JP2005121442A - コイル絶縁検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コイルの絶縁不良を検出するものであって，検出能力が高く，その異常個所の特定が可能なコイル絶縁検査装置を提供すること。
【解決手段】 コイル絶縁検査装置１００は，計測器３と，プローブピン７とを備えている。計測器３は，一方の電極をプローブピン７と接続し，他方の電極をステータコイル１の端子１１と接続している。また，プローブピン７は，ステータコイル１の表面に沿った形状に成形されている。そして，プローブピン７は，ステータコイル１の表面を覆うように配置されている。この状態にて，被検査ワーク１０に対して電圧を印加するとともにその電圧印加により得られる電流値を計測する。そして，両電極間の電流値を基に，被検査ワーク１０の良否判定を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は，モータ等に利用されるコイルの絶縁不良を検査するためのコイル絶縁検査装置に関する。さらに詳細には，エナメル部の損傷を検知するものであって，その検知能力が高く，さらにその異常個所の特定が可能なコイル絶縁検査装置に関するものである。

従来から，車両駆動用モータの製造において，鉄心（コア部）にコイルを装着する工程がロボット等により自動化されている。この工程中にコイルのエナメル部が破損することがあり，品質管理上の問題となっている。すなわち，エナメル部の破損箇所が鉄心やケーシング等に接触したりまたは接近したりすることで絶縁不良が発生するのである。

特に，コイルの装着工程や成形工程では，機械または治具等による打撃，機械的圧力，摩擦等により，表面のエナメル部が破損し易い。例えば，図４に示すように鉄心２に巻装されたステータコイル１の場合には，ロボット等にて押圧されることにより折り曲げられた部位付近に表面傷が生じ易い。なお，本明細書では，折り曲げられた部位のうち，内径側に生じた表面傷を「表面傷１５」とし，外径側に生じた表面傷を「表面傷１６」とする。

このコイルの絶縁不良を検出するため，従来から種々の検査が実施されている（例えば，特許文献１または特許文献２に記載されている非破壊絶縁試験装置）。具体的に従来の検査では，図５に示すように電源４の一方の電極（図５中は正極）をコイル端子１１に，他方の電極（図５中は負極）をコア部２に接続し，両者の間に高電圧を印加している。そして，このときエナメル部の損傷箇所から発生する放電電荷量を測定し，その電荷量の変化が顕著なものを不良品として検出している。
特開平７−１２８３９２号公報 特開平８−６５９６５号公報

しかしながら，前記した従来の検査装置には，次のような問題があった。すなわち，従来の検査装置では，検出能力が低く，相当大きな傷でない限り検出できないのである。例えば，図４に示したステータコイル１の検査では，鉄心２とエナメル部の表面傷とが接近している場合や表面傷が大きい場合に有効である。しかし，鉄心２とエナメル部の表面傷との距離Ｇが数ｍｍ以上離れている場合には，放電電荷量が少ないことから検知能力が極端に低い。特に，コイルの装着工程や成形工程においては，エナメル部に表面傷１６が生じ易い。しかしながら，表面傷１６は鉄心２と対向していないために鉄心２との距離Ｇが大きく，その検出が困難となっている。また，エナメル部が鉄心２から離れれば離れるほど小さい表面傷を検知することが困難になる。そのため，一部の不良しか検出することができない。

また，従来の検査装置では，エナメル部の損傷部位を特定できない。すなわち，従来の検査装置では，被検査ワーク１０全体としての放電電荷量を計測しているのみであり，表面傷がどこにあるのかを特定するまでに至っていない。

本発明は，前記した従来の検査装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，コイルの絶縁不良を検出するものであって，検出能力が高く，その異常個所の特定が可能なコイル絶縁検査装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされたコイル絶縁検査装置は，コイルの絶縁不良を検出するコイル絶縁検査装置であって，被検コイルの表面に沿った形状に形成された導電部材と，導電部材と被検コイルとの間に電圧を印加する電圧印加手段と，電圧印加手段の電圧印加により得られる電気特性を基にコイルの絶縁状態の良否を判断する判断手段とを有するものである。

すなわち，本発明のコイル絶縁検査装置は，被検コイルの表面形状に沿って形成された導電部材を備えている。検査時には，その導電部材と被検コイルの表面とが対向するように配置する。そして，電圧印加手段にて導電部材と被検コイルとの間に所定の電圧を印加する。この電圧印加により得られる電気特性を基に，判断手段にて絶縁状態の良否を判断する。これにより，被検コイルの表面傷，特にコイルの装着工程や成形工程において生じる折り曲げ部分の外径側の表面傷を検出することができる。さらに，本発明のコイル絶縁検査装置では，導電部材が被検コイルの表面形状に沿って形成されていることから，被検コイルの表面の殆どが導電部材と対向する。これにより，より多くの表面傷を検出することができる。よって，その検出能力は高い。

