JP2011182481A - Device for inspection of insulating layer property of enameled wire, and apparatus of manufacturing coil for rotary electric machine with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転機用コイルに使用する線材のエナメル線被覆の絶縁層特性を検査する検査装置に係わり、特に、エナメル線被覆の機械的物性を計測して絶縁層特性を推定することができる検査装置、並びにこれを備えた回転機用コイルの製造装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus for inspecting the insulating layer characteristics of enameled wire coating of a wire used for a coil for a rotating machine, and in particular, it can estimate the insulating layer characteristics by measuring the mechanical properties of the enameled wire coating. The present invention relates to an inspection apparatus and a manufacturing apparatus for a coil for a rotating machine including the inspection apparatus.
エナメル線は電気機器のマグネットワイヤとして広く使用されている。このエナメル線は、手巻きや機械巻線することにより、電気機器コイルとなる。近年、手巻きによる巻線は稀であって、高速巻回機により高速巻線される。高速巻線機ではエナメル線は優れた滑り性が要求される。エナメル線の滑り性は静摩擦係数か、動摩擦係数を測定することにより評価されている。 Enamel wire is widely used as a magnet wire for electrical equipment. This enameled wire becomes an electric device coil by manual winding or mechanical winding. In recent years, winding by manual winding is rare, and high-speed winding is performed by a high-speed winding machine. In high-speed winding machines, enameled wire is required to have excellent slipperiness. The slip property of enameled wire is evaluated by measuring the coefficient of static friction or the coefficient of dynamic friction.
エナメル線の静摩擦係数試験法には、傾斜静摩擦係数試験法とハウエル静摩擦係数試験法とが広く使用されている。傾斜静摩擦係数試験法は、固定側エナメル線セット治具へエナメル線をセットすると共に、移動側エナメル線セット治具へエナメル線をセットし、これらを交差させ、その上に荷重を載せる。それからロードセルを載せた定速移動台を適当な速度で引っ張り、その時の張力変化によりエナメル線の滑り性を評価する。 As the static friction coefficient test method for enameled wires, the inclined static friction coefficient test method and the Howell static friction coefficient test method are widely used. In the inclined static friction coefficient test method, an enameled wire is set on a fixed-side enameled wire setting jig, an enameled wire is set on a moving-side enameled wire setting jig, cross these, and a load is placed thereon. Then, the constant speed moving table with the load cell is pulled at an appropriate speed, and the slipping property of the enameled wire is evaluated by the change in tension at that time.
ハウエル静摩擦係数試験法は、一方のエナメル線を横方向に張っておき、他方のエナメル線をその横方向に張ってある一方のエナメル線に接触するように縦方向に吊るしておき、その相互滑り性から静摩擦係数を求めるものである。他方、エナメル線の動摩擦係数測定装置としては、Heidon社の動摩擦係数測定装置等が市販されている。 Howell's static friction coefficient test method is to stretch one enamel wire in the transverse direction and hang the other enamel wire in the longitudinal direction so as to contact one enamel wire in the transverse direction. The coefficient of static friction is obtained from the properties. On the other hand, as a dynamic friction coefficient measuring device for enameled wire, a dynamic friction coefficient measuring device of Heidon Co., etc. is commercially available.
また、従来の車両用交流発電機では、固定子鉄心や回転子鉄心にエナメル線を巻回してなるコイル部に、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を添加したポリエステル樹脂などの絶縁樹脂を含浸して、コイル部の絶縁性を高めていた。例えば、ポリアミドイミド樹脂層を有するエナメル被覆とするエナメル線を用い、エポキシ変性ポリエステルイミド樹脂を絶縁樹脂として用いたコイル部の絶縁構造が例えば特許文献1に開示されている。
In addition, in a conventional vehicle AC generator, an insulating resin such as an unsaturated polyester resin or a polyester resin added with an epoxy resin is impregnated in a coil portion formed by winding an enamel wire around a stator core or a rotor core. The insulation of the coil part was improved. For example,
さらに、コイルにかかる電磁加振力や環境負荷からコイルを保護したり、コイルからのジュール熱を放熱しやすくしたりすることを目的に、エナメル線を固着して形成する。このようなコイルの製造方法としては、自己融着エナメル線や一体モールド成形,ワニス処理などの方法が挙げられる。このうち、自己融着エナメル線は、ワニス炉や成形機のような大型の設備を必要としないという点で、多くの機器に使用されている。一般のエナメル線は、導体に絶縁層を焼き付けているのに対して、自己融着エナメル線は、この絶縁層の外周にさらに加熱硬化可能な樹脂製の自己融着層を形成したものである。 Furthermore, an enameled wire is fixed and formed for the purpose of protecting the coil from electromagnetic excitation force applied to the coil and environmental load, and facilitating heat dissipation of Joule heat from the coil. As a method for manufacturing such a coil, methods such as self-bonding enameled wire, integral molding, and varnish treatment may be mentioned. Of these, self-bonding enameled wires are used in many devices in that they do not require large equipment such as varnish furnaces and molding machines. A general enameled wire has an insulating layer baked on a conductor, whereas a self-bonding enameled wire has a heat-curable resin self-bonding layer formed on the outer periphery of the insulating layer. .
自己融着エナメル線によるコイルの製造方法は、自己融着エナメル線が巻枠に巻線されると、コイルを加熱・加圧し、自己融着層を溶融することによりエナメル線同士が固定される。巻枠の形態には、製品に組込まれる樹脂製部品と、製造工程にのみ用いられる金属製治具がある。コイルの加熱には、巻線中の熱風吹付け,巻線後の加熱炉やコイル通電などの方法が用いられる。金属製治具の巻枠では、巻線・加熱・固定完了後にコイルが巻枠から取り外されて、コイル形成が完了する(例えば、特許文献2参照)。 In the method of manufacturing a coil using self-bonding enameled wire, when the self-bonding enameled wire is wound around a winding frame, the enameled wires are fixed by heating and pressing the coil and melting the self-bonding layer. . The form of the reel includes a resin part incorporated into a product and a metal jig used only in the manufacturing process. For heating the coil, methods such as blowing hot air in the winding, a heating furnace after winding, and energizing the coil are used. In the metal jig winding frame, the coil is removed from the winding frame after the completion of winding, heating, and fixing, and coil formation is completed (see, for example, Patent Document 2).
自己融着エナメル線によるコイルの加熱・加圧時には、自己融着エナメル線同士が接触している箇所から自己融着層の樹脂材が溶融流出して、巻線張力が緩むので、融着剤内に空隙ができやすく、強度を有する絶縁物に自己融着層を被覆した融着剤を併用して補強する例もある(例えば、特許文献3参照)。 When heating and pressurizing coils with self-bonding enameled wire, the resin material of the self-bonding layer melts and flows out from the point where the self-bonding enameled wires are in contact with each other, and the winding tension is relaxed. There is also an example in which a void is easily formed in the inside and reinforcing is performed by using a fusion agent in which a self-fusion layer is coated on an insulating material having strength (for example, see Patent Document 3).
