JP3738775B2

JP3738775B2 - コイルの絶縁被覆検査方法および装置

Info

Publication number: JP3738775B2
Application number: JP2004231531A
Authority: JP
Inventors: 昌弘山田; 正中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2021-06-01
Also published as: JP2004317525A

Description

本発明は、コイルの絶縁状態を検査するコイルの絶縁被覆検査方法および装置に関する。

従来、コイル表面の絶縁層の劣化を検査する方法として、例えば下記特許文献１に記載されたものがある。この公報記載のものは、固定用の粘着テープ上に固定した水素イオン濃度試験紙に純水を含ませ、この濃度試験紙をコイル表面に所定時間（約２０秒間）押し付ける。水素イオン濃度試験紙に含ませた純水中にはコイル表面の付着物が溶解し、この付着物の酸性度に応じて水素イオン濃度試験紙が変色する。これにより、コイル表面の絶縁劣化を検査する。
特開２０００−１５５１５０号公報

しかしながら、水素イオン濃度試験紙を使用する方法では、その試験紙を劣化が発生すると思われる部位に押し付けてその特定部位の検査を行うものであることから、コイル全体の検査が一度にできず、特にコイル内部については検査が不可能であり、実用的ではない。

そこで、本発明は、コイル全体の検査を一度に可能として実用的な検査をできるようにすることを目的としている。

本発明は、導電性を備えた溶剤中に、基準値計測用電極および他の電極を浸し、この基準値計測用電極と前記他の電極との間に、前記溶剤中に浸した絶縁被覆されたコイルと漏れ電流計測用電極との間に印加した電圧と同電圧を印加し、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記基準値計測用電極と前記他の電極との間の漏れ電流とにより、前記コイルの絶縁性を検査することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、コイルと漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、基準値計測用電極と他の電極との間の漏れ電流とにより、コイルの絶縁性を検査するようにしたので、コイル全体の絶縁検査を可能とし、また基準値計測用電極を使用することで、溶剤そのものの導電率の変化による計測誤差を防止することができ、実用的な検査を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の実施の一形態を示すコイルの絶縁被覆検査装置の全体構成図である。内部が密閉された圧力容器１内には、後述するコイル７に対して腐食性がなく電子装置の洗浄に用いられるフッ素系不活性液体に、導電性を備えたイソピロピルアルコール（ＩＰＡ）を７％混合した溶剤３が収容されている。

圧力容器１の上部開口は、蓋５により密閉され、この蓋５に装着されたバルブ６を通して溶剤３が圧力容器１内に入れられる。この溶剤３中に絶縁被覆されたコイル７と漏れ電流計測用電極（以下、単に電極と呼ぶ）９とが浸されるとともに、基準値計測用電極としての第２の電極１１および第３の電極１３も浸されている。これら各電極１１および１３のうちいずれか一方が他の電極を構成しており、ここでは第３の電極１３を他の電極とする。

コイル７の端部をハーメチックシールを通じて電気的に取り出したリード線１５が、蓋５に装着した接続端子１７の下端に接続され、電極９の上端に接続したリード線１９は蓋５に装着した接続端子２１の下端に接続されている。そして、接続端子１７の上端はリード線２３を介して電圧印加手段としての直流電源２５の正極に接続され、接続端子２１の上端はリード線２７を介して電流検出手段としての電流計２９に接続されている。直流電源２５の負極と電流計２９とはリード線３１で接続されている。

第２，第３の各電極１１，１３は、リード線３３，３５を介し、蓋５に装着されている接続端子３７，３９の下端にそれぞれ接続され、接続端子３７，３９の上端は、リード線４１，４３を介して電圧印加手段としての直流電源４５の正極，電流検出手段としての電流計４７にそれぞれ接続されている。直流電源４５の負極と電流計４７とはリード線４９により接続されている。

圧力容器１の底部には、圧力容器１内の溶剤３を排出するためのバルブ５１が設けられている。また、真空ポンプ５３に接続され途中にバルブ５５を備えた配管５７は、蓋５を通して圧力容器１内に連通している。さらに、蓋５には、圧力容器１内の真空度を計測する真空計５９に接続された検出端子６１が取り付けられている。

