JP2007163196A - コイルの試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よくコイルの不良品を判別するコイル試験装置を提供する。
【解決手段】本発明は、円環状のステータコアを各分極ごとに分割した分割コア１ｂのティース部１ａに巻回されたコイル２にインパルス電圧を印加するインパルス電圧発生手段１１と、前記インパルス電圧の印加によりコイルで生じた振動波形を判定し、判定結果に基づいてコイルの不良判定を行う波形判定手段１２と、を備えたコイルの試験装置において、前記インパルス電圧の印加により前記コイルに生じる磁束を前記分割コアのティース部先端１ｄからヨーク部１ｃに流す磁束制御手段５を備えたことを特徴とするコイルの試験装置である。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルの試験装置と試験方法、特に分割コアに巻回された被測定コイルにインパルス電圧を印加し、発生した減衰振動電圧波形を測定して被測定コイルの良否を判定するコイルの試験装置と試験方法に関するものである。

モータや発電機の品質保証のために、コイル巻線に起因する不良を検出する方法として、巻線同士の絶縁状態を確認するインパルス巻線テストが一般に広く採用されている。このテスト方法は、コイルにパルス電流を流すと、コイルには過渡応答電圧が発生し、減衰振動波形を示す特性を利用したもので、隣接する傷（巻線の皮膜の剥離）、巻線同士のショートや巻線の巻数違いなどが判定可能である（特許文献１参照）。

例えば、モータの巻線テストを実施する場合には、ステータにコイルを巻き付けた状態のステータアッシーを用意する。このステータアッシーにおけるコイルの例えばＵ相とＶ相との間に１０００Ｖの電圧を印加し、このときコイルに発生する減衰振動電圧波形を記録し、事前に計測機に記憶してある正常状態のコイルで生じた減衰振動電圧波形と比較して、両者相互の波形のずれ量からコイルの良否を判定する。
特開平６‐８８８４９号公報

しかしながら、上記した従来のコイル試験方法を、分割コアに適用した場合には、分割コアの周囲の空間が空気で覆われるため、電圧印加時にコイルから発生する磁束が、ティース先端からヨーク後端に向かう途中の空間を通過しにくく検出感度が低くなり、不良状態のコイルであっても、その状態によっては、正常状態のコイルに近い波形となって不良が的確に判定できない場合があるという課題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、コイルの不良を確実に判別するコイルの試験装置を提供することを目的としている。

本発明は、円環状のステータコアを各分極ごとに分割した分割コアのティース部に巻回されたコイルにインパルス電圧を印加するインパルス電圧発生手段と、前記インパルス電圧の印加によりコイルで生じた振動電圧波形を判定し、判定結果に基づいてコイルの不良判定を行う波形判定手段と、を備えたコイルの試験装置において、前記インパルス電圧の印加により前記コイルに生じる磁束を前記分割コアのティース部先端からヨーク部に流す磁束制御手段を備えたことを特徴とするコイルの試験装置である。

本発明では、インパルス電圧の印加により生じたコイルの磁束が優先的に流れる磁束制御手段を備えたため、空気に影響されることなく振動電圧波形を精度よく検出することで、コイルの良否を的確に判断することができる。

以下、本発明の電動機の巻線構造を図を用いて説明する。

図１は、ステータの部分断面図であり、電動機のロータの回転中心軸方向から見た断面図である。

図１において、ステータは、円環状のステータコアとステータコイル２からなり、ステータコアは、電動機内周側（ロータ側）に向かって凸形状のティース部１ａを備えた分割コア１ｂを複数個円環状に並設して形成される。ステータコイル２は、この分割コア１ｂのティース部１ａに集中巻によって巻回して形成される。ステータは、ステータコイル２を集中巻した３Ｎ個（Ｎは１以上の整数）以上のティース部１ａを配置して備える。