一方、一体モールド成形は、巻線後のコイルを樹脂成形で固着させる方法で、樹脂の成形性・剛性を活かしたモータのステータ・ロータやブレーキコイルの外郭形成や、樹脂の充填による放熱性を活かしたモータの高性能化に活用されている(例えば、特許文献4参照)。 On the other hand, integral molding is a method in which the coil after winding is fixed by resin molding, and the outer shape of the stator / rotor and brake coil of the motor that takes advantage of the moldability and rigidity of the resin, and heat dissipation by filling the resin. It has been used to improve the performance of the utilized motor (see, for example, Patent Document 4).
高速巻回機により高速巻線する際、エナメル線は高速巻回機の多くのワイヤガイドを通過する。このワイヤガイドの通過性をスムーズにすると共にワイヤガイドによる接触傷発生を防止するため、エナメル線は優れた滑り性が要求されている。しかし、エナメル線表面の滑り性は、その発現機構が明確ではないため、ばらつきが大きく、安定した滑り性を有するエナメル線を供給することは困難であった。 When high-speed winding is performed by a high-speed winding machine, the enameled wire passes through many wire guides of the high-speed winding machine. The enameled wire is required to have excellent slipperiness in order to make the wire guide pass smoothly and to prevent contact flaws from being generated by the wire guide. However, since the manifestation mechanism of the slip property on the surface of the enamel wire is not clear, it is difficult to supply an enamel wire having a large slip and a stable slip property.
傾斜静摩擦係数試験法やハウエル静摩擦係数試験法の静摩擦係数試験法では、静摩擦係数しか測定できないため高速巻線機のようなエナメル線を高速で走行するときの滑り性を正しく評価することが出来なかった。 In the static friction coefficient test method of the inclined static friction coefficient test method and the Howell static friction coefficient test method, only the static friction coefficient can be measured, so that it is not possible to correctly evaluate the slipperiness when running an enameled wire like a high-speed winding machine at high speed. It was.
また、Heidon社の動摩擦係数測定装置は比較的短尺エナメル線の動摩擦係数を測定するものであり且つ比較的低速で走行するエナメル線の動摩擦係数を測定するものであるため、100m/min以上の高速で走行する長尺エナメル線の滑り性を長手方向に沿って正確に把握することが困難であった。 Heidon's dynamic friction coefficient measuring device measures the dynamic friction coefficient of a relatively short enameled wire, and measures the dynamic friction coefficient of an enameled wire running at a relatively low speed, so that a high speed of 100 m / min or more. It was difficult to accurately grasp the slipperiness of a long enameled wire traveling in the longitudinal direction.
このような理由で従来の測定装置で測定した静摩擦係数や動摩擦係数が同じレベルでも実際の巻線性との相関性が乏しいことが多かった。 For this reason, even when the static friction coefficient and dynamic friction coefficient measured with a conventional measuring apparatus are at the same level, the correlation with the actual winding property is often poor.
更に、テレビのブラウン管における偏向コイルの機械巻線作業のように異形金形内にエナメル線を巻き込み、それからプレス成形するような作業ではエナメル線のごく僅かな滑り性の差が巻線性に大きく影響するが、従来の測定装置で測定した静摩擦係数や動摩擦係数ではこれらの良否を正確に判定することが出来なかった。 Furthermore, a slight slip difference in the enameled wire greatly affects the winding property when the enameled wire is wound in a deformed die like the mechanical winding work of a deflection coil in a television CRT. However, it is impossible to accurately determine the quality of these using the static friction coefficient and the dynamic friction coefficient measured by a conventional measuring apparatus.
車両用交流発電機では、長期間にわたって高い温度や振動に曝されることから、コイル部の絶縁構造の絶縁樹脂には、初期固着強度のみならず、長期にわたって高い固着強度が要求される。特に、エナメル線を固定子鉄心や回転子鉄心に巻回してなるコイル部に塗布含浸される絶縁樹脂には、高い固着強度のみならず、高い絶縁性が要求される。そして、エナメル被覆と絶縁樹脂との密着性が悪いと、エナメル被覆の寿命に影響を与え、早期に絶縁不良を起こすという問題があった。 Since an AC generator for a vehicle is exposed to high temperature and vibration for a long period of time, the insulating resin of the insulating structure of the coil portion is required to have not only the initial fixing strength but also a high fixing strength for a long period. In particular, an insulating resin coated and impregnated in a coil portion formed by winding an enameled wire around a stator core or a rotor core is required to have not only high fixing strength but also high insulation. If the adhesion between the enamel coating and the insulating resin is poor, there is a problem in that the life of the enamel coating is affected and insulation failure occurs early.
また、車両用交流発電機は大量生産されるので、高い生産性が要求される。そして、エナメル線の巻回工程では、エナメル線が曲げ、変形されるので、エナメル線に大きな機械的負荷がかかり、エナメル被覆にダメージを与えることになる。このエナメル被覆のダメージに対して強い強度を有する絶縁樹脂を形成する必要があった。 Moreover, since the vehicle alternator is mass-produced, high productivity is required. In the enameled wire winding process, the enameled wire is bent and deformed, so that a large mechanical load is applied to the enameled wire, and the enamel coating is damaged. It was necessary to form an insulating resin having high strength against damage to the enamel coating.
また、特許文献1で開示されているエポキシ変性ポリエステルイミド樹脂は非常に硬い性質を有していることから、エポキシ変性ポリエステルイミド樹脂を絶縁樹脂として用いた場合には、絶縁樹脂とエナメル被覆との間で大きなせん断応力が発生し、エナメル被覆にダメージを与え、エナメル被覆の寿命を低下させていた。
Moreover, since the epoxy-modified polyesterimide resin disclosed in
一方、ブレーキやモータ,発電機,トランス等の電磁機器においては、コイルにかかる電磁加振力や環境負荷からコイルを保護し、コイルからのジュール熱を放熱しやすくすることを目的に、エナメル線を固着して形成する。このようなコイルには、自己融着エナメル線が用いられる。一般のエナメル線は、導体の外周に絶縁層を焼き付けているのに対して、自己融着エナメル線は、絶縁層の外周にさらに加熱硬化可能な樹脂製の自己融着層を形成している。 On the other hand, in electromagnetic devices such as brakes, motors, generators, transformers, etc., enameled wires are used to protect the coils from electromagnetic excitation force applied to the coils and environmental loads, and to easily radiate Joule heat from the coils. Are fixed. For such a coil, a self-bonding enameled wire is used. A general enameled wire has an insulating layer baked on the outer periphery of the conductor, whereas a self-bonding enameled wire forms a resin self-bonding layer that can be further heat-cured on the outer periphery of the insulating layer. .