次に作用を説明する。溶剤３が入れられた圧力容器１内に、開放したバルブ６から図示しないコンプレッサにより空気を供給して圧力容器１内の圧力を高める。このとき、バルブ５１，５５は閉じておき、圧力を高めた後は、バルブ６も閉じる。これにより溶剤３中に浸されているコイル７は、溶剤３が内部まで確実に浸透する。

この状態で、直流電源２５により、コイル７と電極９との間に、１００Ｖ程度の電圧を印加するとともに、直流電源４５により、第２の電極１１と第３の電極１３との間にも同等の電圧を印加する。電圧印加後、電流計２９で、コイル７と電極９との間の漏れ電流の値Ａ1を、電流計４７で第２の電極１１と第３の電極１３との間の漏れ電流の値Ａ２を、それぞれ読み取る。

そして、上記各読み取った電流値Ａ１，Ａ２と印加電圧値とから、それぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２を求め、その差Ｒ１−Ｒ２をコイル７の絶縁抵抗値とする。この絶縁抵抗値が小さいほど、コイル７からの漏れ電流が多くなり、絶縁不良が生じていることになる。

溶剤３の導電率は、溶剤３に含まれるＩＰＡの濃度で変化し、この濃度は、ＩＰＡの蒸発などにより変化する。このため、溶剤３の電気抵抗も経時変化するので、コイル７の絶縁抵抗値を求める際に、第２，第３の電極１１，１３を用いて計測した溶剤３の抵抗値Ｒ２をＲ１から差し引くことで、溶剤３そのものの導電率の変化による計測誤差を防止することができる。

検査終了後は、バルブ５１を開放して溶剤３を圧力容器１から抜き取り、さらに、バルブ５５を開放して真空ポンプ５３により圧力容器１内を真空状態とする。これにより、コイル７の内部に浸透した溶剤３を確実に蒸発させて除去することができる。なお、圧力容器１内は真空とせず、単に減圧するだけでも構わないが、減圧値は真空に近いほど溶剤の沸点が低くなるから、より早く溶剤を蒸発させて除去することができる。

上記したコイルの絶縁被覆検査装置を用いた検査方法によれば、溶剤３中にコイル７を浸しているので、コイル７の全体を一度に検査できる上、溶剤３としてイソピロピルアルコールを７％混合したフッ素系不活性液体を使用しているので、コイル７の腐食が回避されて検査後のコイル７の品質悪化が防止される。

表１は、溶剤として、フッ素系不活性液体１００％とした例（１）、フッ素系不活性液体にＩＰＡを７％混合した上記実施形態での溶剤３とした例（２）、エタノール１００％とした例（３）、水（水道水）１００％とした例（４）において、コイル７が良品の場合と不良品の場合とを、図２に示す実験装置で漏れ電流による抵抗を測定した結果である。図２中で１０１は容器、１０３は溶剤、１０５はエナメル銅線、１０７は電極、１０９は抵抗計である。

これによれば、（１）は、導電性の溶剤を含んでいないので絶縁抵抗が大となって良否の判別ができず（ＮＧ）、（２）は抵抗大であるが導電性を備えたＩＰＡを含んでいるので良否の判別は可能（ＯＫ）、（３）は良否の判別可能（ＯＫ）であるが引火性があるので問題（ＮＧ）、（４）は良否の判別可能であるが（ＯＫ）乾燥性悪く、製品の腐食も発生する（ＮＧ）。これらの結果により、総合判断として、上記した実施形態で用いた（２）の例、すなわちフッ素系不活性液体にＩＰＡを７％混合した溶剤が製品の腐食を発生させることなく、安全に良品、不良品の判別を行うことができる。

なお、溶剤中のＩＰＡの割合が７％を越えると、溶剤の抵抗値が下がり、コイルの絶縁抵抗計測には都合がよいが、労働安全衛生法の規制対象となるので、ＩＰＡの割合は７％としてある。もちろん、ＩＰＡの割合は、７％を多少下回っても構わない。

また、図１の実施形態では、電流計２９，４７で電流値をそれぞれ測定してから各抵抗値を求めているが、電流計２９，４７に代えて、図２の実験装置で示してある抵抗（オーム）計などで、抵抗値を直接読み取るようにしてもよい。