分割コア１ｂは通常、ヨーク部１ｃとティース部１ａとを含む形状の磁性鋼板をロータの回転中心軸方向に複数枚積層した状態で一体化して構成する。

ティース部１ａには、その内周側端部から周方向左右に延出する先端部１ｄが形成され、ティース部１ａ回りに巻回されたステータコイル２はティース部１ａ、先端部１ｄ及びヨーク部１ｃで区画された領域内に整列される。

ステータコイル（以下、コイルという）２は、銅等の高導電材料の導体にエナメル等の絶縁材料で皮膜を施した導線２ａにより形成される。

ティース部１ａ及びヨーク部１ｃと導線２ａとの間には絶縁材からなるインシュレータ３が設置される。本実施形態においてインシュレータ３は、ティース部１ａ及びヨーク部１ｃの形状に沿って配置される所定の厚さの平板状に形成される。

このように構成されたステータのコイル２に所定の電流を流すと、ステータ内周側にティース部１ａの先端部１ｄと所定のエアギャップを介して設置された、図示しないロータとの間に磁気作用を生じ、永久磁石を埋設したロータを回転させ、電動機の機能を生じる。

図２は、コイル２をインパルス巻線テストする際にコイル２を巻回した分割コア１ｂを設置する治具（磁束制御手段）５を説明する図であり、ロータの回転中心軸方向から見た断面図である。

治具５は、分割コア１ｂの外周面１ｅと先端部１ｄとを挟持または分割コア１ｂを所定間隙を持って設置されるようにコ型形状を有している。また治具５の回転中心軸方向の高さは分割コア１ｂの高さと同じ高さに設定し、治具５は、薄板磁性鋼板を積層して一体的に形成する。ここで、治具５の最小厚さｔ１は、ティース部の周方向の厚さｔ２以上に設定する。また、治具５を形成する磁性鋼板は、磁束の通りやすい材料、例えば珪素鋼を使用する。

図３は、前述の分割コア１ｂに巻回したコイル２に対し、インパルス巻線テストを実施するインパルス電圧発生部１０のブロック図である。インパルス電圧発生部１０は、インパルス発生回路１１と波形分析判定回路１２とこれらを制御する制御回路１３とから構成され、制御回路１１からのタイミング信号に基づいて、インパルス発生回路１１が高圧インパルス電圧を発生させて被測定のコイル２に印加する。この電圧印加により被測定コイル２で発生した減衰振動電圧波形を、波形分析判定回路１２で分析し、事前に記憶してある比較用振動電圧波形と比較し、両波形相互のずれ量から被測定コイル２の良否を判定する。ここで、減衰振動電圧波形を検出する際に、前述のコイル２を巻線した分割コア１ｂを治具５にセットした状態でコイル２に高圧インパルス電圧を印加する。

このように分割コア２ｂに巻線された被測定用コイル２を磁性材料からなる治具５に設置した状態で電圧を印加するため、電圧の印加により被測定コイル２から生じた磁束が優先的に治具５を通過して、空気に影響されることなく精度よく減衰振動電圧波形を検出し、被測定コイル７の良否を的確に判断することができる。

また、治具５の厚さｔ１をティース部１ａの厚さｔ２以上に設定し、および治具５を珪素鋼で形成することで、磁束の通過が効率よく行われ、テストの判定精度を向上することができる。

また、治具５を磁性材料を発生する磁束の方向と直角方向に積層して形成するため、渦電流の発生と印加電流により発生する磁束と逆向きの磁束の発生が抑制され、ティース部１ａの先端部１ｄからヨーク部１ｃに向かう磁束の減少を抑えられる。

次に、図４は、第２の実施形態としてのコイル２をインパルス巻線テストする際にコイル２を巻回した分割コア１ｂを設置する治具５を説明する図であり、ロータの回転中心軸方向から見た断面図である。

