿されている。スプロケット１４は、回転シャフト１２を矢印Ｓ１方向に回転させる回転力を該シャフトに付与する。
このチャック機構２１は、コイル挿入部材２２を有し、このコイル挿入部材２２を鉄心２３ｂに挿入した後、挿入部材と鉄心との圧接状態を切換えてコイルをチャックすることができるようになっている。
【００２５】
次に、本発明の絶縁ワニス含浸処理方法について、前記図１の絶縁ワニス含浸処理装置、及び図３のコイルのワニス含浸工程の１例を示した図を参照しながら説明する。
まず、予熱工程は、コイル予熱手段２でチャックなどのワークの水分除去、アリーリング及びワニスの含浸性向上を行うことができる温度、例えば、９０〜１１０℃程度にコイルを加熱するものである。このとき、コイルの加熱は、通電加熱、誘導加熱、熱風加熱などの加熱方法を単独で用いることにより行うことができ、また、これらを組合わせて加熱することもできる。加熱方法の組合わせとしては、通電＋誘導加熱又は通電＋熱風加熱であることが好ましい。
次に、ワニス含浸工程では、予熱を終えたコイル（ステーター）を内径チャックにより片持ちして、図３に示したようにチャックを水平に維持する。この状態のまま、ノズル３０からワニス３１を巻線部分２３ａに滴下する滴下含浸法により、コイルのスロット内部や、コイルエンド部分における相間紙の内側にもワニスを含浸させる。
ワニス含浸工程において用いる調合ワニスは、その粘度が２５℃で０．０５〜１．０Ｐａ・ｓ、９０℃で０．００５〜０．５Ｐａ・ｓである。この粘度が、上記下限範囲未満では、ワニスがコイル内に付着せず下部から流れ出て、付着量が少なくなってしまい、また上限範囲を超えるとコイル内への含浸性が悪くなってしまう。
【００２６】
また、このワニス含浸工程において、ワニスの滴下後コイルを１００〜１７０℃程度の温度で１０分以内で加熱することができ、このような加熱を行うことによって、ワニスをゲル化させワニスのコアーエッジ（コアーの端面及び側面）への付着が少なくなりトリミングをさらに省略しやすくすることができる。また、同時にワニスの付着量を多くすることができるため生産性を向上させることもできる。
含浸が終わったコイルは、ワニス硬化工程へと進み、この工程ではワニス硬化手段４においてコイルに付着したワニスを加熱して完全に硬化させる。このときの加熱温度は、１００〜１７０℃程度であることが好ましい。
このワニス硬化工程においては、熱風加熱、通電加熱、ＵＶ照射、などの加熱方法により加熱してワニスを硬化させるものであり、この際、これらの方法を併用した加熱（例えば、通電＋熱風加熱、ＵＶ＋通電加熱）を行うこともでき、組合わせた加熱を行うことで、通電加熱を単独で用いたよりも、さらに硬化時間を短縮できる点で好ましく、通電加熱、ＵＶ照射、熱風加熱を全て組合わせて行うこともできる。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−１液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にスチレン４０質量部、ハイドロキノン０．００２質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．３５２質量部を配合し、Ａ−１液を調製した。
［Ｂ−１液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にスチレン４０質量部、ハイドロキノン０．０４２質量部及び有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）１．８３３質量部を配合し、Ｂ−１液を調製した。
前記のようにして調製したＡ−１液とＢ−１液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、図１のワニス含浸処理装置により、図３に示したワニス含浸方法を用いて含浸処理を行った。まず、巻線径０．８ｍｍ、線積率７０％、全質量１２ｋｇのコイルを熱風加熱により１００℃に予熱し、予熱したコイルにスタティックミキサーを用いて混合した前記ワニスを滴下含浸させた。ワニスが付着したコイルを熱風加熱により１３０℃に加熱して硬化させ、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを得た。
【００２８】
実施例２
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−２液の調製］
イソフタル酸１２質量部、無水マレイン酸１１質量部、無水テトラヒドロフタル酸６質量部、プロピレングリコール２０質量部、マレイン化亜麻仁油５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にスチレン４６質量部、ハイドロキノン０．００２質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．３８４質量部を配合し、Ａ−２液を調製した。
［Ｂ−２液の調製］
イソフタル酸１２質量部、無水マレイン酸１１質量部、無水テトラヒドロフタル酸６質量部、プロピレングリコール２０質量部、マレイン化亜麻仁油５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にスチレン４６質量部、ハイドロキノン０．０４質量部及び有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）１．７１４質量部を配合し、Ｂ−２液を調製した。