また，本発明のコイル絶縁検査装置は，被検コイルと導電部材との一方を他方の位置に合わせて移動させる移動手段を有することとするとよりよい。これにより，被検コイルの表面全体を検査することができる。また，被検コイルの部位ごとに電気特性を得ることができ，絶縁不良の発生部位を特定することができる。

また，本発明のコイル絶縁検査装置の導電部材は，線状の部材を被検コイルの表面形状に沿って湾曲させたものであることとするとよりよい。導電部材が線状部材であることでより繊細に絶縁不良の発生部位を特定することができる。

本発明によれば，被検コイルの表面形状に沿って形成された導電部材を被検コイルの表面と対向する位置に配置することで，折り曲げ部分の外径側を含む広範囲の部位で表面傷を検知することができる。さらに，移動部材にて絶縁不良の発生部位を特定することができる。よって，コイルの絶縁不良を検出するものであって，検出能力が高く，その異常個所の特定が可能なコイル絶縁検査装置が提供されている。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施例は，ハイブリッド車，電気自動車等に搭載される車両駆動用モータのコイル絶縁検査装置に本発明を適用したものである。

本形態に係るコイル絶縁検査装置１００は，図１に示すように計測器３と，電源４と，コントローラ５と，パネル６と，プローブピン７と，減圧容器８とを備えている。減圧容器８内には被検査ワーク１０が設置される。被検査ワーク１０は，成形工程後のものであり，コイルが所定の形に成形されている。また，被検査ワーク１０は，車両駆動用モータであり，ステータコイルとしてＵ，Ｖ，Ｗの各相にステータコイル１を備えている。計測器３は，電源４と接続されており，被検査ワーク１０に対して１０００Ｖの電圧を印加するとともに，その電圧印加により得られる電流値を計測するものである。計測器３は，一方の端子をプローブピン７と接続し，他方の端子を被検査ワーク１０のステータコイル１の端子１１と接続している。また，計測結果は，付設されたモニタ６に出力される。検査者は，モニタ６を通じて計測結果を知ることができる。コントローラ５は，被検査ワーク１０への印加電圧を制御するとともに計測器３の両端子間の電流値を基に被検査ワーク１０の良否判定を行うものである。

図２は，コイル絶縁検査装置１００の減圧容器８内の構成を示す図である。プローブピン７は，ステータコイル１の表面に沿った形状に成形されている。具体的には，ステータコイル１の折り曲げ部分の外径よりも僅かに大きい径の湾曲部７１が設けられている。そして検査時には，被検査ワーク１０とプローブピン７とが接触することなく，湾曲部７１にてステータコイル１の表面を覆うような状態で配置される。なお，プローブピン７は，プローブピン設置台７２により減圧容器８内に固定することが可能である。そして検査時には，ステータコイル１の表面との距離が０．３ｍｍ程度となる位置に固定される。

また，減圧容器８内は真空ポンプ等により減圧されている。そして，図２に示したようにワーク設置台９上に被検査ワーク１０が設置されている。ワーク設置台９は，回転駆動部９１にて図２中の軸Ａを中心として回転可能に支持されている。すなわち，被検査ワーク１０は，ワーク設置台９とともに回転移動する。そのため，図３に示すようにステータコイル１をプローブピン７の位置に合わせて回転させることができる。

次に，コイル絶縁検査装置１００による検査方法について説明する。まず，被検査ワーク１０をワーク設置台９上に設置するとともにプローブピン７を所定の位置に固定する。また，被検査ワーク１０のステータコイル１の端子１１を計測器３に接続する。そして，ワーク設置台９を回転させることで被検査ワーク１０を回転させる。

次に，ステータコイル１とプローブピン７との間に電圧を印加する。ステータコイル１のエナメル部に表面傷があれば，その表面傷がプローブピン７と対向する際に，計測器３にて漏れ電流が計測される。本形態のコイル絶縁検査装置１００による絶縁検査では，ステータコイル１の表面とプローブピン７との距離がおよそ０．３ｍｍと非常に接近している。そのため，小さい表面傷であっても検出が可能である。また，プローブピン７はステータコイル１の表面を覆うような形状であり，ステータコイル１の表面の殆どの部位で０．３ｍｍの距離を維持している。そのため，表面傷の検出漏れが少ない。

