JP2714031B2 - コイルの劣化診断方法 - Google Patents

コイルの劣化診断方法

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JP2714031B2 JP63231198A JP23119888A JP2714031B2 JP 2714031 B2 JP2714031 B2 JP 2714031B2 JP 63231198 A JP63231198 A JP 63231198A JP 23119888 A JP23119888 A JP 23119888A JP 2714031 B2 JP2714031 B2 JP 2714031B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はモータや電磁接触器等に使用されるコイルの
劣化度合を診断するコイルの劣化診断方法に関する。
(従来の技術) コイルを使用しているモータや電磁接触器等の機器に
おいては、コイルが熱により劣化することが避けられな
い事情があり、そのコイルの劣化度合で機器ごと或いは
コイルのみを交換する必要がある。しかしながら、コイ
ルの劣化度合をコイルの外見から判断することは困難で
あり、このため従来では、次のような方法で機器或いは
コイルの交換時期を決定していた。
第1の方法は、機器の製作時に予め推定された使用寿
命と、環境や使用条件等とを考慮して交換時期を決定す
る方法。
第2の方法としては、環境や使用条件等が略同一の機
器の中からサンプリングし、サンプリングした機器のコ
イルを各種の破壊試験等を行ってコイルの劣化度合を診
断し、これに基き交換時期を決定する方法である。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記した従来方法のうち、第1の方法
は、あくまでも推定にしかすぎないため、実際の使用条
件と想定した使用条件との間にずれが生ずることは避け
られない。一般には想定する使用条件は厳しい条件を想
定する場合が多く、この場合には使用寿命を実際に使用
し得る寿命よりも短く判断し勝ちであり、又、これとは
逆に、想定した使用条件よりも実際の使用条件の方が厳
しい場合には、使用中に故障が生じてしまう虞がある。
一方、第2の方法では、サンプリングしたコイルの劣
化度合を比較的正確に判断することができて、交換時期
を略正確に診断できるが、破壊試験等を行ったコイルは
再度使用することができないため、機器ごとのコイルに
ついて劣化度合を診断することはできない。又、破壊試
験等を行って劣化度合を診断するには時間及び費用が多
くかかるという問題点もある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、モータや電磁接触器等の機器におけるコイルの
劣化度合の診断を、破壊試験等を行うことなくコイルご
とに容易に行うことができ、しかも短時間で且つ安価に
行うことができるコイルの劣化診断方法を提供するにあ
る。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の第1の方法は、モータ等の回転電機において
ワニス処理されるコイルの場合に、そのコイルの表面の
一部にワニスの無付着部分を設け、その無付着部分を通
してコイル表面の色を測色計にて測定することに基きコ
イルの劣化度合を診断するようにしたものである。
第2の方法は、電磁接触器等において外周に外装テー
プが巻装されるコイルの場合に、その外装テープの少な
くとも一部に透明部を設け、その透明部を通してコイル
表面の色を測色計にて測定することに基きコイルの劣化
度合を診断するようにしたものである。
(作用) 第1の方法によれば、ワニスの無付着部分を通してコ
イル表面の色を測色計にて測定し、この測定結果に基き
コイルの劣化度合を診断することができる。
第2の方法によれば、コイルの外周に巻装された外装
テープの透明部を通してコイル表面の色を測色計にて測
定し、この測定結果に基きコイルの劣化度合を診断する
ことができる。
(実施例) 以下本発明の第1実施例につき第1図乃至第5図を参
照して説明する。この第1実施例は、回転電機例えばモ
ータにおいてワニス処理されるコイルの劣化度合を診断
する方法である。
まず第1図において、1はモータの固定子鉄心で、多
数個のスロット2が形成されており、そのスロット2に
コイル3が収納されている。コイル3はこの場合ホルマ
ール線を巻回してなるもので、これのスロット2から突
出したコイルエンド3a部分は紐4を縛り付けることによ
って整形されている。尚、5はスロット2に挿入された
スロット楔、6はスロットライナー、7は相間絶縁紙で
ある。
而して、上記コイル3のワニス処理前に、耐熱性テー
