(57)【要約】【課題】ヒートプレス加工時間を短縮化する。【解決手段】コイル導体１１に、セミキュアマイカテープを巻回してなる絶縁層１２を備えたコイル１０をヒートプレスする際に、熱盤２１〜２４をコイル１０に接触させて加熱・加圧する際に、高周波電源３０からコイル導体１１に高周波電流を流し、コイル導体１１を発熱させる。これにより、絶縁層１２は、発熱した熱盤２１〜２４により外周側から加熱されると共に、発熱したコイル導体１１により内周側からも加熱され、加熱時間が短くなり、コイル１０の作製時間を短縮することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル状の樹脂を含むセミキュア絶縁テープをコイル導体に巻回して絶縁層を形成したコイルに熱盤を接触させ、
前記熱盤を発熱させるとともに、前記コイル導体に高周波電流を流して前記コイル導体を発熱させることにより、前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持し、
前記熱盤を前記コイルに押圧してプレス圧力を加え、
前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記熱盤による発熱温度及び前記コイル導体の発熱温度を上げて、前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度にまで昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持する、
ことを特徴とする回転電機のコイルの作製方法。
【請求項２】
ゲル状の樹脂を含むセミキュア絶縁テープをコイル導体に巻回して絶縁層を形成したコイルに熱盤を接触させ、
前記熱盤を発熱させるとともに、前記コイル導体に高周波電流を流して前記コイル導体を発熱させることにより、前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に昇温し、
前記絶縁層の温度が樹脂溶融温度に達したら、前記コイル導体への高周波電流の供給を停止した状態で、前記熱盤による発熱を継続して予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持し、
前記熱盤を前記コイルに押圧してプレス圧力を加え、
前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記熱盤による発熱温度を上げると共に前記コイル導体に高周波電流を流して前記コイル導体の発熱温度を上げて、前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度にまで昇温し、
前記絶縁層の温度が前記樹脂硬化温度に達したら、前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記コイル導体への高周波電流の供給を停止した状態で、前記熱盤による発熱を継続して予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持する、
ことを特徴とする回転電機のコイルの作製方法。
【請求項３】
ゲル状の樹脂を含むセミキュア絶縁テープをコイル導体に巻回して絶縁層を形成したコイルに、導電材で形成したプレス盤を接触させ、
前記コイル導体に高周波電流を流すことにより、前記コイル導体を発熱させると共に誘導加熱により前記プレス盤を発熱させることにより、前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持し、
前記プレス盤を前記コイルに押圧してプレス圧力を加え、
前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記コイル導体に流す高周波電流の電流値を上げることにより、前記プレス盤による発熱温度及び前記コイル導体の発熱温度を上げて、前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度にまで昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持する、
ことを特徴とする回転電機のコイルの作製方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項において、
前記高周波電流の周波数は、０．１ｋＨｚから５０ｋＨｚであることを特徴とする回転電機のコイルの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のコイルの作製方法に関するものであり、ヒートプレス方式により作製されるコイルの作製時間を短縮できるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
