電磁弁コイル製造の重要要素：最適な性能を実現する適切な電線・絶縁層・被覆成形の選択
Jun 23, 2025
電磁弁コイルの設計は、多くの電気・機械アプリケーションにおいて極めて重要な役割を果たします。シンプルなアクチュエータから複雑な自動化システムの開発に至るまで、適切な導線、絶縁層、被覆成形材料の選択方法を深く理解することは、コイルの効率、耐久性、および全体的な性能に大きく影響します。本稿では、適切なエナメル線と絶縁層の選択方法、適切な被覆成形材料の選定方法、および関連規格への適合を確保するための電磁弁コイル製造の検証方法について解説します。
電磁弁コイル設計における適切なエナメル線と絶縁材の選択方法
適切なエナメル線と絶縁材の選択は、電磁弁コイル設計において最も重要なステップの一つです。使用する絶縁線は、効率的な導電性を備え、過熱することなく必要な電流に耐えられ、設計上の機械的制約を満たす必要があります。
適切な絶縁線の選択
絶縁線は通常、銅線またはアルミニウム線に薄い絶縁層が塗布されたものです。銅線はその優れた導電性と耐久性から優先的に選択されます。線径を選択する際は、電磁コイルの負荷電流を考慮してください。太い線は抵抗が小さく、より大きな電流を流せますが、より多くのスペースを必要とします。細い線はコイルにより多くの巻数を可能にしますが、抵抗と発熱が増加します。ほとんどの電磁コイル設計プロジェクトでは、導電性と絶縁層の厚さのバランスが取れているため、通常はエナメル絶縁層付きの銅線が使用されます。
適切な絶縁材料の選択
絶縁材はコイル巻線間の電気的短絡防止に不可欠です。電圧、機械的応力、温度に耐えられなければなりません。電磁弁コイル設計で最も一般的な絶縁タイプは以下の通りです：
●ポリウレタン (PU)：ポリウレタン絶縁は通常B級（130°C）またはF級（155°C）で定格され、薄肉のため密なコイル巻線と高い充填率を実現します。はんだ付けが容易で被覆剥離が不要なため、リレー、小型電磁弁コイル、電磁機器などコスト重視の用途に最適です。
●ポリエステル (PEW)：ポリエステル絶縁層は耐熱等級B級（130°C）またはF級（155°C）で、優れた電気的特性と耐熱性を備えています。ポリウレタン（PU）よりも耐久性が高く、自動車用電磁弁コイル、バルブ、中温コイルに最適です。
●ポリエステル-ポリイミド（PEI）：PEI絶縁層は高温用途向けに設計され、H級（180°C）またはC級（220°C）定格です。優れた熱安定性と防湿性を備え、航空宇宙用アクチュエータや産業用電磁弁コイルに最適です。
●ポリアミドイミド（PAI）：PAIは優れた耐熱性と耐薬品性を備え、H級（180°C）およびC級（220°C）の温度定格をサポートします。薄くて強固な絶縁層は、溶接装置や過酷な産業環境などの高温用途に適しています。
●ポリホルムアルデヒド（フォルマー）：耐熱温度B級（130°C）の耐摩耗性と柔軟性を備え、小型電磁弁コイル、低電力コイル、手巻き・自動巻線に最適です。
●テフロン®（PTFE）：テフロン®は優れた耐薬品性と-200°C～+200°Cの耐熱範囲で知られ、耐熱等級はC級（220°C+）です。極低温や腐食性環境など過酷な条件に曝される電磁弁コイルに最適です。
●シリコーンゴム：シリコーンゴムはHクラス（180°C）の高温耐性を有し、優れた柔軟性と防湿性を備えるため、自動車用途や運動集約型機器に適しています。
●ガラス繊維/グラスファイバー：この絶縁材はCクラス（220°C+）を超える耐熱性を有し、極限の高温に耐えるため、過酷な高温環境での使用に最適です。
絶縁材選定時には、必ず電磁弁コイル設計の動作温度と電気的要件を確認してください。誤った絶縁材の使用はコイルの早期損傷を引き起こす可能性があります。