前記のようにして調製したＡ−２液とＢ−２液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にして、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００２９】
実施例３
（１）ワニス（エポキシエステル系ワニス）の製造
［Ａ−３液の調製］
２−ヒドロキシエチルメタクリレート１２０質量部、無水フタル酸１４０質量部、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）０．３質量部及びハイドロキノン０．０９質量部を９０〜１００℃で２時間反応させ、次いでエポキシ当量１８０〜２１０のエポキシ樹脂［ジャパンエポキシレジン社製、商品名「エピコート＃８２８」］１９８質量部を添加し、９０〜１００℃反応させ、酸価１０ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。
この樹脂４５質量部にスチレン５５質量部、ハイドロキノン０．００６質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．３８４質量部を配合し、エポキシアクリレート樹脂液（Ａ−３液）を調製した。
［Ｂ−３液の調製］
２−ヒドロキシエチルメタクリレート１２０質量部、無水フタル酸１４０質量部、ＴＰＰ（トリフェニルホスフィン）０．３質量部及びハイドロキノン０．０９質量部を９０〜１００℃で２時間反応させ、次いでエポキシ当量１８０〜２１０のエポキシ樹脂［ジャパンエポキシレジン社製、「エピコート＃８２８」］１９８質量部を添加し、９０〜１００℃反応させ、酸価１０ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。
この樹脂４５質量部にスチレン５５質量部、ハイドロキノン０．０４質量部、有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）１．７１４質量部を配合し、エポキシアクリレート樹脂液（Ｂ−３液）を調製した。
前記のようにして調製したＡ−３液とＢ−３液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にして、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００３０】
比較例１
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−４液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．０１質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．１６質量部を配合し、Ａ−４液を調製した。
［Ｂ−４液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．０１質量部及び有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）２．０質量部を配合し、Ｂ−４液を調製した。
前記のようにして調製したＡ−４液とＢ−４液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にして、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００３１】
比較例２
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−５液の調製］
イソフタル酸１２質量部、無水マレイン酸１１質量部、無水テトラヒドロフタル酸６質量部、プロピレングリコール２０質量部、マレイン化亜麻仁油５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．０１質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．１６質量部を配合し、Ａ−５液を調製した。
［Ｂ−５液］
Ｂ−５液として、有機過酸化物［１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン］を用いた。
前記のＡ−５液とＢ−５液とを、質量比１００：１で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にして、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００３２】
比較例３
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−６液の調製］
大豆油脂肪酸９質量部、無水マレイン酸１０質量部、無水フタル酸７質量部、エチレングリコール９質量部、グリセリン５質量部、ハイドロキノン０．００５質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。
この樹脂４５質量部にスチレン５５質量部、ハイドロキノン０．００４質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．３８４質量部を配合し、Ａ−６液を調製した。
［Ｂ−６液の調製］
大豆油脂肪酸９質量部、無水マレイン酸１０質量部、無水フタル酸７質量部、エチレングリコール９質量部、グリセリン５質量部、ハイドロキノン０．００５質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２０ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。