自己融着エナメル線によるコイルの製造方法は、自己融着エナメル線が巻線されると、加熱・加圧し、自己融着層を溶融することによりエナメル線同士が固定される。このため、加熱・加圧時に自己融着エナメル線同士が接触している箇所から自己融着層の樹脂剤が溶融流出し、巻線張力が緩んでコイル形状が変形することから、自己融着層の樹脂剤内に空隙ができて強度低下しやすい問題が発生している。この強度低下の問題を避けるため、自己融着エナメル線の自己融着層に加えて、強度を有する絶縁物に自己融着層を被覆する、即ち、別の融着剤を併用するという複雑な被膜構成をとっていた。しかし、この複雑なエナメル線の被膜構成を確認し、目的とする強度が得られているかを判定することは難しかった。 In the method of manufacturing a coil using a self-bonding enameled wire, when the self-bonding enameled wire is wound, the enameled wires are fixed by heating and pressurizing and melting the self-bonding layer. For this reason, since the resin agent of the self-bonding layer melts and flows out from the place where the self-bonding enamel wires are in contact with each other during heating and pressurization, the winding tension is loosened and the coil shape is deformed. There is a problem that voids are formed in the resin agent of the layer and the strength tends to decrease. In order to avoid this problem of strength reduction, in addition to the self-bonding layer of the self-bonding enameled wire, a complicated adhesive is required in which a self-bonding layer is coated on an insulating material having strength, that is, a different bonding agent is used in combination. The film configuration was taken. However, it has been difficult to confirm the film structure of this complicated enameled wire and determine whether the target strength is obtained.
また、高性能モータではコイル占積率を高めるため、丸線の代わりに平角の自己融着エナメル線を用いることがあるが、平角線の角部は表面張力で平坦部に比べて絶縁被膜が薄くなりやすく、絶縁性能低下の可能性が懸念されるという問題点があった。 In addition, in order to increase the coil space factor in high performance motors, rectangular self-bonding enameled wires may be used instead of round wires, but the corners of the rectangular wires have a surface tension and an insulating coating compared to the flat part. There is a problem that the film tends to be thin and there is a concern about the possibility of a decrease in insulation performance.
同様に、コイル占積率を高めるために、丸線を変形させて断面形状に平行な平坦部を設けた自己融着エナメル線を用いることがあるが、新たに形成された平坦部と元の丸R部との境目では絶縁被膜の伸びが大きく、絶縁性能低下の可能性が懸念されるという問題点があった。 Similarly, in order to increase the coil space factor, a self-bonding enameled wire in which a round wire is deformed to provide a flat portion parallel to the cross-sectional shape may be used, but the newly formed flat portion and the original At the boundary with the round R portion, there is a problem in that the elongation of the insulating coating is large, and there is a concern that the insulating performance may be degraded.
一方、一体モールドによるコイルの例では、成型時の圧力がエナメル線に直接かかるので、最外周に巻線されたエナメル線が動きやすく、エナメル線が巻枠からはずれて巻枠の成型樹脂の表面やモータ・ブレーキ等の鉄心に触れて絶縁を損なう可能性が懸念されるという問題点があった。 On the other hand, in the case of a coil with an integral mold, the pressure at the time of molding is directly applied to the enameled wire, so the enameled wire wound around the outermost periphery is easy to move, and the enameled wire comes off the reel and the surface of the molded resin on the reel In addition, there is a problem that there is a concern that there is a possibility of damaging insulation by touching iron cores such as motors and brakes.
本発明は、かかる点に立って為されたものであって、その目的とするところは前記した従来技術の欠点を解消し、長尺エナメル線の滑り性を高精度で測定できるエナメル線の滑り性検査装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and the object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art described above, and the slip of the enamel wire that can measure the slip property of the long enamel wire with high accuracy. It is in providing a sex testing device.
本発明は、送出機から送り出されたエナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用を測定することにより、エナメル線の絶縁層特性を検査することを特徴とする検査装置である。エナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用として、摩擦力,吸着力,耐久性,硬さのうち少なくとも一つ以上の力学物性を測定する。 The present invention is an inspection apparatus characterized by inspecting an insulating layer characteristic of an enameled wire by measuring an interaction between a surface coating of the enameled wire sent out from a transmitter and an inspection probe. . As an interaction between the surface coating of the enameled wire and the inspection probe, at least one mechanical property is measured among frictional force, adsorption force, durability, and hardness.
本発明は、送出機から送り出されたエナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用を測定することにより、回転電機用コイルの製造において要求されるエナメル線の絶縁層特性を評価するエナメル線の検査装置を経てコイルを製造することを特徴とする回転電機用コイルの製造装置である。絶縁層特性は、固着力,絶縁性,耐久性,高滑性,強度のうちの少なくとも一つである。また、上記検査装置が、検査用探針とエナメル線の被覆面との位置合せをするアライメント部と、検査用探針とエナメル被覆との間の相互作用を測定する測定部と、測定データがエナメル線の絶縁層特性における要求数値の範囲内であるかどうかを判定する判定部と、判定後にエナメル線を巻回機へ送り出す送り出し部とで構成された回転電機用コイルの検査装置を備えることを特徴とする。 The present invention evaluates the insulating layer characteristics of enameled wire required in the manufacture of coils for rotating electrical machines by measuring the interaction between the surface coating of the enameled wire sent out from the transmitter and the inspection probe. A coil manufacturing apparatus for a rotating electrical machine, wherein a coil is manufactured through an enameled wire inspection apparatus. The insulating layer characteristic is at least one of adhesion, insulation, durability, high slipperiness, and strength. The inspection apparatus includes an alignment unit that aligns the inspection probe and the enameled wire coating surface, a measurement unit that measures an interaction between the inspection probe and the enamel coating, and measurement data. Provided with a rotating electrical machine coil inspection device comprising a determination unit that determines whether or not a required numerical value in the insulating layer characteristics of the enamel wire is within a range and a delivery unit that sends the enamel wire to the winding machine after the determination. It is characterized by.
本発明のエナメル線の検査装置によれば、エナメル線表面被覆の滑り性,強度,密着力,耐久性,絶縁性の評価が可能で且つ測定速度が早くしかも滑り性の高精度判定が可能であり、それにより実際の高速機械巻線性との相関性が大きいものであり、工業上有用である。 According to the enameled wire inspection apparatus of the present invention, it is possible to evaluate the slipperiness, strength, adhesion, durability, and insulation of the enameled wire surface coating, and the measurement speed is high and the slipperiness can be judged with high accuracy. Therefore, the correlation with the actual high-speed machine winding property is large, which is industrially useful.