大型回転電機（例えば水車発電機）の固定子コイルの作製方法の一つとして、ヒートプレス方式がある。このヒートプレス方式では、コイル導体にセミキュアマイカテープを巻回して絶縁層を形成したコイルを、ヒートプレス装置により加熱・加圧する。なお、セミキュアマイカテープ（セミキュア絶縁テープ）とは、半硬化（ゲル状）の樹脂を含むマイカテープ（絶縁テープ）であり、樹脂溶融温度にまで加熱していくと半硬化（ゲル状）の樹脂が液状化してマイカテープ（絶縁テープ）内に染み込み、更に昇温して樹脂熱硬化温度にまで加熱すると樹脂が加熱硬化する絶縁テープである。
【０００３】
コイル導体にセミキュアマイカテープを巻回したコイルを、ヒートプレス装置により加熱・加圧する工程は、次の通りである。
（１）ヒートプレス装置の熱盤をコイルの外周面に接触させ、熱盤によりコイルを挟む。
（２）熱盤を発熱させることにより、絶縁層の温度を、セミキュアマイカテープに含まれるゲル状の樹脂が液状化する温度（樹脂溶融温度）にまで昇温する。
（３）熱盤の発熱を継続して、絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続した後に、熱盤をコイルに押圧してコイルにプレス圧力を加える。
（４）コイルにプレス圧力を加えたまま、熱盤の発熱温度を上げ、絶縁層の温度を、樹脂が熱硬化する温度（樹脂熱硬化温度）にまで昇温する。
（５）熱盤の発熱を継続して、絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続して、樹脂を硬化させる。
（６）その後、コイルを１００℃以下まで冷却し、熱盤をコイルから外す。
【０００４】
このようにヒートプレス装置により加熱・加圧処理されたコイル（絶縁層の樹脂が熱硬化し且つプレス処理により成形されたコイル）は、固定子鉄心に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−０６６３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のヒートプレス方式は、コイルの外周側から熱盤により加熱しているため、絶縁層の内周側にまで熱が伝わるのに、ある程度の時間が必要である。
このため、上記工程（３）の「絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持する時間」や、上記工程（４）の「絶縁層の温度を樹脂溶融温度から樹脂熱硬化温度にまで昇温させる時間」を長くして、熱が絶縁層の内周側にまで伝わるようにしている。
このように従来では、前述した工程（３），（４）において、熱が絶縁層の外周側から内周側にまで伝わるまでの時間が余分に必要となり、コイルの作製時間が長くなる、という問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、コイルの絶縁層全体が目的とする温度に達するまでの時間を短縮することにより、コイルの作製時間を短くすることができる、回転電機のコイルの作製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】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、
ゲル状の樹脂を含むセミキュア絶縁テープをコイル導体に巻回して絶縁層を形成したコイルに熱盤を接触させ、
前記熱盤を発熱させるとともに、前記コイル導体に高周波電流を流して前記コイル導体を発熱させることにより、前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持し、
前記熱盤を前記コイルに押圧してプレス圧力を加え、
前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記熱盤による発熱温度及び前記コイル導体の発熱温度を上げて、前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度にまで昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、
ゲル状の樹脂を含むセミキュア絶縁テープをコイル導体に巻回して絶縁層を形成したコイルに熱盤を接触させ、
前記熱盤を発熱させるとともに、前記コイル導体に高周波電流を流して前記コイル導体を発熱させることにより、前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に昇温し、