この樹脂４５質量部にスチレン５５質量部、ハイドロキノン０．０４質量部、有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）１．８４５質量部を配合し、Ｂ−６液を調製した。
前記のようにして調製したＡ−６液とＢ−６液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にして、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００３３】
比較例４
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−７液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．００１質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．４５質量部を配合し、Ａ−７液を調製した。
［Ｂ−７液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．００５質量部及び有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）１．５質量部を配合し、Ｂ−７液を調製した。
前記のようにして調製したＡ−７液とＢ−７液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にして絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００３４】
比較例５
（１）ワニス（ポリエステル系ワニス）の製造
［Ａ−８液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．０３質量部、ナフテン酸コバルト（Ｃｏ：６質量％品）０．１６質量部を配合し、Ａ−８液を調製した。
［Ｂ−８液の調製］
イソフタル酸１５質量部、無水マレイン酸１３質量部、無水テトラヒドロフタル酸７質量部、プロピレングリコール２５質量部、ハイドロキノン０．０１質量部を加えて２００〜２２０℃で反応させ、酸価２５ｍｇＫＯＨ／ｇの樹脂を得た。この樹脂にハイドロキノン０．２質量部及び有機過酸化物（ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート）２．０質量部を配合し、Ｂ−８液を調製した。
前記のようにして調製したＡ−８液とＢ−８液とを、質量比５０：５０で混合し、ポリエステル系ワニスを製造した。
（２）含浸処理コイルの作製
前記（１）で製造したワニスを用い、実施例１（２）と同様にし、絶縁ワニスで含浸処理されたコイルを作製した。
【００３５】
実施例、比較例において使用したワニス特性、絶縁ワニスで含浸処理されて得られたコイルについて、処理外観、ワニス付着量、コアーへのワニス染み出し、スロット内のワニス充填率について評価を行い、それぞれのコイルを評価した。その結果を第１表及び第２表に示す。
なお、含浸処理されたコイルの評価方法は、以下のとおりである。
＜コイルの評価方法＞
（１）コイル処理外観
外観目視に基づき、次の基準により判定した。
○：硬化、×：未硬化部分が見られた
（２）ワニス付着量
ワニス塗布前後のコイル質量を測定し、その差から算出した。
（３）コアーへのワニス染み出し
外観目視に基づき、染み出しの有無を確認した。
（４）層間紙含浸状態
外観目視に基づき、次の基準により判定した。
○：完全に含浸、△：一部に空隙あり、×：多数の空隙あり
（５）スロット内ワニス充填率
コイルを切断して切断面の充填面積比率を算出した。充填率８０％以上を合格とする。
【００３６】
【表１】
2007151243.tif 000002
【００３７】
【表２】
2007151243.tif 000003
【００３８】
以上の結果から、特定のワニス含浸処理方法を用いることで、スロット内への含浸が十分に達成でき、ワニス付着量も多く、外観良好であるコイルを短い製造時間で得られることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の絶縁ワニスは、電気機器用コイルを含浸処理するに際し、含浸処理の作業性を向上させると共に、コイルの製造時間を短縮して製造効率を改善することができる上、使用後の残存ワニスのポットライフ問題による歩留まり低下の改善、及び含浸処理後の洗浄工程の短縮、溶剤の使用量の減少などを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】絶縁ワニス含浸処理装置の構成を概略的に示した図である。
【図２】図１のワニス含浸装置が複数備えるコイル保持・回転ユニットの１例を示した断面図である。
【図３】コイルエンドのワニス含浸工程の１例を示した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１      ワニス調合手段
２      コイル予熱手段
３      ワニス含浸手段
４      ワニス硬化手段
６      コイル保持・回転ユニット
１２    回転シャフト
２０    駆動力伝達機構
２１    チャック機構
２２    コイル挿入部材
２３    ステータコイル
２３ａ  巻線部分（コイル部）
２３ｂ  鉄心
３０    ノズル
３１    ワニス
【図１】
2007151243.tif 000004
【図２】
2007151243.tif 000005
【図３】
2007151243.tif 000006