(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型内に収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにしたモールドコイルの製造方法において、
前記コイルの予熱乾燥終了時のコイルの平均温度制御値を、樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高く設定し、
前記コイルの平均温度制御値が、樹脂充填所要時間より短い時間で前記樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値に達するように設定し、
樹脂充填完了後の樹脂加熱硬化時おけるコイルの平均温度制御値を、前記樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高く設定したことを特徴とするモールドコイルの製造方法。
【請求項２】
コイルは、樹脂充填開始時からコイルの平均温度が樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値に下がるまで無通電状態にされるようになっていることを特徴とする請求項１記載のモールドコイルの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のモールドコイルの製造方法に用いる成形型であって、
充填樹脂層が厚くなる部分が薄くなる部分よりも高い位置となるように傾斜して設置され、最も低い部位に樹脂の注入口が設けられていることを特徴とする成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形型内に収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにしたモールドコイルの製造方法およびこの製造方法に用いられる成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モールド形変圧器においては、樹脂でモールドされたモールドコイルが用いられている。このモールドコイルを製造する場合、従来においては、例えば、成形型内にコイルを収納して、そのコイルに通電により発生するジュール熱によって前記コイルを予熱乾燥する工程、前記コイルにジュール熱を発生させながら成形型内に樹脂例えばエポキシ樹脂を充填する工程および上記ジュール熱により樹脂を加熱硬化する工程を行なう方法が採用されている。
この場合、エポキシ樹脂の温度は、粘度および充填硬化時間の関係から決定されるが、通常は、注入前には６０度、充填および硬化時には１００〜１５０度である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法によれば、成形型内に樹脂を充填を開始した場合、成形型内の樹脂が充填された部分のコイルの温度は樹脂との熱交換により下がるようになり、この結果、コイルの平均温度が低下する。このため、コイルの平均温度を上げるべくコイルに流れる電流を増加するように制御すると、樹脂が充填された部分のコイルは、樹脂の熱容量が大きいために温度上昇は少ないが、樹脂が充填されていない部分のコイルは、樹脂との熱交換がないために温度上昇が大きくなる。しかも、樹脂が充填されていない部分のコイルは、温度上昇により抵抗値が上がってその損失によりさらに温度が上昇する。この結果、コイルにおける樹脂の充填部分と未充填部分との間の温度差が大きくなって、温度制御不可能な熱暴走状態になる虞れがある。
【０００４】
また、成形型内においては、コイルから導出された口出し線を電源端子、タップ端子などの導電端子に接続する部分が他の部分より樹脂層が厚くなるものであるが、樹脂充填時を考えてみると、コイルの平均温度より低い温度の樹脂がその成形型内の樹脂層が厚くなる部分に他の部分より多く流入することになるので、樹脂とコイルとの熱交換が悪くなって、未硬化部分が発生する不具合もある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、成形型内に樹脂を充填する際に樹脂の充填部分と未充填部分とにおけるコイルの温度差を極力少なくすることができ、熱暴走状態の発生を防止することができるモールドコイルの製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の目的は、充填樹脂層が厚くなる部分と薄くなる部分とが生じても、未硬化部分が発生することを防止することができる成形型を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、成形型内に収納されたコイルに通電することによるジュール熱によって、前記コイルの予熱乾燥および前記成形型内に充填された樹脂の加熱硬化を行なうようにした樹脂モールドコイルの製造方法において、前記コイルの予熱乾燥終了時のコイルの平均温度制御値を、樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高く設定し、前記コイルの平均温度制御値が、樹脂充填所要時間より短い時間で前記樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値に達するように設定し、樹脂充填完了後の樹脂加熱硬化時おけるコイルの平均温度制御値を、前記樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高く設定したところに特徴を有する。
