JP2008042147A - Winding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コイルやトランス、モータ用ステータまたはロータ等(以下、コイル自体や、コイルを有するこれらの各種製品を巻線製品と総称する)を製造するための巻線機に関し、詳しくは、巻線製品の製造工程においてコイルの絶縁不良を検出可能とした巻線機に関するものである。 The present invention relates to a winding machine for manufacturing a coil, a transformer, a stator or rotor for a motor, etc. (hereinafter, the coil itself and these various products having a coil are collectively referred to as a winding product). The present invention relates to a winding machine that can detect insulation failure of a coil in a manufacturing process of a wire product.
従来、エナメル線等からなるコイルを備えた巻線製品において、絶縁皮膜であるエナメルの傷やピンホールを検出する方法や装置が種々提供されている。
例えば、特許文献1には、内部圧力を所定値に保った容器内にモータ等の小型電気機械を設置し、そのコイルにサージ電圧を印加した際にコイルからグロー放電が発生するか否かにより、コイルの巻きムラやこれに起因する絶縁不良を検出するようにした非破壊絶縁試験方法が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various methods and apparatuses for detecting flaws and pinholes in enamel, which is an insulating film, are provided in a wound product having a coil made of enameled wire or the like.
For example, in
また、特許文献2には、低圧小型モータのステータやロータを構成するコイルを鉄心に巻き付けた供試体と、この供試体におけるコイルと鉄心との間のコロナ放電を測定するコロナ測定器と、その出力側に設けたコイル巻線状態の良否を判断する良否判別手段とを備えた巻線異常検出装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a specimen in which a coil constituting a stator or rotor of a low-voltage small motor is wound around an iron core, a corona measuring instrument for measuring corona discharge between the coil and the iron core in the specimen, A winding abnormality detection device is disclosed that includes a quality determination unit that determines quality of a coil winding state provided on the output side.
上述した特許文献1,2に記載された従来技術は、共にコロナ放電を利用してコイルの絶縁不良を検出するものであるが、何れもコイルの巻装を一応完了した巻線製品を対象としている。
このため、例えばコイルボビンや鉄心に対するコイルの巻き始め部分に絶縁不良があったとしても、巻線製品の製造後でなければ絶縁不良を検出することができず、早期検出が不可能であることによって製造設備やエネルギー、時間の浪費、歩留まりの悪化を招いていた。
The conventional techniques described in
For this reason, for example, even if there is an insulation failure at the coil winding start portion of the coil bobbin or the iron core, the insulation failure cannot be detected unless the winding product is manufactured, and early detection is impossible. Manufacturing equipment, energy, wasted time, and yields deteriorated.
また、特許文献2のようにコイルと他方の電極部としての鉄心や金属製ボビンとの間に高電圧を印加して耐圧試験や絶縁試験を行う場合、絶縁不良によるコイルの欠陥部分が上記電極部から離れた位置にある場合には放電が起きにくいため、欠陥部分の検出が困難である。更に、レアショートや金属製のコイルボビンに起因したワンターンショートに至る前の状態での欠陥部分の検出もまた困難であった。
巻線製品として完成した状態では、コイルの深層部分や内側の欠陥を目視により検出することが難しいのは言うまでもなく、また、目視による検査では検査員によるばらつき等があって高精度な欠陥検出を望むことができない。
In addition, when a withstand voltage test or an insulation test is performed by applying a high voltage between a coil and an iron core or a metal bobbin as the other electrode portion as in Patent Document 2, the defective portion of the coil due to an insulation failure is the electrode When it is at a position away from the part, it is difficult for the discharge to occur, so that it is difficult to detect the defective part. Furthermore, it is also difficult to detect a defective portion in a state before a one-turn short circuit due to a rare short circuit or a metal coil bobbin.
Needless to say, it is difficult to visually detect defects in the deep layers and inside of the coil when it is completed as a wound product. In addition, visual inspection has a high degree of accuracy in detecting defects due to variations among inspectors. I can't hope.