前記絶縁層の温度が樹脂溶融温度に達したら、前記コイル導体への高周波電流の供給を停止した状態で、前記熱盤による発熱を継続して予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持し、
前記熱盤を前記コイルに押圧してプレス圧力を加え、
前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記熱盤による発熱温度を上げると共に前記コイル導体に高周波電流を流して前記コイル導体の発熱温度を上げて、前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度にまで昇温し、
前記絶縁層の温度が前記樹脂硬化温度に達したら、前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記コイル導体への高周波電流の供給を停止した状態で、前記熱盤による発熱を継続して予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持することを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、
ゲル状の樹脂を含むセミキュア絶縁テープをコイル導体に巻回して絶縁層を形成したコイルに、導電材で形成したプレス盤を接触させ、
前記コイル導体に高周波電流を流すことにより、前記コイル導体を発熱させると共に誘導加熱により前記プレス盤を発熱させることにより、前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂溶融温度に保持し、
前記プレス盤を前記コイルに押圧してプレス圧力を加え、
前記コイルにプレス圧力を加えたまま、前記コイル導体に流す高周波電流の電流値を上げることにより、前記プレス盤による発熱温度及び前記コイル導体の発熱温度を上げて、前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度にまで昇温し、更に、予め設定した時間にわたり前記絶縁層の温度を樹脂熱硬化温度に保持することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記高周波電流の周波数は、０．１ｋＨｚから５０ｋＨｚであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヒートプレス方式によりコイルを作製する方法において、コイルの絶縁層を外周側から加熱するのみならず、コイル導体に高周波電流を流すことによりコイル導体を発熱させて、絶縁層を内周側からも加熱するため、絶縁層を加熱する時間が短縮し、コイルの作製時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係るコイルの作製方法を実現する装置構成を示す構成図。
【図２】本発明の実施例２に係るコイルの作製方法を実現する装置構成を示す構成図。
【図３】本発明の実施例２に係るコイルの作製方法での昇温状態を示す特性図。
【図４】本発明の実施例３に係るコイルの作製方法を実現する装置構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る回転電機のコイルの作製方法を、実施例に基づき詳細に説明する。
【００１５】
〔実施例１〕
本発明の実施例１に係るコイルの作製方法を、図１を参照して説明する。
図１に示すコイル１０は、例えば水車発電機の固定子コイルに用いられる大形のコイルである。このコイル１０は、コイル導体１１に、セミキュアマイカテープを巻回して絶縁層１２が形成されている。また１０ａ，１０ｂはコイル１０の口出線である。
【００１６】
ヒートプレス装置の熱盤２１，２２，２３，２４は、コイル１０をプレスすると共にコイル１０を加熱する部材である。
【００１７】
高周波電源３０は高周波電流を供給するものであり、例えば０．１ｋＨｚから５０ｋＨｚの高周波電流を供給する。
コイル１０の一方の口出線１０ａは、高周波電源３０に接続されており、他方の口出線１０ｂは接地されている。
【００１８】
次に、図１に示す装置構成により、コイル１０を加熱・加圧する工程を説明する。
（１１）ヒートプレス装置の熱盤２１，２２，２３，２４をコイル１０のコイルサイドの外周面に接触させ、熱盤２１，２２によりコイル１０の一方のコイルサイドを挟み、熱盤２３，２４によりコイル１０の他方のコイルサイドを挟む。
（１２）熱盤２１，２２，２３，２４を発熱させると共に、高周波電源３０からコイル１０のコイル導体１１に高周波電流を流す。コイル導体１１に高周波電流を流すと、コイル導体１１は、ジュール損及び渦電流損により発熱する。特に周波数が高くなると、表皮効果によりコイル導体１１の表面が発熱する。これにより、絶縁層１１は、熱盤２１，２２，２３，２４により外周側から加熱されると共に、発熱したコイル導体１１により内周側からも加熱される。このため、絶縁層１２の温度は、セミキュアマイカテープに含まれるゲル状の樹脂が液状化する温度（樹脂溶融温度）にまで短時間で昇温する。