電磁弁コイル設計におけるオーバーモールド材の選定方法
オーバーモールドとは、電磁弁コイルに保護層を被覆し、機械的保護、電気絶縁、環境耐性を提供することを指します。オーバーモールド材料の選択は、電磁弁コイルの使用場所と方法に大きく依存します。
一般的なオーバーモールド材料
オーバーモールドは、電磁弁コイルを機械的ストレス、湿気、化学物質、高温から保護する上で極めて重要な役割を果たします。以下に、高性能産業用（PI）アプリケーションで好まれる材料を含む、最も一般的に使用される材料を示します：
PET（ポリエチレンテレフタレート）
PETはポリエチレンテレフタレート（PI）電磁弁コイルに広く使用され、優れた耐熱性と耐薬品性を備え、自動車トランスミッションや燃料システムなどの過酷な環境に最適です。PETの熱変形温度は155°Cに達し、吸湿性が低いため、特に高負荷・高温アプリケーションにおいて長期的な耐久性と電気的安定性を確保します。
LCP（液晶ポリマー）
LCPは高温オーバーモールド成形のもう一つの優先材料であり、超高流動性と寸法安定性により高精度電磁弁設計で優れた性能を発揮します。LCPは260°Cまでの高温に耐え、マイクロ電磁弁や薄肉成形、精度が極めて重要な医療・航空宇宙グレード部品に最適です。
エポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）
エポキシ樹脂は、優れた機械的強度、電気絶縁性、耐薬品性を備えた剛性封入を提供します。特に航空宇宙や重工業環境で過酷な機械的負荷や高温に耐える工業用コイルの封入に最適です。
PBT + ガラス繊維
強化PBTは構造剛性、熱特性、耐振動性を向上させます。コスト効率、難燃性、高誘電性能が求められる動的環境下で動作する産業用電磁弁コイルに広く使用されます。
TPE（熱可塑性エラストマー）
TPEはゴムのような柔軟性を持ち、家電製品やハンドツールの電磁弁コイルに広く使用されます。防湿シール性と防振性能を備えますが、極端な温度や腐食性化学薬品には通常適しません。
被覆成形材料を選択する際には、機械的応力、湿気への曝露、温度範囲、耐薬品性などの要素を考慮してください。例えば、自動車や屋外用途の電磁弁コイルに必要な被覆成形材料は、工場環境で使用されるコイルとは異なります。
設計における電磁弁コイルの動作原理を理解する
電磁弁コイルの設計が初めての方は、その動作原理を理解することが非常に有益です。コイル巻線に電流が流れると、電磁弁コイルは磁場を生成します。この磁場が金属コアまたはプランジャーを移動させ、電気エネルギーを機械的運動に変換します。この運動の強さと速度は、コイル設計、線径、電流などの要因によって決まります。多くのプロジェクトにおいて、電磁弁コイルの動作原理を理解することは、バルブ、リレー、ロック機構など、想定される用途に適合した設計の最適化に役立ちます。
様々な用途に適した電磁弁コイルのタイプを探る
電磁弁コイルの設計タイプは様々であり、それぞれが特定の用途に適しています。代表的なタイプには以下があります：
●プッシュ式電磁弁コイル：通電するとプランジャーが前方へ移動します。
●引き込み式電磁弁コイル：プランジャーがコイルに引き戻されます。
●回転式電磁弁コイル：直線運動ではなく回転運動を生じさせます。
●連続運転用電磁弁コイル：長時間運転を想定した設計。
●間欠作動型電磁弁コイル：過熱を避けるため短周期運転に使用されます。
利用可能な電磁弁コイルの種類を理解することは、設計プロセスにおいて適切な選択を行うのに役立ちます。
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