一方、巻線製品における絶縁不良は、コイルとして巻かれる以前のコイル線材が元々有する傷やピンホールが原因であったり、あるいは、巻線機の稼働中にコイル線材に加わる摩擦力が原因であることも十分に考えられる。
そこで本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、その解決課題は、巻線製品の製造工程においてコイル線材の絶縁不良を高精度に検出可能とした巻線機を提供することにある。
On the other hand, poor insulation in winding products is caused by scratches and pinholes inherent to the coil wire before being wound as a coil, or due to frictional force applied to the coil wire during operation of the winding machine. That is also possible.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned points, and the problem to be solved is to provide a winding machine that can detect an insulation failure of a coil wire material with high accuracy in a manufacturing process of a wound product. It is in.
上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、コイル線材を被巻装部材に巻装して巻線製品を製造する巻線機において、
コイル線材の一端から前記被巻装部材に至る経路の途中に配置される電極部と、
この電極部とコイル線材との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
この電圧印加手段により前記電極部とコイル線材との間に電圧を印加した際に、前記電極部近傍を通過するコイル線材の絶縁皮膜の欠陥に起因して前記電極部とコイル線材との間に発生する放電を検出する放電検出手段と、を備えたものである。
In order to solve the above problem, the invention described in
An electrode portion disposed in the middle of a path from one end of the coil wire to the wound member;
Voltage applying means for applying a voltage between the electrode portion and the coil wire,
When a voltage is applied between the electrode portion and the coil wire by the voltage applying means, the insulation between the electrode portion and the coil wire is caused by a defect in the insulating film of the coil wire passing through the vicinity of the electrode portion. And a discharge detecting means for detecting the generated discharge.
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した巻線機において、
前記放電検出手段は、パルス状の放電電流を検出して前記絶縁被覆の欠陥を検出することを特徴とする。
The invention described in claim 2 is the winding machine described in
The discharge detection means detects a defect in the insulating coating by detecting a pulsed discharge current.
請求項3に記載した発明は、請求項1または2に記載した巻線機において、
コイル線材が収容される線材供給部と、
前記線材供給部から前記被巻装部材方向へ供給されるコイル線材が内部を通過する導電性の検出ノズルと、を備え、
前記検出ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the winding machine according to
A wire supply unit that accommodates the coil wire;
A conductive detection nozzle through which the coil wire supplied from the wire supply unit toward the wound member passes, and
The detection nozzle is used as the electrode unit.
請求項4に記載した発明は、請求項3に記載した巻線機において、
前記検出ノズルと前記被巻装部材との間に、前記コイル線材が内部を通過する導電性の巻線ノズルを更に備え、
前記巻線ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする。
The invention described in claim 4 is the winding machine described in claim 3,
Between the detection nozzle and the member to be wound, further comprising a conductive winding nozzle through which the coil wire passes,
The winding nozzle is used as the electrode portion.
請求項5に記載した発明は、請求項1〜4の何れか1項に記載した巻線機において、
前記電圧印加手段及び放電検出手段を、耐圧・絶縁試験用の単一の耐圧絶縁計に備えたものである。
The invention described in claim 5 is the winding machine according to any one of
The voltage applying means and the discharge detecting means are provided in a single withstand voltage insulation meter for a withstand voltage / insulation test.
本発明によれば、巻線製品の製造工程においてコイル線材の絶縁皮膜の傷やピンホールによる欠陥の有無及び欠陥の位置を検出することができるため、これらの欠陥の看過による不良品の発生、製造設備やエネルギー、時間等の浪費を未然に防止することができる。特に、巻線製品の材料としてのコイル線材が元々有する欠陥や製造工程で発生した欠陥を検出できるので、品質管理上、至って有益である。
また、巻線製品となった状態で絶縁不良による放電を検出する方法ではなく、電極部とこの電極部の近傍を通過する単線のコイル線材との間の放電を検出する原理をとっているから、コイル線材のいかなる位置に存在する欠陥も確実かつ連続的、高精度に検出可能である。
更に、従来の巻線機に対して耐圧絶縁計等の試験機を接続、配線するだけで実現可能であるから、極めて経済的である等の効果を有する。
According to the present invention, it is possible to detect the presence or absence of a defect due to a scratch or a pinhole in the coil wire manufacturing process and the position of the defect in the production process of the wound product, and the occurrence of defective products due to oversight of these defects, Waste of manufacturing equipment, energy, time, etc. can be prevented in advance. In particular, since it is possible to detect a defect inherent in a coil wire material as a material of a wound product or a defect generated in a manufacturing process, it is extremely useful in terms of quality control.