図３は、この発明の他の実施形態を示すコイルの絶縁被覆検査装置の全体構成図である。この実施形態は、圧力容器６３を円筒形状の円筒容器とし、圧力容器６３の円筒部６５自体を、導電性材料で構成して漏れ電流計測用電極（以下、単に電極と呼ぶ）としたものである。円筒部６５の上下の開口部を覆う蓋部材となる上板６７および底板６９は、いずれも絶縁材料で構成してある。上記した圧力容器６３の円筒部６５自体は他の電極を構成している。

そして、圧力容器６３内には、前記図１の実施形態で使用した溶剤３と同様な溶剤７１が収容されている。この溶剤７１は、タンク７３内に収容されたものが、配管７５に設けた液送ポンプ７７およびバルブ７９を通して圧力容器６３に供給される。上記した圧力容器６３の底部（底板６９）とタンク７３とは、バルブ８１を備えた配管８３により接続されている。

圧力容器６３に収容された溶剤７１中には、コイル８５および基準値計測用電極８７がそれぞれ浸され、コイル８５は円筒部６５の中心位置に、基準値計測用電極８７は円筒部６５の内壁近傍に、それぞれ配置されている。

コイル８５の端部をハーメチックシールを通じて電気的に取り出したリード線８９が、円筒部６５に装着した接続端子９１の一端に接続され、接続端子９１の円筒部６５の外部における他端は、リード線９３の一端に接続されている。リード線９３には、接続端子９１側から順に電流検出手段としての電流計９５および電圧印加手段としての直流電源９７がそれぞれ接続され、リード線９３の他端は、電極となっている円筒部６５に接続されている。

基準値計測用電極８７の上端に接続したリード線９９は、円筒部６５に装着した接続端子１１１の一端に接続され、接続端子１１１の円筒部６５の外部における他端は、リード線１１３の一端に接続されている。リード線１１３の途中には、電流検出手段としての電流計１１５が介装され、リード線１１３の他端は、電流計９５と直流電源９７との間のリード線９３に接続されている。

また、真空ポンプ１１７に一端が接続され途中にバルブ１１９を備えた配管１２１の他端は、円筒部６５を通して圧力容器６３内の溶剤７１の液面より上部の空間に連通している。さらに図示しないコンプレッサに接続されて途中にレギュレータ１２３およびバルブ１２５を備えた配管１２７も、円筒部６５を通して圧力容器６３内に連通している。

次に作用を説明する。まず、液送ポンプ７７により、開放したバルブ７９を通してタンク７３内の溶剤が圧力容器６３内に所定量供給される。この状態で、圧力容器６３内に、開放したバルブ１２５から図示しないコンプレッサにより空気を供給して圧力容器６３内の圧力を高める。このとき、バルブ７９，８１，１１９は閉じておき、圧力を高めた後は、バルブ１２５も閉じる。これにより溶剤７１中に浸されているコイル８５は、溶剤７１が内部まで確実に浸透する。

この状態で、直流電源９７により、コイル８５と電極となっている円筒部６５との間および、基準値計測用電極８７と円筒部６５との間に、それぞれ１００Ｖ程度の電圧を印加する。電圧印加後、電流計９５で、コイル８５と円筒部６５との間の漏れ電流の値Ａ１を、電流計１１５で基準値計測用電極８７と円筒部６５との間の漏れ電流の値Ａ２を、それぞれ読み取る。

そして、上記各読み取った電流値Ａ１，Ａ２と印加電圧値とから、それぞれの抵抗値Ｒ１，Ｒ２を求め、その差Ｒ１−Ｒ２をコイル８５の絶縁抵抗値とする。

この絶縁抵抗値が小さいほど、コイル８５からの漏れ電流が多くなり、絶縁不良が生じていることになる。

溶剤７１の導電率は、溶剤７１に含まれるＩＰＡの濃度で変化し、この濃度は、ＩＰＡの蒸発などにより変化する。このため、溶剤７１の電気抵抗も経時変化するので、コイル８５の絶縁抵抗値を求める際に、基準値計測用電極８７を用いて計測した溶剤７１の抵抗値Ｒ２をＲ１から差し引くことで、溶剤７１そのものの導電率の変化による計測誤差を防止することができる。