プ8(例えばデュポン社製、ノーメックス粘着テープ)
を10mm角の大きさに切断し、これをコイル3のコイルエ
ンド3aに貼付ける。この状態でコイル3に含浸用ワニス
9(第2図参照)を含浸させて硬化させることによりコ
イル3のワニス処理を行ない(この場合、ワニスとして
は耐熱ポリエステル系ワニスを使用している)、この
後、前記耐熱性テープ8を剥がし取る。これにより、第
2図に示すようにコイル3のコイルエンド3aにおける表
面にワニス9が付着していないワニスの無付着部分10が
形成される。
このように構成したコイル3がモータに組込まれ、そ
のモータは従来と同様に運転される。このモータの運転
に伴いコイル3は熱の影響で劣化し、この劣化に伴いコ
イル3の表面の色も変色する。
第3図は測色計11によりコイルエンド3aでコイル3の
表面の色を測定している状態を示している。この第3図
に示すように、測色計11のセンサヘッド12をコイルエン
ド3aの前記無付着部分10に対向させて、そのセンサヘッ
ド12から無付着部分10を通してコイル3の表面に光を照
射し、そのコイル3の表面からの反射光を受け、その反
射光を光の三原色に分解して測定される。この測定値
は、この場合、CIE(国際照明委員会)1976(L
)UCS(均等色空間)の座標において測定した色が
どの位置にあるかを測定するもので、L,a,bの記
号で表わされる。
ここで、上述したコイル3と同じ種類のコイルを用い
て、これを160℃,180℃,及び200℃の高温度下に長時間
放置し、これを定期的に取出して上述した測色計により
の値を測定する実験を行ない、第4図に示すように
この測定値と加熱時間との関係を表わした特性線図を予
め求めておく。
そして、前記無付着部分10におけるコイル3の表面の
色を測色計11により測定し、Lが例えば40であったと
すると、第4図においてそのLが40の線と(破線で示
す)各特性線との交点により各実験温度における加熱時
間t1,t2,t3を求めることができる。
一方、一般に有機材料の熱劣化時間と雰囲気温度との
関係は、いわゆるアレニウス式にのると言われており、
次式に示すように、熱劣化時間tの対数と、雰囲気温度
の絶対温度Tの逆数とが比例することが知られている。
log t=A−(E/R)×(1/T) ここで、t:熱劣化時間、A,E,R:夫々定数、T:絶対温度
を示す。
従って、上述のようにして求めた加熱時間(熱劣化時
間)t1,t2,t3の値と実験温度の値とを第5図に示すよう
にプロットすることにより、直線関係が得られる。
そして、この第5図において、前記モータの運転時に
おけるコイル3の通常温度が例えば80℃とすると、その
コイル3は、モータが約2.85×105時間使用されている
ことに相当する程度劣化していると判断でき、これに基
きモータの交換時期を決定できる。
このような第1実施例によれば、ワニス処理されるコ
イル3の表面の色を測色計11にて測定し、この測定結果
に基きコイル3の劣化度合を診断することができるか
ら、その診断を破壊試験等を行うことなくコイル3ごと
に容易に行うことができ、しかもこの診断は短時間で且
つ安価に行うことができる。
上記した第1実施例では、コイル3の使用ワイヤがホ
ルマール線の場合を例示したが、例えばコイル3の使用
ワイヤがホルマール線よりも耐熱性が高いポリエステル
系ワイヤを使用した実施例を第6図及び第7図に示す。
この場合も、前記実施例と同様に、ポリエステル系ワイ
ヤからなるコイルを160℃,180℃及び200℃の温度下に長
時間放置し、これを定期的に取出して測色計によりL
の値を測定する実験を行ない、この測定値と加熱時間と
の関係を表わした特性線図(第6図)を予め求めてお
く。そして、診断するコイル3の表面の色を測色計11に
て測定し、そのLの測定値(例えば40)に基き各実験
温度における加熱時間を求めることができる。次に、こ
の求めた加熱時間と実験温度とに基き第7図に示すよう
にプロットする。そして、診断するコイル3を使用した
モータの運転時におけるコイル3の通常温度が例えば12
0℃であったとすると、そのコイル3は、モータが約6
×104時間使用されていることに相当する程度劣化して
いると判断できる。
尚、上記した実施例では、耐熱性テープ8は、ワニス
処理後におけるモータ組立て前に剥がすようにしたが、
測色計11により測定する直前に剥がすようにしても良
く、又、ワニス9の無付着部分10を設けるには、耐熱性
テープ8を貼付けることに代えて、ワニス処理前にコイ
ル3の表面の一部に例えばストリップペイントのような
塗料を塗布しておき、ワニス処理後にその塗料を剥がす
ことによって無付着部分10を設けるようにしても良い。
次に本発明の第2実施例につき第8図乃至第10図を参