【０００８】
このような構成によれば、コイルの予熱乾燥終了時のコイルの平均温度制御値を、樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高くなるように設定したので、成形型内にコイルの平均温度より低い温度の樹脂を充填したときに、コイルにおける樹脂充填部分の温度が下がって、コイルの平均温度が下がるようになっても、コイルに流れる電流が低下制御されるようになり、コイルにおける樹脂充填部分と樹脂未充填部分との温度差を極力少なくし得、熱暴走状態の発生を防止することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、コイルは、樹脂充填開始時からコイルの平均温度が樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値に下がるまで無通電状態にされるようになっているところに特徴を有する。
このような構成によれば、コイルの平均温度は充填樹脂との熱交換により樹脂充填完了時の平均温度制御値まで速やかに下降するので、コイルにおける樹脂充填部分と樹脂未充填部分との温度差を一層少なくすることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の発明に用いる成形型であって、充填樹脂層が厚くなる部分が薄くなる部分よりも高い位置となるように傾斜して設置され、最も低い部位に樹脂の注入口が設けられているところに特徴を有する。
このような構成によれば、成形型の注入口から充填された樹脂は樹脂層が薄くなる部分に多く樹脂層が厚くなる部分に少なく充填されて、コイルとの熱交換が均一になり、これにより、樹脂は全体として均一に加熱されるようになり、従って、未硬化部分が発生することを防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をモールド形変圧器のモールドコイルの製造方法に適用した第１の実施例について、図１ないし図５を参照しながら説明する。
まず、図２および図３において、成形型１は、矩形筒状の内型２と、この内型２を包囲するように位置され図２において前後（図３において左右）に二分割された矩形筒状の外型３と、これらの内型２および外型３を受ける下型４と、前記内型２および下型３上に装着される上型５とから構成されている。そして、下型４には、内型２の下部開口に対応して矩形状の孔部４ａが形成されているとともに、後端部（図３においては左端部）に位置しかつ上型２と外型３とが形成するキャビティ６内に連通する注入口４ｂが形成されている。また、上型５には、内型２の上部開口に対応して矩形状の孔部５ａが形成されているとともに、前端部（図３においては右端部）に位置しかつキャビティ６内に連通する排気口５ｂが形成されている。
【００１４】
内型２の外周にはこれと所定の間隔を存するようにしてコイル７が装着されており、従って、コイル７はキャビティ６内に位置することになる。このコイル７は、主コイル部８と、その上方のタップコイル部９とから構成されていて、これらは直列に接続されている。図３に示すように、主コイル部８の一端部（下端部）からは電源口出し線８ａが導出され、タップコイル部９からは複数のタッブ口出し線９ａが導出されている。この場合、電源口出し線８ａおよび複数のタップ口出し線９ａは、同一方向たる外型３の前面部側（図３において右面部側）に導出されている。
【００１５】
そして、図３に示すように、外型３において、主コイル部８の電源口出し線８ａと対応する部位（前面部）には、絶縁材１０ａを介して導電端子たる電源端子１０が装着されていて、この電源端子１０に電源口出し線８ａが接続されている。また、外型３において、タップコイル部９のタップ口出し線９ａと対応する部位には、絶縁材１１ａを介して導電端子たる複数のタップ端子１１が装着されていて、これらの複数のタップ端子１１に複数のタップ口出し線９ａがそれぞれ接続されている。この場合、図４に示すように、複数のタップ端子１１は、タップ切換片１２により選択的に接続されるようになっており、以て、タップ切換器１３が構成されている。
【００１６】
さて、図４に従って、電気的構成につき説明する。三相交流電源１４の三相端子は、トライアック１５ないし１７を介して三相全波整流回路１８の交流入力端子に接続されており、この三相全波整流回路１８の直流出力端子には平滑リアクトル１９および平滑コンデンサ２０の直列回路が接続されており、以上により、可変直流電源回路２１が構成されている。平滑コンデンサ２０において、その一方の端子は、電流検出手段例えばホール素子形変流器からなる電流検出器２２を介して母線２３に接続され、他方の端子は、母線２４に接続されており、母線２３、２４間には、電圧検出手段例えば分圧抵抗器からなる電圧検出器２５が接続されている。そして、母線２３は、タップ切換器１３のタップ切換片１２に接続され、母線２４は、電源端子１０に接続されている。