In addition, it is based on the principle of detecting the discharge between the electrode part and the single-wire coil wire passing through the vicinity of the electrode part, not the method of detecting the discharge due to the insulation failure in the state of the winding product. A defect present at any position of the coil wire can be detected reliably, continuously and with high accuracy.
Furthermore, since it can be realized simply by connecting and wiring a testing machine such as a pressure-resistant insulation meter to a conventional winding machine, it has the effect of being extremely economical.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、この実施形態に係る巻線機の概略的な構成図である。図1において、10は巻線機本体であり、図示されていないモータに結合されたスピンドル11には、コイルボビン12が取り付けられている。なお、巻線製品としては、被巻装部材としての鉄心にコイル線材を巻装するトランスやモータ用ステータまたはロータ等であっても良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a winding machine according to this embodiment. In FIG. 1,
巻線機本体10の上部には、巻線製品の製造に使用するコイル線材21を前記コイルボビン12の所定位置に巻き付けるために、コイル線材21を三次元的に移動させるトラバース機構13が設けられている。トラバース機構13の上方には、コイル線材21に所定の張力を与えるためのテンションユニット14が配置されている。
ここで、上記コイル線材21は、銅などの導線をエナメル等の絶縁皮膜により覆った線材である。
A
Here, the
一方、20は線材供給部であり、この線材供給部20には、コイル線材21が巻装されたコイルスプール22が収容されている。なお、コイル線材21は、線材供給部20の上部中央に設けられた引出口23から斜め上方へ引き出されるようになっている。また、コイル線材21のコイルスプール22への巻き始め端部24は、測定リード線41を介して耐圧絶縁計40の一方の測定端子42に接続されている。
On the other hand, 20 is a wire rod supply unit, and a
線材供給部20の引出口23から引き出されたコイル線材21は、前記テンションユニット14を経てノズル部30に導かれている。
上記ノズル部30の構造を、図2を参照しつつ以下に説明する。
The
The structure of the
図2において、31はほぼコ字形のノズルホルダーであり、その上部支持体32には導電材料からなる検出ノズル33が取り付けられ、下部支持体34には導電材料からなる巻線ノズル35が取り付けられている。なお、これらの検出ノズル33及び及び巻線ノズル35は、コイル線材21のガイド部材として機能すると同時に、電極部としても機能するものである。
両ノズル33,35は同軸上に配置されており、これらの内部には、前記テンションユニット14からコイルボビン12方向に向かってコイル線材21が貫通している。
In FIG. 2,
Both
ここで、巻線ノズル35の出口付近では、コイルボビン12に巻かれるコイル線材21が広範囲の曲げ(角度変更)を余儀なくされるため、コイル線材21の損傷を防止するために、巻線ノズル35の内径はコイル線材21の太さの3倍程度(少なくとも2倍以上)に設定されている。
一方、検出ノズル33については、後述する放電検出原理によってコイル線材21の絶縁皮膜に存在する欠陥を高精度に検出するために、コイル線材21の太さにほぼ適合させた内径(例えば、検出ノズル33とコイル線材21との間に1000〔V〕を印加する場合には、コイル線材21の太さ+0.1〔mm〕程度の内径)に設定されている。
Here, in the vicinity of the outlet of the winding
On the other hand, the