（１３）熱盤２１，２２，２３，２４の発熱及びコイル導体１１による発熱を継続して、絶縁層１２の温度を樹脂溶融温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続した後に、熱盤２１，２２，２３，２４をコイル１０に押圧してコイル１０にプレス圧力を加える。
（１４）コイル１０にプレス圧力を加えたまま、熱盤２１，２２，２３，２４の発熱温度を上げ、同時にコイル導体１１に流す高周波電流値を上げてコイル導体１１による発熱温度を上げ、絶縁層１２を外周側からも内周側からも加熱して絶縁層１２の温度を、樹脂が熱硬化する温度（樹脂熱硬化温度）にまで短時間で昇温する。
（１５）コイル１０にプレス圧力を加えたまま、熱盤２１，２２，２３，２４の発熱及びコイル導体１１による発熱を継続して、絶縁層１２の温度を樹脂熱硬化温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続して、樹脂を硬化させる。
（１６）その後、高周波電源３０と口出線１０ａとの接続、及び、口出線１０ｂと接地位置との接続を開放し、コイル１０を１００℃以下まで冷却し、熱盤２１，２２，２３，２４をコイル１０から外す。
【００１９】
この実施例１では、熱盤２１，２２，２３，２４による外周側からの発熱のみならず、コイル導体１１に高周波電流を流すことによる内周側からの発熱も併せて、コイル１０の加熱を行うので、加熱してコイル全体が目的とする温度に達するまでの時間を短縮することができる。特に工程（１３），（１４）での加熱時間を短縮化することができる。この結果、コイル製作時間を短縮化することができる。
【００２０】
〔実施例２〕
本発明の実施例２に係るコイルの作製方法を、図２を参照して説明する。
図２に示すコイル１０は、例えば水車発電機の固定子コイルに用いられる大形のコイルである。このコイル１０は、コイル導体１１に、セミキュアマイカテープを巻回して絶縁層１２が形成されている。また１０ａ，１０ｂはコイル１０の口出線である。
【００２１】
ヒートプレス装置の熱盤２１，２２，２３，２４は、コイル１０をプレスすると共にコイル１０を加熱する部材である。
【００２２】
高周波電源３０は高周波電流を供給するものであり、例えば０．１ｋＨｚから５０ｋＨｚの高周波電流を供給する。
コイル１０の口出線１０ａ，１０ｂは、高周波電源３０に接続されている。
【００２３】
次に、図２に示す装置構成により、コイル１０を加熱・加圧する工程を、図２及び図３を参照しつつ説明する。なお図３において横軸は時間を、縦軸は絶縁層１２の温度を示す。
（２１）ヒートプレス装置の熱盤２１，２２，２３，２４をコイル１０のコイルサイドの外周面に接触させ、熱盤２１，２２によりコイル１０の一方のコイルサイドを挟み、熱盤２３，２４によりコイル１０の他方のコイルサイドを挟む。
（２２）熱盤２１，２２，２３，２４を発熱させると共に、高周波電源３０からコイル１０のコイル導体１１に高周波電流を流す。コイル導体１１に高周波電流を流すと、コイル導体１１は、ジュール損及び渦電流損により発熱する。特に周波数が高くなると、表皮効果によりコイル導体１１の表面が発熱する。これにより、絶縁層１１は、熱盤２１，２２，２３，２４により外周側から加熱されると共に、発熱したコイル導体１１により内周側からも加熱される。このため、絶縁層１２の温度は、セミキュアマイカテープに含まれるゲル状の樹脂が液状化する温度（樹脂溶融温度）にまで短時間で昇温する（図３の期間I）。
（２３）熱盤２１，２２，２３，２４の発熱は継続するが、コイル導体１１への高周波電流の供給を停止してコイル導体１１による発熱を停止した状態にして、絶縁層１２の温度を樹脂溶融温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続した後に、熱盤２１，２２，２３，２４をコイル１０に押圧してコイル１０にプレス圧力を加える（図３の期間II）。
（２４）コイル１０にプレス圧力を加えたまま、熱盤２１，２２，２３，２４の発熱温度を上げ、同時に再びコイル導体１１に高周波電流を流してコイル導体１１による発熱温度を上げ、絶縁層１２を外周側からも内周側からも加熱して絶縁層１２の温度を、樹脂が熱硬化する温度（樹脂熱硬化温度）にまで短時間で昇温する（図３の期間III）。
（２５）コイル１０にプレス圧力を加えたまま、熱盤２１，２２，２３，２４の発熱は継続するが、コイル導体１１への高周波電流の供給を停止してコイル導体１１による発熱を停止した状態にして、絶縁層１２の温度を樹脂熱硬化温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続して、樹脂を硬化させる（図３の期間IV）。