【００１７】
前記電流検出器２２および電圧検出器２５の出力端子は、それぞれ制御手段たる制御回路２６の入力端子に接続されており。制御回路２６の出力端子は、前記トライアック１５ないし１７のゲートに接続されている。なお、三相交流電源１４の三相端子には、ゼロクロス検出回路２７の入力端子が接続されており、このゼロクロス検出回路２７の出力端子は、制御回路２６の入力端子に接続されている。ここで、ゼロクロス検出回路２７は、三相交流電源１４の三相電源電圧のゼロクロス点を検出するものである。また、制御回路２６は、マイクロコンピュータを主体として構成されたもので、後述するように演算を行なってトライアック１５ないし１７にゼロクロス検出回路２７からのゼロクロス点検出信号を基にゲート信号与えるように制御するようになっている。
【００１８】
次に、本実施例の作用につき、図１および図５をも参照して説明する。
図１は、制御回路２６のメモリに記憶された制御データを示すもので、横軸に時間をとり、縦軸にコイル７の平均温度制御値をとって示す。
成形型１のキャビティ６内にコイル７を収納した状態において、制御回路２６がコイル７の予熱乾燥を開始させるべくトライアック１５ないし１７にゲート信号を与えると、三相交流電源１４の電源電圧は、トライアック１５ないし１７を介して三相全波整流回路１８に供給されて全波整流され、かつ、平滑リアクトル１９および平滑コンデンサ２０により平滑されて、直流電源電圧に変換される。
【００１９】
この直流電源電圧は、電流検出器２２を介し、かつ、タップ切換器１３および電源端子１０を介してコイル７に印加される。この場合、タップ切換器１３において、タップ切換片１２は、複数のタップ端子１１のうちの最上位置のタップ端子１１に接続されているものとする。従って、直流電源電圧は、コイル７の全体に印加されることになる。コイル７に直流電源電圧が印加されると、コイル７にその抵抗分に応じて電流が流れ、抵抗分によりジュール熱を発生するとともに、電流と抵抗分とに応じて電圧降下を生じる。このジュール熱により、コイル７が自己加熱されて予熱乾燥が開始される。
【００２０】
制御回路２６は、電流検出器２２の信号からコイル７に流れる電流を読取り、また、電圧検出器２５の信号からコイル７の電圧降下を読取る。そして、制御回路２６は、読取った電流と電圧降下からコイル７の抵抗分を算出し、この抵抗分と電流からジュール熱を算出して、最終的にコイル７の平均温度を演算する。更に、制御回路２６は、演算した平均温度が図１に示す平均温度制御値に追従するように、ゼロクロス検出回路２７からのゼロクロス点検出信号を基にトライアック１５ないし１７のゲート信号を変化させてトライアック１５ないし１７を導通角制御し、これにより、可変直流電源回路１８からの直流電源電圧を可変制御してコイル７に流れる電流を変化させる。
【００２１】
すなわち、制御回路２６においては、図１に示すように、予熱乾燥開始の時刻ｔ0 から予熱乾燥終了の時刻ｔ1 まではコイル７の平均温度制御値を平均温度制御値Ｔ3 になるように順次上昇するように設定し、コイル７の平均温度がこれに追従するように、可変直流電源回路１８からの直流電源電圧を可変制御してコイル７に流れる電流を変化させる。制御回路２６は、コイル７の平均温度制御値が平均温度制御値Ｔ3 に達してコイル７の予熱乾燥終了の時刻ｔ1 になると、図示しない樹脂供給装置を動作させて加圧した熱硬化性の樹脂（例えばエポキシ樹脂）を成形型１のキャビティ６内に下部の注入口４ｂから充填開始させる。
【００２２】
そして、制御回路２６は、コイル７の平均温度制御値を、成形型１内への樹脂充填を開始した時刻ｔ1 の平均温度制御値Ｔ3 から樹脂充填完了の時刻ｔ2 の平均温度制御値Ｔ1 （Ｔ3 ＞Ｔ1 ）に特性直線Ｌ1 のように下降傾斜するように設定し、コイル７の平均温度がこれに追従するように、可変直流電源回路１８からの直流電源電圧を可変制御してコイル７に流れる電流を変化させる。なお、時刻ｔ1 −ｔ2 間が樹脂充填所要時間ｔａである。
【００２３】
図５（ａ）は、成形型１のキャビティ６内に樹脂２８を全体の１／２まで充填した状態を模式的に示したもので、キャビティ６には、樹脂２８が充填された部分（樹脂充填部分）６ａと充填されてない部分（樹脂未充填部分）６ｂとが生じる。また、図５（ｂ）は、コイル７の上下の高さ位置の温度分布を示したものである。この図５から明らかなように、コイル７における樹脂充填部分６ａの温度は、樹脂２８との熱交換により低くなっており（下方位置ほど低い）、全体としてコイル７の平均温度Ｔａが低下する。このため、従来では、コイル（符号７参照）の平均温度を上げるようにコイル（７）に流れる電流が増加するように制御するようにしているので、コイル（７）における樹脂充填部分（符号６ａ参照）の温度と樹脂未充填部分（符号６ｂ参照）の温度との差が大きくなるという問題が生じていた。