なお、図1にも示すように、検出ノズル33及び巻線ノズル35は一括して測定リード線44に接続されており、この測定リード線44は、耐圧絶縁計40の他方の測定端子43に接続されている。
耐圧絶縁計40は、測定端子42,43から交流または直流の高電圧(図2では、便宜的に交流電源45を備えたものとして示してある)を出力して測定箇所の耐圧試験や絶縁試験を行う試験機の一種であるが、本実施形態では、上記高電圧が印加されるコイル線材21と検出ノズル33との間の絶縁不良、及び、コイル線材21と巻線ノズル35との間の絶縁不良、すなわち、コイル線材21の絶縁皮膜に傷やピンホール等の欠陥がある場合に発生するパルス状の放電電流を検出する機能を備えている。
つまり、耐圧絶縁計40は、電圧印加手段及び放電検出手段として機能するものであり、これらの機能を単一の耐圧絶縁計40に具備することによって装置構成を簡略化することができる。
As shown in FIG. 1, the
The withstand
That is, the withstand
以上のように構成された巻線機を使用するには、スピンドル11を駆動してコイル線材21をコイルスプール22からコイルボビン12側に巻き取る製造工程の中で、耐圧絶縁計40により所定の大きさ(例えば100〔V〕〜2000〔V〕)の交流電圧または直流電圧をコイル線材21の巻き始め端部24と検出ノズル33及び巻線ノズル35との間に印加し、以下に述べるような放電電流が発生するか否かを耐圧絶縁計40により観察する。
In order to use the winding machine configured as described above, the
すなわち、図3は、耐圧絶縁計40によって交流電圧を印加した際に、例えば検出ノズル33の内部を通過するコイル線材21の絶縁皮膜に存在する欠陥(傷やピンホール等)によってコイル線材21と検出ノズル33との間に発生する放電電流波形を説明するための図である。
また、図4は、絶縁皮膜の欠陥を説明するための模式図であり、21aは導線、21bはエナメル等からなる絶縁皮膜、21cは傷やピンホール等の欠陥を示す。
That is, FIG. 3 shows that when an AC voltage is applied by the pressure-
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining defects in the insulating film, in which 21a indicates a conductive wire, 21b indicates an insulating film made of enamel, and 21c indicates defects such as scratches and pinholes.
図3において、ほぼ正弦波状の波形Aは微小な漏れ電流であり、この漏れ電流は上記欠陥21cがない状態でも定常的に存在する。また、波形Bは欠陥21cによって流れる複数のパルスからなる放電電流波形であり、例えば10〔μs〕程度の周期を持っている。
本実施形態では、この放電電流波形Bを耐圧絶縁計40により検出して絶縁皮膜21bに欠陥21cがあること、すなわちコイル線材21の絶縁不良を検出するものである。
In FIG. 3, a substantially sinusoidal waveform A is a minute leakage current, and this leakage current exists constantly even in a state where there is no
In the present embodiment, the discharge current waveform B is detected by the pressure-
図3における放電電流波形Bを電気的に検出するには、図3の波形全体をハイパスフィルタに通過させてコンパレータによりしきい値処理する等の方法により、容易に実現可能である。
また、仮に欠陥21cが広範囲にわたって存在しており、検出ノズル33の内周面が導線21aの外周面に直接接触して電流が流れる場合には、厳密には放電電流と言えなくなるが、直接接触に先立って放電現象が発生するので、この放電電流を耐圧絶縁計40により検出すれば欠陥21cの検出は可能である。
The electrical detection of the discharge current waveform B in FIG. 3 can be easily realized by a method of passing the entire waveform of FIG. 3 through a high-pass filter and performing threshold processing by a comparator.