本発明の要旨とするところは、送出機から送り出された試験エナメル線に動摩擦抵抗を負荷できる摩擦体と、その負荷された動摩擦抵抗の変化からエナメル線の滑り性を評価できる評価機構とを設けて成ることを特徴とするエナメル線の滑り性の検査装置である。走行するエナメル線に検査用探針を荷重下で接触するように通過させて動摩擦抵抗を生じさせ、その動摩擦抵抗の変化量が検査用探針のねじれより導き出されることを特徴とし、さらに、エナメル線の滑り性の良否を判定することを特徴とするエナメル線の滑り性検査装置である。 The gist of the present invention is to provide a friction body capable of applying a dynamic friction resistance to a test enameled wire sent out from a feeder, and an evaluation mechanism capable of evaluating the slipperiness of the enamel wire from a change in the loaded dynamic friction resistance. This is a device for inspecting slipping of enameled wire. It is characterized in that a moving frictional resistance is generated by passing an inspection probe in contact with a traveling enamel wire under load, and the amount of change in the dynamic friction resistance is derived from the twist of the inspection probe. An apparatus for inspecting slipperiness of an enameled wire characterized by determining whether the slipperiness of a wire is good or bad.
本発明においてエナメル線としては球状体,楕円体,四角体,三角体のいずれであっても良く、リング状,楕円中空状,四角中空状,三角中空状等でもよい。 In the present invention, the enameled wire may be any of a spherical body, an ellipsoidal body, a rectangular body, and a triangular body, and may be a ring shape, an elliptical hollow shape, a square hollow shape, a triangular hollow shape, or the like.
本発明のエナメル線の滑り性検査装置は、実際の高速巻線機で巻線した時の巻線性に合致したエナメル線の滑り性の評価を高精度で行うことができる。 The apparatus for inspecting slipperiness of enameled wire according to the present invention can accurately evaluate the slipperiness of enameled wire that matches the winding property when wound by an actual high-speed winding machine.
図7はエナメル線の表面に染み出した滑剤の形状と検査用探針で計測した摩擦像を示している。摩擦像とは、検査用探針が動摩擦抵抗によってねじれるときのねじれ変位を往復走査したときの変位幅の大小で見たもので、摩擦力として換算することができる。滑剤の表面は形状像で白く盛り上っており、その部分は摩擦像で黒くなっていることから、摩擦力が小さくなっている。ねじれ変位幅は他の領域に比べて、滑剤上部では半分に低下しており、滑り性の良いことが判定できる。本検査法と巻線評価とを比較検討した結果、本検査法で測定した摩擦力は巻線評価で得られたコイルの挿入力、即ち滑り性と良い相関性が得られる。このことから、本検査法はコイル製造の可否を判断できる検査法であると言える。 FIG. 7 shows the shape of the lubricant that exudes on the surface of the enameled wire and the friction image measured by the inspection probe. The friction image refers to a torsional displacement when the inspection probe is twisted by a dynamic frictional resistance as seen by the magnitude of the displacement width when the probe is reciprocally scanned, and can be converted as a frictional force. Since the surface of the lubricant is white in the shape image and the portion is black in the friction image, the frictional force is small. The torsional displacement width is reduced by half in the upper part of the lubricant compared to other regions, and it can be determined that the slipperiness is good. As a result of comparing and examining this inspection method and the winding evaluation, the frictional force measured by this inspection method has a good correlation with the coil insertion force obtained by the winding evaluation, that is, slipperiness. From this, it can be said that this inspection method is an inspection method capable of determining whether or not the coil can be manufactured.
同様に、エナメル線表面被覆の硬さは、検査用探針の上下方向におけるたわみ量の大小から判断され、エナメル線表面被覆の強度をあらわす。 Similarly, the hardness of the enameled wire surface coating is determined from the amount of deflection in the vertical direction of the inspection probe and represents the strength of the enameled wire surface coating.
また、エナメル線表面被覆の吸着力は、検査用探針の下方向から上方向に変動したときの変動幅の大小から判断され、エナメル線表面被覆と絶縁層との固着力をあらわす。 Further, the adsorption force of the enameled wire surface coating is determined from the magnitude of the fluctuation range when the inspection probe is changed from the lower direction to the upward direction, and represents the adhesion force between the enameled wire surface coating and the insulating layer.
また、エナメル線表面被覆の耐久性は、検査用探針の左右走査の繰り返しから、検査用探針の上下方向におけるたわみ量の低下量から判断され、エナメル線表面被覆の同じく耐久性,絶縁性をあらわす。 The durability of the enameled wire surface coating is judged from the amount of decrease in the amount of deflection in the vertical direction of the inspection probe based on repeated left and right scanning of the inspection probe. Is expressed.
本実施形態の検査装置および検査方法の一例について説明する。 An example of the inspection apparatus and inspection method of this embodiment will be described.
まず、従来の光てこ方式のAFMの一例を示す。 First, an example of a conventional optical lever AFM will be described.
従来のAFMは、可撓性を有するカンチレバーと、該カンチレバーの先端部に設けられた探針、試料をXYZ方向に移動させるためのアクチュエータ,カンチレバーの背面に設けられた反射面に、レーザ光を照射する光源,レーザ光を所定エリアに照射するために、レーザ光を集光するためのレンズ,前記反射面で反射したレーザ光を受光する、2つの受光部からなる2分割光検出器,アクチュエータの動作の制御およびZ軸方向のカンチレバーの移動量に基づき、試料の形状を求める処理を行う制御手段,得られた表面形状を表示する表示手段,与えられた試料の形状計測が可能なエリアまで、試料をXYZ軸方向に移動させるためのXYZ軸粗動ステージを有して構成されている。 In the conventional AFM, a laser beam is applied to a flexible cantilever, a probe provided at the tip of the cantilever, an actuator for moving the sample in the XYZ directions, and a reflective surface provided on the back surface of the cantilever. Light source for irradiation, lens for condensing laser light to irradiate a predetermined area with laser light, two-divided light detector comprising two light receiving parts for receiving laser light reflected by the reflecting surface, actuator Control means for performing processing for obtaining the shape of the sample based on the control of the movement of the cantilever and the amount of movement of the cantilever in the Z-axis direction, display means for displaying the obtained surface shape, and an area where the shape of the given sample can be measured And an XYZ axis coarse movement stage for moving the sample in the XYZ axis direction.
そして、カンチレバー,光源,2分割光検出器,レンズは、固定部に固定されている。 Then, the cantilever, the light source, the two-divided photodetector, and the lens are fixed to a fixed portion.
従来から、アクチュエータとして最も一般的に使用されているのは、チューブスキャナと称される移動手段である。かかるチューブスキャナは、例えば、PZT等の材料を使用して製造された、円筒型のチューブの外周上に、4つの電極を分割して貼り付け、XYZ3方向の動きを可能にしたアクチュエータである。 Conventionally, the most commonly used actuator is a moving means called a tube scanner. Such a tube scanner is an actuator that is manufactured by using a material such as PZT, for example, and is divided and pasted on the outer periphery of a cylindrical tube to enable movement in the XYZ3 directions.