照して説明する。この第2実施例は、例えば電磁接触器
において外周に外装テープが巻装されるコイルの劣化度
合を診断する方法である。
まず第8図において、13は電磁接触器の電磁石に用い
られるスプールで、これの外周にコイル14が巻回されて
おり、更にコイル14の外周にはこのコイル14を保護する
ための外装テープ15が巻装されている。この外装テープ
15は、例えばポリエステルテープからなり、これには第
9図に示すように粘着剤を塗布した不透明部16と、粘着
剤を塗布しない透明部17とが設けられていて、この外装
テープ15をコイル14の外周に巻装した第8図の状態で透
明部17を通してコイル14の表面が見えるようになってい
る。
而して、このように構成したコイル14が電磁接触器に
組込まれ、その使用によりコイル14は熱の影響で劣化
し、この劣化に伴いコイル14の表面の色も変色する。
そこで、第1実施例で使用したと同様の測色計11を用
い、第10図に示すように測色計11のセンサヘッド12を外
装テープ15における透明部17に対向させて、そのセンサ
ヘッド12から透明部17を通してコイル14の表面に光を照
射し、そのコイル14からの反射光を受け、その光により
コイル14表面の色を測定する。その測定によるLの値
を、第1実施例と同様にして、予め実験により求めたL
と加熱時間との関係の特性線図(第4図参照)にあて
はめて加熱時間t1,t2,t3を求める。そして、この求めた
加熱時間(熱劣化時間)と実験温度に基き第5図と同様
にプロットし、診断するコイル14を使用した電磁接触器
の使用時におけるコイル14の通常温度を第5図にあては
めることにより、そのコイル14の劣化度合を診断するこ
とができる。
尚、上記した第2実施例では、外装テープ15は粘着剤
を塗布した不透明部16と粘着剤を塗布しない透明部17と
を有するように形成したが、例えば外装テープ15全体を
粘着剤を塗布しない透明部17で形成し、この外装テープ
15の巻初めと巻終わりとを別途の粘着テープで固定する
ようにしても良い。又、外装テープ15の材質はポリエス
テルテープに限られず、透明性及び耐熱性を有したもの
であれば別の材質のものでも良い。
次に本発明の第3実施例につき第11図乃至第16図を参
照して説明する。この第3実施例は、熱により劣化する
一般のコイルの劣化度合を診断する場合に適用できる。
まず第11図及び第12図において、18は検出シートで、
これは、例えばポリエステルフィルムからなる矩形状の
フィルム19の一方の面の中央部に、熱により変色する例
えばワニス又は塗料からなる変色層20を設け、この変色
層20の外周囲部に粘着剤21を塗布して構成されている。
この場合、変色層20に用いるものとしては、ワニスの場
合には例えばマグネットワイヤに一般に使用されるポリ
ビニールホルマールやポリウレタン等のワニス、或いは
アルキッド系のワニスが好ましい。又、塗料の場合には
エポキシ系塗料やポリエステル系塗料が好ましい。尚、
充填剤が入ったもの、或いは酸化重合タイプの塗料は測
色に対して悪影響を与えたり、劣化温度が高いために適
さない。一方、フィルム19に用いるものとしては、接着
性を上げるためと剥離時に損傷を受けないために厚さは
0.025mm乃至0.05mmとし、普通のポリエステルフィルム
(例えばルミラー)が好ましく、耐熱ルミラー(オリゴ
マーを減らし耐熱性を向上させたもの)は、熱履歴のピ
ークが生じ難いため適さない。
而して、第13図に示すように上述した検出シート18
を、診断するコイル例えばモータのコイル22の表面に貼
付け、この状態のままモータの通常運転を行う。このモ
ータの運転に伴いコイル22は熱の影響で劣化し、これに
伴い変色層20の色が変色すると共にフィルム19も劣化す
る。
ここで、そのコイル22の劣化度合を診断する手順を第
14図に示す。上述したように、コイル22に検出シート18
を貼付けたままでモータの運転を行ない、そしてコイル
22の劣化診断が必要となった時点で、検出シート18をコ
イル22から剥がし取る。
そして、まず検出シート18の変色層20の色を第1実施
例と同様の測色計11により測定する。その測定によるL
の測定値を、第1実施例と同様に予め実験により求め
たLと加熱時間との関係の特性線図(第4図参照)に
あてはめて加熱時間t1,t2,t3を求め、この加熱時間(熱
劣化時間)と実験温度に基き第5図と同様にして第15図
に示すようにプロットする。一方、検出シート18におけ
るフィルム19の熱履歴を図示しない示差走査熱量計によ
り測定し、そのフィルム19の熱履歴のピークから検出シ
ート18が晒された温度、従ってコイル22が晒された温度
を求めることができる。この熱履歴によって求めた使用
推定温度を第15図にあてはめて使用推定時間を求める。