【００２４】
しかして、本実施例においては、コイル７における樹脂充填部分６ａの温度が低くなって、コイル７の平均温度Ｔａが低下するようになっても、制御回路２６は、前述したように、コイル７の平均温度制御値を、成形型１内への樹脂充填を開始した時刻ｔ1 の平均温度制御値Ｔ3 から樹脂充填完了の時刻ｔ2 の平均温度制御値Ｔ1 （Ｔ3 ＞Ｔ1 ）に特性直線Ｌ1 のように下降傾斜するように設定したので、コイル７に流れる電流を低減でき、従って、コイル７における樹脂充填部分６ａの温度と樹脂未充填部分６ｂの温度との差が大きくなることを抑制することができる。
【００２５】
制御回路２６は、成形型１内への樹脂充填が完了する時刻ｔ2 になると、コイル７の平均温度制御値を図１に示すように、平均温度制御値Ｔ1 から樹脂加熱硬化時の平均温度温度制御値Ｔ2 （Ｔ2 ＞Ｔ1 ）に向かって上昇させ、しかる後、その平均温度温度制御値Ｔ2 に一定に保つようになり、コイル７の平均温度がこれに追従するように、可変直流電源回路１８からの直流電源電圧を可変制御してコイル７に流れる電流を変化させる。
【００２６】
このような構成の本実施例によれば、制御回路２６は、コイル７の予熱乾燥終了時のコイルの平均温度制御値Ｔ3 を、樹脂充填完了時のコイル７の平均温度制御値Ｔ1 より高くなるように設定したので、成形型１内にコイル７の平均温度より低い温度の樹脂２８を充填したときに、コイル７における樹脂充填部分６ａの温度が下がって、コイル７の平均温度が下がるようになっても、コイル７に流れる電流が低下制御されるようになり、コイル７における樹脂充填部分６ａと樹脂未充填部分６ｂとの温度差を極力少なくし得、熱暴走状態の発生を防止することができる。
【００２７】
しかも、制御回路２６は、樹脂充填完了後の樹脂加熱硬化時おけるコイル７の平均温度制御値Ｔ2 を、樹脂充填完了時のコイル７の平均温度制御値Ｔ1 より高く設定するようにしたので、成形型１内に充填された樹脂を短時間で加熱硬化させることができる。
【００２８】
図６は本発明の第２の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。なお、この第２の実施例においては、説明の便宜上図４をも参照する。
制御回路２６おいては、コイル７の平均温度制御値は、コイル７の予熱乾燥終了の時刻ｔ1 の平均温度制御値Ｔ3 から樹脂充填完了時の平均温度制御値Ｔ1 に達する時刻ｔ12までの特性直線Ｌ2 が第１の実施例における特性直線Ｌ1 よりも急勾配に設定され、以て、コイル７の平均温度制御値が、樹脂充填所要時間ｔａ（時刻ｔ1 −ｔ2 間）より短い時間ｔｂ（時刻ｔ1 −ｔ12間）で樹脂充填完了時の平均温度制御値Ｔ1 に達するように設定されている。
【００２９】
そして、制御回路２６は、コイル７の平均温度がこの特性直線Ｌ2 に追従するように、可変直流電源回路１８からの直流電源電圧を可変制御してコイル７に流れる電流を変化させる。制御回路２６は、時刻ｔ12以降は、コイル７の平均温度が平均温度制御値Ｔ1 に保たれるようにトライアック１５ないし１７にゲート信号を与えるようになる。その後の動作は、第１の実施例と同様である。
【００３０】
このような構成の第２の実施例によれば、成形型１内に樹脂が充填完了する前にコイル７の平均温度が樹脂充填完了時の平均温度制御値Ｔ1 に制御されるので、コイル７における樹脂充填部分６ａと樹脂未充填部分６ｂ（いずれも図５参照）との温度差をより少なくすることができる。
【００３１】
図７は本発明の第３の実施例であり、図１と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。なお、この第３の実施例においても、説明の便宜上図４をも参照する。
制御回路２６においては、コイル７の平均温度制御値は、コイル７の予熱乾燥終了の時刻（樹脂充填開始の時刻）ｔ1 で零に設定されるようになっている。従って、制御回路２６は、平均温度制御値が零であることによりトライアック１５ないし１７に対するゲート信号を停止し、これにより、コイル７には通電されない状態（無通電状態）になる。その後、制御回路２６は、間欠的にトライアック１５ないし１７にゲート信号を極く短時間与えることによりコイル７の平均温度をチェックし、コイル７の平均温度が樹脂充填完了時の平均温度制御値Ｔ1 になったときにそのコイル７の平均温度が平均温度制御値Ｔ1 に保たれるようにトライアック１５ないし１７にゲート信号を与えるようになる。
【００３２】
すなわち、制御回路２６は、コイル７が、樹脂充填開始の時刻ｔ1 からコイル７の平均温度が樹脂充填完了時の平均温度制御値Ｔ1 に下がるまで無通電状態にされるように制御するようになる。この場合、コイル７の平均温度が平均温度制御値Ｔ1 に下がるまでは、コイル７の平均温度のチェックのためにコイル７に間欠的に極く短時間だけ通電するものであるが、これによってコイル７が樹脂を加熱するようなジュール熱を発生することがないように設定されているので、実質的には無通電状態とみなすことができる。その後の動作は、第１の実施例と同様である。
【００３３】