次に，コントローラ５にて計測された電流値が所定値以上であるか否かを判断する。所定値以上であればその被検査ワークを不良と判断する。さらに，所定値以上の電流値が計測された場合にはワーク設置台９の回転を停止する。これにより，漏れ電流が検出された位置を特定することができる。すなわち，表面傷のおよその位置を特定することができる。なお，所定値以上の電流値が検出されたタイミングを基に，不良位置を算出してもよい。ワーク設置台９を１回転させた後，被検査ワーク１０を上下反転させて再度ワーク設置台９上に設置する。そして，再度１回転させて漏れ電流を計測する。これにより，ステータコイル１の表面全体を検査することができる。

なお，本形態のコイル絶縁検査装置１００は，被検査ワーク１０を回転させることで表面傷の位置を特定しているが，被検査ワーク１０を固定してプローブピン７を回転させることで表面傷の位置を特定するものであってもよい。すなわち，ワーク設置台９を回転不可にして，プローブピン設置台７２を移動可能とする。このような形態であっても，エナメル部の表面傷を検出することができるとともにその検出位置を特定することができる。すなわち，プローブピン７の移動とともに電流値を計測し，所定値以上の電流値が計測された場合にはプローブピン７の移動を停止する。これにより，ステータコイル１の不良位置が特定されるのである。

また，被検査ワーク１０およびプローブピン７をともに回転させることでステータコイル１の表面全体を検査するものであってもよい。このような形態でもエナメル部の表面傷の位置を特定することができる。

以上詳細に説明したように本形態のコイル絶縁検査装置１００では，ステータコイル１の表面に沿った形状のプローブピン７を設け，そのプローブピン７とステータコイル１の表面とが対向するように配置することとしている。そして，プローブピン７とステータコイル１との間に電圧を印加することで，両者間の漏れ電流を計測することとしている。これにより，ステータコイル１の表面傷，特にコイルの装着工程や成形工程において生じる折り曲げ部の外径側の表面傷を検出することができる。すなわち，従来はステータコイル１とコア部２との間の漏れ電流を計測していたため，表面傷の位置がコア部２から離れていた場合にその表面傷を検出することが困難であった。本形態では，ステータコイル１の表面の殆どがプローブピン７と接近しているため，より多くの表面傷を検出することができる。よって，本形態のコイル絶縁検査装置１００は，コイルの絶縁不良を非破壊で検出するものであって，その検出能力は高い。

また，本形態のコイル絶縁検査装置１００では，プローブピン７をプローブピン設置台７２で固定してステータコイル１をワーク設置台９で回転させることとしている。あるいは，ステータコイル１を固定してプローブピン７を回転させることとしている。これにより，ステータコイル１の表面全体を検査することができる。また，ステータコイル１の各部位の電流値を計測することで，漏れ電流の発生部位を特定することができる。よって，本形態のコイル絶縁検査装置１００は，ステータコイル１の表面傷の位置を特定することができている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，本形態の実施例では，車両駆動用モータ用のコイルについて検査を行っているが，これに限るものではない。すなわち，電化製品用モータに利用されるコイルのコイル絶縁検査装置に本発明を適用してもよい。また，本形態の実施例では，ステータ用のコイルについて検査を行っているが，これに限るものではない。すなわち，ロータやトランス等に利用されるコイルのコイル絶縁検査装置に本発明を適用してもよい。

実施の形態に係るコイル絶縁検査装置のシステム構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るコイル絶縁検査装置の減圧容器内の構成を示す概略図である。 減圧容器内の被検査ワークを図２の上方から見たときのイメージを示す図である。 コイルの破損箇所の一例を示す図である。 従来の形態に係るコイル絶縁検査装置の電極の接続イメージを示す断面図である。

符号の説明

１ ステータコイル（被検コイル）
２ コア部
３ 計測器（電圧印加手段）
５ コントローラ（判断手段）
７ プローブピン（導電部材）
９ ワーク設置台
９１ 回転駆動部（移動手段）
１０ 被検査ワーク
１００ コイル絶縁検査装置

Claims (3)

1. コイルの絶縁不良を検出するコイル絶縁検査装置において，
   被検コイルの表面に沿った形状に形成された導電部材と，
   前記導電部材と被検コイルとの間に電圧を印加する電圧印加手段と，
   前記電圧印加手段の電圧印加により得られる電気特性を基にコイルの絶縁状態の良否を判断する判断手段とを有することを特徴とするコイル絶縁検査装置。
2. 請求項１に記載するコイル絶縁検査装置において，
   被検コイルと前記導電部材との一方を他方の位置に合わせて移動させる移動手段を有することを特徴とするコイル絶縁検査装置。
3. 請求項２に記載するコイル絶縁検査装置において，
   前記導電部材は，線状の部材を被検コイルの表面形状に沿って湾曲させたものであることを特徴とするコイル絶縁検査装置。

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