具体的には、座標系を設定すると、電極の一方に大きさが同じで符号の異なる電圧を印加することにより、X軸方向の走査が可能となり、また、同様に、電極の他方に大きさが同じで符号の異なる電圧を印加することによりY軸方向の走査が可能となる。また、チューブの内周には、共通電極が設けられており、該共通電極と、すべての電極との間に、所定の電圧を印加することにより、チューブをZ方向に伸縮させることも可能である。したがって、チューブスキャナは、試料を、X,Y,Z3軸方向に移動させるアクチュエータとして機能する。 Specifically, when a coordinate system is set, scanning in the X-axis direction is possible by applying voltages having the same size but different signs to one of the electrodes, and similarly, the size is applied to the other electrode. By applying voltages having the same sign but different signs, scanning in the Y-axis direction becomes possible. In addition, a common electrode is provided on the inner periphery of the tube, and the tube can be expanded and contracted in the Z direction by applying a predetermined voltage between the common electrode and all the electrodes. is there. Therefore, the tube scanner functions as an actuator that moves the sample in the X, Y, and Z3 axis directions.
さて、アクチュエータ上に、載置された試料の表面物性を測定する際には、制御手段によって、アクチュエータの各軸方向における移動量を制御し、試料表面における、XY平面上の所定領域で、探針に対し試料を相対移動させ、試料の物性を計測するための走査を行う。かかる走査によって、探針と試料との間に、相互作用し、この力の大きさによって、カンチレバーがたわみ、探針がZ軸方向に変位するので、カンチレバーの撓み量が、一定になるように、フィードバック制御しながら、試料を走査していくことにより、前記フィードバック制御量に対応して、試料の表面物性が求まる。なお、カンチレバーの撓み量を一定にするためには、光源から放射され、レンズにて集光されて、カンチレバーの反射面に照射され反射したレーザ光を、2分割光検出器で受光し、各受光部からの差動出力が等しくなるように、アクチュエータの移動量を制御して、試料を、Z方向に移動する制御を行えば良い。 When measuring the surface physical properties of the sample placed on the actuator, the amount of movement of the actuator in each axial direction is controlled by the control means, and the probe is detected in a predetermined area on the XY plane on the sample surface. The sample is moved relative to the needle, and scanning is performed to measure the physical properties of the sample. By such scanning, the probe interacts with the sample, and the magnitude of this force causes the cantilever to bend and the probe to be displaced in the Z-axis direction, so that the amount of bending of the cantilever is constant. By scanning the sample while performing feedback control, the physical properties of the surface of the sample can be obtained corresponding to the feedback control amount. In order to make the amount of bending of the cantilever constant, the laser light emitted from the light source, condensed by the lens, irradiated on the reflecting surface of the cantilever and reflected is received by the two-divided photodetector, Control may be performed to move the sample in the Z direction by controlling the amount of movement of the actuator so that the differential outputs from the light receiving units are equal.
なお、XYZ軸粗動ステージは、必須の手段ではないが、与えられた試料の物性計測が可能なエリアまで、試料をXYZ軸方向に移動させるために、通常は、かかる手段を設けた構成になっている。 The XYZ axis coarse movement stage is not an indispensable means. However, in order to move the sample in the XYZ axis direction to an area where the physical property measurement of a given sample can be performed, normally, such a means is provided. It has become.
また、光源から放射され、レンズにて集光されて、カンチレバーの反射面に照射され反射したレーザ光を、2分割光検出器で受光する、光学系は、いわゆる「光てこ」を構成しているため、本光学系を採用している原子間力顕微鏡は、一般に、「光てこ方式型」とも称される。前記光てことは、具体的には、カンチレバーの撓み角の、2倍の角度の反射角度を有して、カンチレバーの反射面からレーザ光が反射する構成になっていることである。 In addition, the optical system that constitutes a so-called “optical lever” that receives the laser light emitted from the light source, collected by the lens, irradiated by the reflecting surface of the cantilever and reflected by the two-divided photodetector. Therefore, an atomic force microscope that employs this optical system is generally referred to as an “optical lever type”. Specifically, the light beam has a reflection angle that is twice the deflection angle of the cantilever, and the laser beam is reflected from the reflection surface of the cantilever.
また、AFMに、試料の状態や、試料上におけるカンチレバーの位置を観察するための光学顕微鏡を備え付けた構成を有する顕微鏡も提案されている。 There has also been proposed a microscope having a configuration in which an AFM is provided with an optical microscope for observing the state of the sample and the position of the cantilever on the sample.
その構成方法として、カンチレバーの真上に光学顕微鏡を備え付け、カンチレバーの真上方向から、試料を観察する方法や、固定部の底面に対し、斜め方向に光学顕微鏡を備え付け、斜め方向から、試料を観察する方法が提案されていた。 As a configuration method, an optical microscope is provided directly above the cantilever, and the sample is observed from directly above the cantilever.An optical microscope is provided obliquely with respect to the bottom surface of the fixed portion. An observation method has been proposed.
ところで、従来のような、光てこ方式のAFMにおいては、試料をアクチュエータに載置し、試料自体を直接、XYZ方向に移動させるものである。巻線機と一体化している場合や、エナメル線の送り出し機と繋がっている場合には、これらの機械からうける振動を受けにくい構成にする必要がある。 By the way, in the conventional optical lever type AFM, a sample is placed on an actuator, and the sample itself is directly moved in the XYZ directions. When it is integrated with a winding machine or connected to an enamel wire feeder, it is necessary to make it difficult to receive vibration from these machines.
本発明の検査装置について説明する。本発明の検査装置は、与えられた試料の形状,物性を計測する探針を備えるカンチレバーと、光源と、該光源から放射した光を集光するレンズと、集光された光のカンチレバーによる反射光を受光する受光器と、前記カンチレバーを固定し、直交する2軸方向にカンチレバーを移動可能な第1の変位手段と、該第1の変位手段を固定し、カンチレバーの移動方向である前記2軸方向と直交する1軸方向に、前記第1の変位手段を移動可能な第2の変位手段と、前記第1および第2の変位手段に所定の信号を与え、前記探針と試料とを相対的に移動させる処理、および、前記受光器からの出力に対応し、前記カンチレバーの撓み量を所定量にするための前記第1の変位手段に与える信号に応じて、試料の物性を計測する処理を少なくとも行う制御手段と、計測された物性を少なくとも表示する表示手段とを有している。 The inspection apparatus of the present invention will be described. The inspection apparatus of the present invention includes a cantilever having a probe for measuring the shape and physical properties of a given sample, a light source, a lens for collecting light emitted from the light source, and reflection of the collected light by the cantilever. A light receiving device that receives light, a first displacing means that can fix the cantilever and move the cantilever in two orthogonal axes, and the 2 that is the moving direction of the cantilever by fixing the first displacing means. A second displacement means capable of moving the first displacement means in one axial direction perpendicular to the axial direction, a predetermined signal is given to the first and second displacement means, and the probe and the sample are The physical property of the sample is measured in accordance with the relative movement processing and the signal given to the first displacing means for setting the bending amount of the cantilever to a predetermined amount corresponding to the output from the light receiver. System to do at least processing It has a means, and display means for displaying at least the measured physical properties.