第１の実施形態の治具５に比較して、コイル２を巻回した分割コア２ｂを挟持するための治具６の形状が異なる。具体的には、治具６の形状を分割コア１ｂの外形形状に倣うように形成する。つまり、ティース部１ａの先端部１ｄの図示しないロータに対する面１ｆは、回転する円柱状のロータに所定のエアギャップを持って面するように円弧状に形成され、一方、ヨーク部１ｃの外周面１ｅも、複数の分割コア１ｂが一体となって円環状のステータコアを形成するように円弧状に形成されており、円弧面１ｅ、１ｆに倣うように相似して治具６の形状が形成される。

この実施形態では、電圧印加時に被測定コイル２から発生する磁束が、第１の実施形態より治具６を効率よく通過し、被測定コイル２の良否を的確に判断することができる。

図５は、第３の実施形態としてのコイル２をインパルス巻線テストする際にコイル２を巻回した分割コア１ｂを設置する治具５を説明する図であり、ロータの回転中心軸方向から見た断面図である。

第２の実施形態のコ型形状の治具６に比較して、第３の実施形態の治具７は、分割コア１ｂを囲うロ型形状とした点が特徴である。

この第３の実施形態では、電圧印加時に被測定コイル２から発生する磁束が、第２の実施形態よりさらに治具５を効率よく通過し、被測定コイル７の良否を的確に判断することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

第１実施形態としてのステータの断面図。 第１実施形態としての治具を説明する断面図。 インパルス電圧発生部のブロック図。 第２実施形態としての治具を説明する断面図。 第３実施形態としての治具を説明する断面図。

符号の説明

１ａ ティース部
１ｂ 分割コア
１ｃ ヨーク部
１ｄ 先端部
１ｅ 面
１ｆ 面
２ コイル
３ インシュレータ
５、６、７ 治具
１０ インパルス電圧発生部
１１ インパルス発生回路
１２ 波形分析判定回路
１３ 制御回路

Claims (9)

1. 円環状のステータコアを各分極ごとに分割した分割コアのティース部に巻回されたコイルにインパルス電圧を印加するインパルス電圧発生手段と、
   前記インパルス電圧の印加によりコイルで生じた振動波形を判定し、判定結果に基づいてコイルの不良判定を行う波形判定手段と、
   を備えたコイルの試験装置において、
   前記インパルス電圧の印加により前記コイルに生じる磁束を前記分割コアのティース部先端からヨーク部に流す磁束制御手段を備えたことを特徴とするコイルの試験装置。
2. 前記磁束制御手段は、前記分割コアのティース部の先端部とヨーク部間を繋ぎ、磁性材で形成されることを特徴とする請求項１に記載のコイルの試験装置。
3. 前記磁束制御手段は、珪素鋼で形成されることを特徴とする請求項２に記載のコイルの試験装置。
4. 前記磁束制御手段は、磁性鋼板を前記磁束の方向と直交する方向に積層して形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のコイルの試験装置。
5. 前記磁束制御手段は、前記分割コアを前記磁束の方向に挟むようにコの字状に形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のコイルの試験装置。
6. 前記磁束制御手段は、前記分割コアを囲うようにロの字状に形成されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のコイルの試験装置。
7. 前記磁束制御手段は、前記分割コアのティース部の先端部及びヨーク部の外周面の形状に相似した形状を備えることを特徴とする請求項５または６に記載のコイルの試験装置。
8. 前記磁束制御手段は、積層方向から見たティース部の周方向の幅以上の最小幅を備えることを特徴とする請求項５または６に記載のコイルの試験装置。
9. 円環状のステータコアを各分極ごとに分割した分割コアのティース部に巻回されたコイルにインパルス電圧を印加し、
   前記インパルス電圧の印加によりコイルで生じた振動波形を判定し、判定結果に基づいてコイルの不良判定を行うコイルの試験方法において、
   前記インパルス電圧の印加により前記コイルに生じる磁束を前記分割コアのティース部先端からヨーク部に流すことを特徴とするコイルの試験方法。

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