このような第３の実施例によれば、コイル７の平均温度は充填樹脂との熱交換により樹脂充填完了時の平均温度制御値Ｔ1 まで速やかに下降するので、コイル７における樹脂充填部分６ａと樹脂未充填部分６ｂ（図５参照）との温度差を一層少なくすることができる。
【００３４】
図８は本発明の第４の実施例であり、図３と同一部分には同一符号を付して示し、以下異なる部分について説明する。
この第４の実施例における成形型１′は第１の実施例の成形型１と同一構成であるが、その使用形態が異なる。すなわち、成形型１′は、その設置面Ａが水平面Ｂに対して所定の角度αを存するように傾斜して設置されるものである。この場合、成形型１′のキャビティ６においては、コイル７から導出された電源口出し線８ａおよびタップ口出し線９ａが電源端子１０およびタップ端子１１にそれぞれ接続される関係上、これらが存する部分６ｃが他の部分６ｄよりも充填される樹脂層が厚くなるものである。そして、この実施例では、成形型１′は、充填樹脂層が厚くなる部分６ｃが薄くなる部分６ｄよりも高い位置となるように傾斜して配置されており、この状態では、注入口４ｂは、成形型１′の最も低い部位に位置するようになる。
【００３５】
しかして、成形型１′のキャビティ６内に注入口４ｂから樹脂２８を注入すると樹脂２８の上面は水平面Ｂと平行になるので、樹脂２８は充填樹脂層が厚くなる部分６ｃよりも薄くなる部分６ｄに多く流入するようになる。従って、樹脂２８は、熱交換効率のよい充填樹脂層が薄くなる部分６ｄに多く流入し、熱交換効率が悪い充填樹脂層が厚くなる部分６ｃに少なく流入することになるので、全体として樹脂２８は均一に加熱されるようになり、加熱硬化が終了したときに充填樹脂層が厚くなる部分６ｃの樹脂２８に未硬化の部分が発生することを防止することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記しかつ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、次のような変形、拡張が可能である。
成形型１或いは１′内への樹脂充填完了後の樹脂２８の加熱硬化時のコイル７の平均温度制御値は、コイル７の予熱乾燥終了時の平均温度制御値Ｔ3 より高くなるように設定してもよい。
可変直流電源回路２１の代わりに可変交流電源回路を用いてもよい。
モールド形変圧器のモールドコイル限らず、モールド形リアクトルのモールドコイルにも適用できる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のモールドコイルの製造方法によれば、コイルの予熱乾燥終了時のコイルの平均温度制御値を、樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高くなるように設定し、前記コイルの平均温度制御値が、樹脂充填所要時間より短い時間で前記樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値に達するように設定し、樹脂充填完了後の樹脂加熱硬化時おけるコイルの平均温度制御値を、前記樹脂充填完了時のコイルの平均温度制御値より高く設定したので、成形型内にコイルの平均温度より低い温度の樹脂を充填したときに、コイルにおける樹脂充填部分の温度が下がって、コイルの平均温度が下がるようになっても、コイルに流れる電流が低下制御されるようになり、コイルにおける樹脂充填部分と樹脂未充填部分との温度差を極力少なくし得、熱暴走状態の発生を防止することができる。
【００３８】
本発明の成形型によれば、注入口から充填された樹脂は樹脂層が薄くなる部分に多く樹脂層が厚くなる部分に少なく充填されて、コイルとの熱交換が均一になり、これにより、樹脂は全体として均一に加熱されるようになり、従って、未硬化部分が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すコイルの平均温度制御値特性図
【図２】コイルを収納した状態の成形型の縦断正面図
【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図
【図４】電気的構成図
【図５】作用説明図
【図６】本発明の第２の実施例を示す図１相当図
【図７】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図８】本発明の第４の実施例を示す図３相当図
【符号の説明】
図面中、１および１′は成形型、２は内型、３は外型、４は下型、４ｂは注入口、５は上型、５ｂは排気口、７はコイル、８は主コイル部、８ａは電源口出し線、９はタップコイル部、９ａはタップ口出し線、１０は電源端子（導電端子）、１１はタップ端子（導電端子）、１３はタップ切換器、２１は可変直流電源回路、２２は電流検出器（電流検出手段）、２５は電圧検出器（電圧検出手段）、２６は制御回路（制御手段）を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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