前記第1の変位手段は、チューブスキャナで構成され、また、前記第2の変位手段は、圧電素子で構成される。 The first displacement means is composed of a tube scanner, and the second displacement means is composed of a piezoelectric element.
また、前記カンチレバーの直上に、光学顕微鏡および光学顕微鏡の焦点をカンチレバーに合わせるための対物レンズを設けた構成も考えられる。 Further, a configuration in which an optical microscope and an objective lens for focusing the optical microscope on the cantilever are provided immediately above the cantilever is also conceivable.
カンチレバーの先端に設けられる検査用探針としては、その極率半径が、10ナノメートル以上、500ミクロン以下であることが好ましい。また、検査用探針の直上に微動駆動機構を備えることにより、検査用探針がエナメル線表面に一定の荷重で接触するように構成することが好ましい。 The inspection probe provided at the tip of the cantilever preferably has a curvature radius of 10 nanometers or more and 500 micrometers or less. Further, it is preferable that a fine movement drive mechanism is provided immediately above the inspection probe so that the inspection probe contacts the surface of the enamel wire with a constant load.
図1は、本発明の検査装置に係る実施形態の一例を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an embodiment according to the inspection apparatus of the present invention.
形状の計測対象となる試料107は試料固定台であるXYZステージ109に載置されている。XYZステージ109は、例えば、微動機構上に載置された試料107を、物性測定可能なエリアまで、移動させるための手段であり、通常市販されている、光学用移動ステージを使用して構成すれば良い。なお、本手段は必須ではないが備えておくのが好ましい。
A
先端に探針を備えるカンチレバー103は、例えば、シリコン等を材料にして、板ばね状に製造される。なお、カンチレバー103の裏面には、光を反射する反射面を備えている。チューブスキャナ105によって、カンチレバー103のX,Z方向の移動機構を実現できる。圧電素子117は、例えば、PZT等を材料とし、圧電材料を積層状に配置して構成した、積層型圧電素子を使用すれば良い。圧電素子117に、制御回路から所定の電圧が印加されると、Y軸方向への押圧が生じ、当該押圧によって、平行ばね115がY軸方向に移動する。したがって、平行ばね115に備え付けられたチューブスキャナ105の先端に備えられたカンチレバー103は、Y軸方向に移動することになる。このように、圧電素子117に所定量の電圧を印加することにより、カンチレバー103を、Y軸方向に所定量移動可能となる。すなわち、平行ばね115と圧電素子117とを有した構成により、Y軸方向の移動機構が実現できる。
The
制御回路111は、少なくとも以下の処理を行う手段で、例えば、CPU,ROM(予め所定の処理を行うプログラムを内蔵しておく),RAM,各種CMOS等の電子デバイスによって実現される。 The control circuit 111 is a means for performing at least the following processing, and is realized by an electronic device such as a CPU, a ROM (a program for performing a predetermined processing in advance), a RAM, and various CMOSs.
まず、チューブスキャナ105に対して、所定の駆動電圧を印加し、X,Z方向に、カンチレバー103を移動させる処理である。
First, a predetermined driving voltage is applied to the
次に、カンチレバー103を、Y軸方向に移動するための所定の信号を送信する処理である。具体的には、上記のように、所定電圧を圧電素子117に印加する。
Next, it is a process of transmitting a predetermined signal for moving the
さらに、2分割光検出器106によって、カンチレバー103からの反射光を受光し、各受光部からの差動出力が等しくなるように、チューブスキャナ105の移動量を制御し、すなわち、カンチレバー103の撓み量が一定になるように、フィードバック制御しながら、該フィードバック制御量に対応する、試料107の表面形状を求める処理を行う。
Further, the two-divided
表示装置112では、制御回路111によって検出した試料107の形状情報を少なくとも表示する機能を有し、例えば、CRT,ELディスプレイ,液晶ディスプレイによって実現される。
The
固定部110では、光源101,レンズ102,2分割光検出器106を固定し、さらに、XYZステージ109を、その下部に固定する手段である。例えば、防錆加工処理された金属材料等を使用し、所望の形状を呈するように、設計,製作すれば良い。
The fixing
試料107に焦点を合わせるための対物レンズ118を備えた光学顕微鏡120が固定部110に固定されており、光学顕微鏡120によって、試料107をその上部から観察可能である。
An
また、圧電素子117で駆動される、平行ばね115の微動側(図中、aは、平行ばねの微動側、bは、平行ばねの固定側である)に、チューブスキャナ105の中心軸が、試料面と平行になるように、チューブスキャナ105を固定し、その先端下部に、カンチレバー103を備えた構成にするのが好ましい。
Further, on the fine movement side of the parallel spring 115 driven by the piezoelectric element 117 (in the figure, a is the fine movement side of the parallel spring and b is the fixed side of the parallel spring), the central axis of the
Z方向のフィードバック制御と、XY平面内での走査の一方(一般的には走査速度の早い方の走査:2次元でラスタースキャンを行う場合、一方の方向の走査速度が速く、他方の方向の走査速度は遅い)を、チューブスキャナの動作で行い、面内走査のもう一方の走査(すなわち、速度の遅い方の走査)を、平行ばねで行えばよい。 One of feedback control in the Z direction and scanning in the XY plane (generally, scanning with a higher scanning speed: when performing two-dimensional raster scanning, the scanning speed in one direction is faster and the scanning in the other direction is faster. The scanning speed is low) by the operation of the tube scanner, and the other scanning of the in-plane scanning (that is, the scanning with the slower speed) may be performed with a parallel spring.
まず、使用者は、試料107をXYZステージ上に載置するとともに、XYZステージ109を使用して、試料107の形状が計測可能な位置まで、3次元方向に、試料107を移動させる。カンチレバー直上の空間には、カンチレバー103と試料107を観察するための光学顕微鏡120が配置されているため、使用者は、これを使用して試料の載置の仕方が適切か、すなわち、試料107のカンチレバー103に対する位置が適切になっているか等を確認しながら、試料107の設定作業を行うことが可能であり、機器の操作性が向上する。
First, the user places the
そして、機器の動作を開始させると、制御回路111は、前述のように、チューブスキャナ105,圧電素子117に所定の信号を与える。
When the operation of the device is started, the control circuit 111 gives a predetermined signal to the
カンチレバー103の先端に設けられた探針は、試料107に対して、X,Y軸方向で走査を開始する。そして、制御回路111は、2分割光検出器106によって受光されたカンチレバー103からの反射光に対応する、各受光部からの差動出力が等しくなるように、チューブスキャナ105のZ軸方向の移動量を制御し、すなわち、カンチレバーの撓み量が、一定になるように、フィードバック制御しながら、該フィードバック制御量に対応する、試料107の表面形状を求める処理を行う。
The probe provided at the tip of the
なお、試料の走査は、例えば、摩擦力の場合にはカンチレバーに対して垂直方向により行う。以上の走査によって測定された物性は、表示装置112に表示されることとなり、試料107の物性計測が完了する。
The sample is scanned in the direction perpendicular to the cantilever, for example, in the case of frictional force. The physical properties measured by the above scanning are displayed on the
本発明のエナメル線の滑り性検査装置及びその評価方法の一実施例を、図2を用いて説明する。 An embodiment of the enameled wire slipperiness inspection apparatus and its evaluation method according to the present invention will be described with reference to FIG.