In addition, if the
上記のように、本実施形態では基本的に、検出ノズル33の内部におけるコイル線材21との間の放電電流を検出してコイル線材21の絶縁不良を検出している。
しかし、巻線ノズル35はコイル線材21の最終的な出口であり、この巻線ノズル35内でも絶縁皮膜21bを損傷するおそれがある。すなわち、製造工程における検出精度をできるだけ高くするためには、コイルボビン12になるべく近い位置でコイル線材21の絶縁不良を検出できることが理想的である。
従って、図1,図2に示したように、測定リード線44を巻線ノズル35にも接続してこの巻線ノズル35とコイル線材21との間にも所定の電圧を印加すれば、検出ノズル33側と同様に、巻線ノズル35側でもコイル線材21の絶縁不良を検出することができ、検出精度や巻線製品、巻線機の信頼性を一層向上させることができる。
As described above, in this embodiment, basically, a discharge current between the
However, the winding
Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, if the
なお、上述した実施形態において、巻線機本体10の構成は特に限定されず、要は巻線製品を製造するためにコイル線材をノズルから供給するものであれば良く、ノズルの形状、構造、本数等に何ら制約はない。
In the above-described embodiment, the configuration of the winding machine
10:巻線機本体
11:スピンドル
12:コイルボビン
13:トラバース機構
14:テンションユニット
20:線材供給部
21:コイル線材
21a:導線
21b:絶縁皮膜
21c:欠陥
22:コイルスプール
23:引出口
24:巻き始め端部
30:ノズル部
31:ノズルホルダー
32:上部支持体
33:検出ノズル
34:下部支持体
35:巻線ノズル
40:耐圧絶縁計
41,44:測定リード線
42,43:測定端子
45:交流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Winding machine main body 11: Spindle 12: Coil bobbin 13: Traverse mechanism 14: Tension unit 20: Wire rod supply part 21: Coil wire rod 21a: Conductive wire 21b: Insulating
Claims (5)
コイル線材の一端から前記被巻装部材に至る経路の途中に配置される電極部と、
この電極部とコイル線材との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
この電圧印加手段により前記電極部とコイル線材との間に電圧を印加した際に、前記電極部近傍を通過するコイル線材の絶縁皮膜の欠陥に起因して前記電極部とコイル線材との間に発生する放電を検出する放電検出手段と、
を備えたことを特徴とする巻線機。 In a winding machine that manufactures a wound product by winding a coil wire around a wound member,
An electrode portion disposed in the middle of a path from one end of the coil wire to the wound member;
Voltage applying means for applying a voltage between the electrode portion and the coil wire,
When a voltage is applied between the electrode portion and the coil wire by the voltage applying means, the insulation between the electrode portion and the coil wire is caused by a defect in the insulating film of the coil wire passing through the vicinity of the electrode portion. A discharge detecting means for detecting the generated discharge;
A winding machine characterized by comprising:
前記放電検出手段は、パルス状の放電電流を検出して前記絶縁被覆の欠陥を検出することを特徴とする巻線機。 In the winding machine according to claim 1,
The winding machine characterized in that the discharge detection means detects a pulse-like discharge current to detect a defect in the insulation coating.
コイル線材が収容される線材供給部と、
前記線材供給部から前記被巻装部材方向へ供給されるコイル線材が内部を通過する導電性の検出ノズルと、を備え、
前記検出ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする巻線機。 In the winding machine according to claim 1 or 2,
A wire supply unit that accommodates the coil wire;
A conductive detection nozzle through which the coil wire supplied from the wire supply unit toward the wound member passes, and
A winding machine using the detection nozzle as the electrode unit.
前記検出ノズルと前記被巻装部材との間に、前記コイル線材が内部を通過する導電性の巻線ノズルを更に備え、
前記巻線ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする巻線機。 In the winding machine according to claim 3,
Between the detection nozzle and the member to be wound, further comprising a conductive winding nozzle through which the coil wire passes,
A winding machine using the winding nozzle as the electrode unit.
前記電圧印加手段及び放電検出手段を、耐圧・絶縁試験用の単一の耐圧絶縁計に備えたことを特徴とする巻線機。
In the winding machine according to any one of claims 1 to 4,
A winding machine characterized in that the voltage application means and the discharge detection means are provided in a single withstand voltage insulation tester for withstand voltage / insulation tests.
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