（２６）その後、高周波電源３０と口出線１０ａ，１０ｂの接続を開放し、コイル１０を１００℃以下まで冷却し、熱盤２１，２２，２３，２４をコイル１０から外す。
【００２４】
この実施例２では、工程（２２）つまり図３の昇温期間Iと、工程（２４）つまり図３の昇温期間IIIにおいて、熱盤２１，２２，２３，２４による外周側からの発熱のみならず、コイル導体１１に高周波電流を流すことによる内周側からの発熱も併せて、コイル１０の加熱を行うので、加熱に要する時間、特に工程（２２），（２４）での加熱時間を、従来技術に比べて短縮化することができる。この結果、コイル製作時間を短縮化することができる。
【００２５】
〔実施例３〕
本発明の実施例３に係るコイルの作製方法を、図４を参照して説明する。上記実施例１，２では、熱盤２１，２２，２３，２４を用いていたが、図４に示す実施例３では、熱盤２１，２２，２３，２４の代わりにプレス盤４１，４２，４３，４４を用いる。
プレス盤４１，４２，４３，４４は導体（例えば鉄）により形成されており、プレス機能を有すると共に、高周波磁界が作用すると、渦電流が発生して誘導加熱される。
他の部分の装置構成や配線状態は、図１に示す実施例と同じである。
【００２６】
次に、図４に示す装置構成により、コイル１０を加熱・加圧する工程を説明する。
（３１）プレス盤４１，４２，４３，４４をコイル１０のコイルサイドの外周面に接触させ、プレス盤４１，４２によりコイル１０の一方のコイルサイドを挟み、プレス盤４３，４４によりコイル１０の他方のコイルサイドを挟む。
（３２）高周波電源３０からコイル１０のコイル導体１１に高周波電流を流す。コイル導体１１に高周波電流を流すと、コイル導体１１は、ジュール損及び渦電流損により発熱すると共に、プレス盤４１，４２，４３，４４は誘導加熱により発熱する。特に周波数が高くなると、コイル導体１１及びプレス盤４１，４２，４３，４４の発熱量が増加する。これにより、絶縁層１１は、誘導加熱されたプレス盤４１，４２，４３，４４により外周側から加熱されると共に、発熱したコイル導体１１により内周側からも加熱される。このため、絶縁層１２の温度は、セミキュアマイカテープに含まれるゲル状の樹脂が液状化する温度（樹脂溶融温度）にまで短時間で昇温する。
（３３）高周波電流の供給を継続することにより、プレス盤４１，４２，４３，４４の発熱及びコイル導体１１による発熱を継続して、絶縁層１２の温度を樹脂溶融温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続した後に、プレス盤４１，４２，４３，４４をコイル１０に押圧してコイル１０にプレス圧力を加える。
（３４）コイル１０にプレス圧力を加えたまま、供給する高周波電流値を上げて、プレス盤４１，４２，４３，４４の発熱温度及びコイル導体１１による発熱温度を上げ、絶縁層１２を外周側からも内周側からも加熱して絶縁層１２の温度を、樹脂が熱硬化する温度（樹脂熱硬化温度）にまで短時間で昇温する。
（３５）コイル１０にプレス圧力を加えたまま、高周波電流の供給を継続することにより、プレス盤４１，４２，４３，４４の発熱及びコイル導体１１による発熱を継続して、絶縁層１２の温度を樹脂熱硬化温度に保持した状態を予め決めた一定時間継続して、樹脂を硬化させる。
（３６）その後、高周波電源３０と口出線１０ａとの接続、及び、口出線１０ｂと接地位置との接続を開放し、コイル１０を１００℃以下まで冷却し、プレス盤４１，４２，４３，４４をコイル１０から外す。
【００２７】
この実施例３では、コイル導体１１に高周波電流を供給することにより、プレス盤４１，４２，４３，４４による外周側からの発熱のみならず、コイル導体１１による内周側からの発熱も併せて、コイル１０の加熱を行うので、加熱してコイル全体が目的とする温度に達するまでの時間を短縮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、回転電機の固定子コイルのみならず、回転電機の回転子コイルを作製する場合にも利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０  コイル
１０ａ，１０ｂ  口出線
１１  コイル導体
１２  絶縁層
２１，２２，２３，２４  熱盤
３０  高周波電源
４１，４２，４３，４４  プレス盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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