エナメル線はアライメント部において、検査面が直上になるように位置決めする。例えば、平角線では検査面を角のエッジ部とするのか、あるいは平面部分の中心部とするのか、あるいは平面部分の角寄りとするのかを決めて、その位置に、検査用探針が来るように位置決めする。アライメント部は、線材の断面形状に応じた送り線トレイ、もしくはローラが配置され、測定したい位置に検査用探針がアプローチできるための位置あわせ機構を備えている。 The enamel wire is positioned in the alignment section so that the inspection surface is directly above. For example, in the case of a flat wire, it is determined whether the inspection surface is the edge of the corner, the center of the plane portion, or the corner of the plane portion, and the inspection probe comes to that position. Position to. The alignment unit is provided with a positioning mechanism in which a feeding line tray or a roller corresponding to the cross-sectional shape of the wire is arranged, and the inspection probe can approach the position to be measured.
次に、検査用探針が先端に付いたカンチレバーを位置決めしたエナメル線の直上にアプローチする。このカンチレバー面にレーザを当てる。検出器より、カンチレバーの変化量を検出する。この結果から、巻き線がOKであるかNGであるかを判定する。送り出し部では、判定により、エナメル線を送り出すか否かを決める。 Next, an approaching probe is approached immediately above the enameled wire where the cantilever with the tip attached is positioned. A laser is applied to the cantilever surface. The change amount of the cantilever is detected from the detector. From this result, it is determined whether the winding is OK or NG. The sending unit determines whether or not to send the enameled wire based on the determination.
次に、エナメル線の滑り性における検査の一実施例を示す。図3はその試験結果を示したものである。 Next, an example of the inspection on the slipperiness of the enameled wire will be shown. FIG. 3 shows the test results.
本検査法と巻線評価とを比較検討した結果、本検査法で測定した摩擦力は巻線評価で得られたコイルの挿入力、即ち滑り性と良い相関性が得られる。このことから、本検査法はコイル製造の可否を判断できる検査法であると言える。 As a result of comparing and examining this inspection method and the winding evaluation, the frictional force measured by this inspection method has a good correlation with the coil insertion force obtained by the winding evaluation, that is, slipperiness. From this, it can be said that this inspection method is an inspection method capable of determining whether or not the coil can be manufactured.
また、本発明のエナメル線の滑り性検査装置は、滑り性の長尺評価が可能で、また測定速度が早く、そしてエナメル線の選択性が広く、更に滑り性の高精度判定が可能であり、それにより実際の高速機械巻線性との相関性が大きい。 In addition, the enameled wire slipperiness inspection device of the present invention is capable of long-slip evaluation, has a high measurement speed, has a wide selection of enamelled wires, and can determine slippery accuracy with high accuracy. Therefore, the correlation with the actual high-speed machine winding property is large.
つぎに、本検査装置を用いて、絶縁性の判定がOKと判断されたエナメル線を適用した固定子10を組み込んだ車両用交流発電機の熱的耐久試験を実施した。この熱的耐久試験では、車両用交流発電機を下記の条件下で長時間稼働運転させ、発電不良に至る時間を測定した。
(1)発電機の回転速度:3000rpm(一定)
(2)雰囲気温度:120℃
(3)電気負荷と時間:バッテリ負荷(発電出力約5A)×30minと最大負荷(発電出力約70A)×30minとの繰り返し
Next, a thermal endurance test of an AC generator for a vehicle incorporating a
(1) Generator rotation speed: 3000rpm (constant)
(2) Atmospheric temperature: 120 ° C
(3) Electric load and time: repetition of battery load (power generation output about 5A) × 30min and maximum load (power generation output about 70A) × 30min
発電不良は、エナメル被覆の劣化に起因する固定子コイル間ショートによる発電電流低下によるものであり、固定子コイル(エナメル線)の絶縁性の比較ができる。 The power generation failure is caused by a decrease in generated current due to a short circuit between the stator coils caused by deterioration of the enamel coating, and the insulation of the stator coil (enameled wire) can be compared.
本検査装置でNGだったエナメル線とOKだったエナメル線とを比較した結果、2.4倍〜3.2倍の寿命が得られることが確認された。 As a result of comparing the NG enameled wire and the OK enameled wire with this inspection device, it was confirmed that a life of 2.4 to 3.2 times was obtained.
車両用交流発電機では、例えば15年、15万Kmなどの長期間、使用に耐える必要があり、そこに適用される固定子のコイル部の絶縁構造には、高い初期の固着力ばかりではなく、長期に亘って高い固着力を維持することが要求される。この実施の形態1により製造されたコイルは、このように高い固着力および優れた絶縁性を長期に亘って維持でき、車両用交流発電機の固定子のコイルに最適である。 In an AC generator for a vehicle, it is necessary to endure use for a long period of time, for example, 15 years, 150,000 km, and the insulation structure of the stator coil portion applied thereto has not only a high initial fixing force. Therefore, it is required to maintain a high fixing force over a long period of time. The coil manufactured according to the first embodiment can maintain such a high adhering force and excellent insulation over a long period of time, and is optimal for a stator coil of a vehicular AC generator.