これにより、コイル22の使用推定時間と使用推定温度と
を求めることができる。
一方、コイル22と同じ材料の耐熱寿命試験を予め行っ
て、第16図に示すように使用温度の絶対温度の逆数と使
用時間(寿命)との関係(寿命特性線)を求めておき、
この第16図に上述したコイル22の使用推定時間と使用推
定温度とに基きプロットする。このフロットした点と寿
命特性線との差を求めることにより、コイル22の残りの
寿命、即ち余寿命を求めることができる。
従って、このように検出シート18の変色層20の色を測
定すると共に、その検出シート18のフィルム19の熱履歴
を測定し、これら両測定結果に基きコイル22の劣化度合
を診断することにより、その劣化診断を一層正確に行う
ことができる。
尚、上記した第3実施例では、例えば検出シート18を
貼ったままで変色層20の色を随時測定して劣化度合のお
およその診断をし、正確な診断が必要となった時に検出
シート18を剥がして上述した診断を行うようにすること
もできる。
又、上記実施例では、変色層20及び粘着剤21を検出シ
ート18におけるフィルム19の同一の面に設けたが、変色
層20を粘着剤21とは反対側の面に設けるようにしても良
く、更に、検出シート18としてはフィルム19に変色層20
のみを設けた構成とし、この検出シート18を、粘着剤を
塗布した別のフィルムで押えることにより診断するコイ
ル22の表面に貼付けるようにしても良い。
[発明の効果] 以上の記述にて明らかなように本発明によれば次のよ
うな効果を得ることができる。
請求項1の方法によれば、モータ等の回転電機におい
てワニス処理されるコイルの場合に、そのコイルの表面
の一部にワニスの無付着部分を設け、その無付着部分を
通してコイル表面の色を測色計にて測定することに基き
コイルの劣化度合を診断するようにしたから、ワニス処
理されるコイルの劣化診断を破壊試験等を行うことなく
コイルごとに容易に行うことができ、しかも短時間で且
つ安価に行うことができる。
又、請求項2の方法によれば、電磁接触器等において
外周に外装テープが巻装されるコイルの場合に、その外
装テープの少なくとも一部に透明部を設け、その透明部
を通してコイル表面の色を測色計にて測定することに基
きコイルの劣化度合を診断するようにしたから、外装テ
ープが巻装されるコイルの劣化診断を、請求項1の場合
と同様に破壊試験等を行うことなくコイルごとに容易に
行うことができ、しかも短時間で且つ安価に行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明の第1実施例を示し、第1図
はモータのコイル部分の斜視図、第2図は要部の拡大断
面図、第3図は測色計によりコイル表面の色を測定して
いる状態を示す断面図、第4図は測色計による測定値L
と加熱時間との関係を表わした特性線図、第5図はコ
イルの使用推定時間を求める図であり、又、第6図及び
第7図は第1実施例のコイルとは異なる材質のコイルを
使用した実施例を示す第4図及び第5図相当図である。
そして、第8図乃至第10図は本発明の第2実施例を示
し、第8図は外装テープを巻装したコイルの側面図、第
9図は外装テープの部分平面図、第10図は測色計により
コイル表面の色を測定している状態を示す断面図であ
る。更に第1図乃至第16図は本発明の第3実施例を示
し、第11図は検出シートの平面図、第12図は第11図中XI
I−XII線に沿う断面図、第13図は検出シートをコイルに
貼付けた状態の断面図、第14図は診断手順を示した図、
第15図は第5図相当図、第16図はコイルの寿命を求める
図である。 図面中、3はコイル、8は耐熱性テープ、9はワニス、
10はワニスの無付着部分、11は測色計、12はセンサヘッ
ド、14はコイル、15は外装テープ、17は透明部、18は検
出シート、19はフィルム、20は変色層、21は粘着剤、22
はコイルを示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワニス処理されるコイルの表面の一部にワ
    ニスの無付着部分を設け、その無付着部分を通して前記
    コイル表面の色を測色計にて測定することに基きそのコ
    イルの劣化度合を診断することを特徴とするコイルの劣
    化診断方法。
  2. 【請求項2】外周に外装テープが巻装されるコイルにお
    けるその外装テープの少なくとも一部に透明部を設け、
    その透明部を通して前記コイル表面の色を測色計にて測
    定することに基きそのコイルの劣化度合を診断すること
    を特徴とするコイルの劣化診断方法。
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