配線用遮断器やリレーなどに用いられるコイルには、図4aに示すような線径1mm程度以上のエナメル線を巻いて形作ってその両端末のエナメルを剥離した直巻コイル2、図4bに示すような線径1mm程度以下のエナメル線をプラスチックボビン3に巻き付けて両端末を端子4に数回からげた後接合してなるボビン巻コイル5などがあり、これらを巻線する装置は線径およびボビン形状に応じた各種の専用巻線機が数多く市販されている。
A coil used for a circuit breaker, a relay or the like is formed by winding an enameled wire having a wire diameter of about 1 mm or more as shown in FIG. 4a and peeling off the enamel at both ends, as shown in FIG. 4b. There is a
図5は市販の一般的な直巻コイル用巻線機を示す側面図であり、この巻線機は巻線部6,ベース台7,線材切断部8,線材供給部9,エナメル剥離部10,線材収納部11、および制御部12で構成されている。
FIG. 5 is a side view showing a commercially available general winding machine for a series winding coil. This winding machine includes a winding
まず、巻線部6は、エナメル線を巻き付けるための巻芯13と、エナメル線の先端を保持するために巻芯13の側面に取り付けられた保持板14と、巻芯13を回転位置決めさせるために支持用の軸受箱や駆動用のモータおよび軸継手(図示せず)からなる回転位置決め機構15と、この回転位置決め機構15を上下方向に位置決めさせるために支持用のリニアガイド,ボールねじ、駆動用のモータおよび軸継手(図示せず)からなる1軸位置決め機構16と、巻芯13より少し大きい穴をもちかつ回転可能に軸受で支持された受け筒17と、この受け筒17を巻芯13と同軸方向の下方でエアシリンダにて上下させる受け筒上下機構18とからなり、これらはベース台7上で回転および上下移動できるように取り付けられている。
First, the winding
線材切断部8は、線材供給部9がエナメル線を送り出す時に、線材との隙間をできるだけ小さくして再現良く真直に通るようにエナメル線1の線径よりわずかに大きい内径の穴をもつ線ガイド19と、この線ガイド19の出口付近でエナメル線1の端末を切断しながら曲げるための切断曲げ刃20と受け刃21と、この両刃20,21をそれぞれ上下にエアシリンダ(図示せず)により往復動作させる刃上下機構22と、線ガイド19の出口から見て巻芯13より前方でエナメル線の先端を曲げるためにエアシリンダにて上下できる先端曲げ刃23と先端受け刃24とからなる。
The
線材供給部9は、外周にエナメル線をはさみこむように溝を設けた一対のローラ25,26と、このうち一方のローラ25を回転位置決めさせるために支持用の軸受箱や駆動用のモータおよび軸継手(図示せず)からなりベース台7上に固定されたローラ回転位置決め機構27と、他方のローラ26を支持する軸受箱をエアシリンダにて水平方向に往復動作することによりエナメル線1をはさんでローラ26をローラ25に対して開閉させるローラ開閉機構28とからなる。
The wire supply unit 9 includes a pair of
次に、エナメル剥離部10は、図6に示すように一対の軸受29をもつ軸受台30に回転可能に支持される中空の回転軸31と、この回転軸31の先端に取り付けられかつエナメル線の線径よりわずかに大きい内径の穴のあいた線案内32と、回転軸31とともに回転しかつ回転軸31の先端付近に取り付けられた一対のピン33の回りに対向して回転できるように支持される1組のブロック34と、このブロック34とともに回転しかつブロック34に対する位置をねじで調節できるように取り付けられた1組の刃35,36と、回転軸31とともに回転しかつ回転軸31の先の方の外周でキーにより軸方向に摺動可能に支持され先端にブロック34を押す押し付けピン37をもつ中空摺動軸38と、スラスト軸受39を介してこの中空摺動軸38の内側面を押して中空摺動軸38を摺動させるエアシリンダ40と、1組の刃35,36の間隔が剥離径と同じになるようにエアシリンダ40の作動位置を決めるストッパ41と、上記回転軸31を回転させるためのモータ42,ベルト43,プーリ44とからなる。
Next, as shown in FIG. 6, the
さらに、線材収納部11は、外周にエナメル線を挟みこむように溝を設けかつ回転自在に支持された複数の矯正ローラ45と、エナメル線の曲がりぐせを矯正するために線径程度の隙間を作るように数個のローラ45を2列平行に配置したものを水平と鉛直2方向になるようにベース台7上に固定した2組のストレーナ46と、電線メーカから供給される線材ドラム47を回転自在に支持するとともに張力変動を少なくするためにエナメル線を一連のバネ48で吊るように構成された収納台49とからなる。また、ベース台7は、上記各部を配置する以外に、完成したコイルを排出する排出口50を備えている。
Furthermore, the wire
従来の巻線機は上記のように構成され、その動作は次のとおりである。あらかじめ線材収納部11から線ガイド19まで人手で挿入されたエナメル線は、ローラ開閉機構28によりローラ25,26ではさまれた後、ローラ回転位置決め機構27により所定量送り出される。次に、先端曲げ刃23が上昇してエナメル線の先端を先端受け刃24に対して曲げると、線材供給部9によりエナメル線は先端が保持板14に当る位置まで引き戻される。すると、直ちに回転位置決め機構15と1軸位置決め機構16は回転量と上下量を位置決め制御し始めて、エナメル線はその先端が保持板14に引っかかっているので巻芯13に巻き付けられていく。その途中、巻きが折り返す(例えば1層目から2層目に折り返す)時には、筒上下機構18が受け筒17を上昇させコイルの下面に押し当てて、エナメル線は所望の位置で折り返される。
The conventional winding machine is configured as described above, and its operation is as follows. The enameled wire that has been manually inserted in advance from the wire
また、コイル両端末のエナメル剥離は次のように行われる。エナメル剥離部10において、上記巻線中の適当なタイミングでエアシリンダ40がストッパ41の位置まで作動すると、スラスト軸受39を介してこの中空摺動軸38は内側面を押されて回転軸31に対して摺動し、押し付けピン37を介して一対のブロック34はピン33の回りに対向して回る。こうして1組の刃35,36は回転軸31とともに回転しながらエナメル線に食い込んでエナメルを削ることになり、エナメル線は回転軸31と内側の穴と線案内32の中を通りながら剥離される。必要に長さだけ剥離されると、エアシリンダ40は元の位置も戻り、上記と逆の動作で刃35,36はエナメル線から離れ、剥離が完了する。なお、上記剥離開始および終了のタイミングは、巻線完了後の切断時に、剥離された部分が切断曲げ刃20をはさんで巻線済みのコイルの巻終り端末と次に巻線するコイルの巻始め端末の範囲に来るように予め決められる。
Moreover, enamel peeling of both ends of the coil is performed as follows. In the
こうして巻線が完了すると、刃上下機構22が切断曲げ刃20と受け刃21とを動作させて、巻終わり端末を切断するとともに折り曲げた後、刃上下機構22が切断曲げ刃20と受け刃21とを戻すと、コイルが巻芯13から外れて落下し、排出口50から排出される。以下、上下動作を繰り返せば順次コイルが巻線される。
When the winding is thus completed, the blade up-and-
なお、他の直巻コイル用巻線機の線材供給部9には、上記のローラ25,26の代わりに、同様の溝をもつグリッパでエナメル線をはさみこんで、このグリッパ自体が送り方向に直進することにより、エナメル線を供給するタイプの装置もある。
In addition, instead of the
このようなコイル用巻線機において、巻回機へ送り出す送り出し部の前に本発明の検査装置を配置することで、巻回機への巻き取りと同時に長尺エナメル線の滑り性を高精度で測定することが可能となる。 In such a coil winding machine, the inspection device according to the present invention is arranged in front of the sending-out portion to be sent to the winding machine, so that the slipping property of the long enamel wire is highly accurate at the same time as the winding to the winding machine. It becomes possible to measure with.
本発明の検査装置、検査方法は、ブレーキ,モータ,発電機,トランス等の電磁機器のコイルに用いられるエナメル線の絶縁層特性の検査に有効に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The inspection apparatus and inspection method of the present invention can be effectively used for inspecting the insulating layer characteristics of enameled wires used in coils of electromagnetic devices such as brakes, motors, generators, and transformers.
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- 2010-02-26 JP JP2010041247A patent/JP2011182481A/en active Pending
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