検査終了後は、バルブ８１を開放して溶剤７１を圧力容器６３から抜き取り、さらに、バルブ１１９を開放して真空ポンプ１１７により圧力容器６３内を真空状態とする。これにより、コイル８５の内部に浸透した溶剤７１を確実に蒸発させて除去することができる。なお、圧力容器６３内は真空とせず、単に減圧するだけでも構わないが、減圧値は真空に近いほど溶剤の沸点が低くなるから、より早く溶剤を蒸発させて除去することができる。

上記図３に示したコイルの絶縁被覆検査装置を用いた検査方法によれば、図１に示した実施形態と同様な効果を有する他、以下に示す効果を備えている。すなわち、この実施形態では、コイル８５の周囲を囲むように電極となる円筒部６５が配置されているため、コイル８５に発生する傷の位置が異なる場合に、その傷から所定方向に周囲の電極のある位置に対して近づいたとすると、その電極位置に対しコイル８５を中心として逆方向の周囲の電極のある位置に対しては遠ざかることになり、トータル的には傷と周囲の電極との距離の総計が大きく変化しないことになる。

このため、コイル８５に発生する傷の位置が周方向に沿って異なる場合であっても、同程度の傷であれば漏れ電流値も大きく変化せず、安定した計測を行うことができる。

図４は、円筒容器２０１内に、溶剤７１を入れ、溶剤７１中で傷の付いたエナメル銅線２０５を矢印Ａで示す上下および矢印Ｂで示す横にそれぞれ移動させたときの絶縁抵抗値を、抵抗計２０７にて計測するための実験装置である。

表２は、エナメル銅線２０５の下端を溶剤７１の液面から深さ２０ｍｍ〜１８０ｍｍまで２０ｍｍ毎に、矢印Ａ方向に順次下降させた状態での抵抗値を示し、図５は、それを図表化したものである。これによれば、エナメル銅線２０５の傷の位置が、円筒容器２０１内にて上下方向位置が変化しても、抵抗値変化はほとんど見られないことがわかる。

表３は、エナメル銅線２０５を、深さ５１ｍｍ、１００ｍｍおよび１５０ｍｍにそれぞれ下降させた状態で、中心位置から横方向（矢印Ｂ方向）に１２０ｍｍまで２０ｍｍ毎に移動させた状態での抵抗値を示し、図６は、深さ５１ｍｍでの抵抗値変化を図表化したものである。これによれば、エナメル銅線２０５の傷の位置が、円筒容器２０１内にて横方向（半径方向）位置が変化しても、抵抗値の大きな変化が見られないことがわかる。

なお、上記図３の実施形態では、圧力容器６３の円筒部６５そのものを導電性材料で構成して電極とすることで、電極専用の部材が不要となり、その分部品点数が少なくて済み、コスト低下を図ることができるが、円筒部６５を導電性材料で構成せず、その内面に電極となる部材を別途設ける構成としても構わない。

また、図１の実施形態では、基準値計測用電極として第２の電極１１および第３の電極１３の二つ設けているが、図３の実施形態のように、一つの直流電源９７に対して電流計９５，１１５を互いに並列接続して一つの基準値計測用電極８７を備える構成と同様な回路構成とすることで、基準値計測用電極を一つとすることもできる。逆に、図３の実施形態においては、図１の実施形態のように、直流電源を二つ設けて基準値計測用電極を二つ設ける回路構成としても構わない。

本発明によれば、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記基準値計測用電極と前記他の電極との間の漏れ電流との差により、前記コイルの絶縁性を検査するようにしたため、コイル全体の絶縁検査を可能とし、また基準値計測用電極を使用することで、溶剤そのものの導電率の変化による計測誤差を防止することができ、実用的な検査を行うことができる。

導電性を備えた溶剤中に、二つの基準値計測用電極を浸し、この二つの基準値計測用電極相互間に、コイルと漏れ電流計測用電極との間に印加した電圧と同電圧を印加し、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記二つの基準値計測用電極相互間の漏れ電流とにより、前記コイルの絶縁性を検査するようにしたため、溶剤そのものの導電率の変化による計測誤差を防止することができる。

また、導電性を備えた溶剤中に、基準値計測用電極を浸し、この基準値計測用電極と漏れ電流計測用電極との間に、コイルと漏れ電流計測用電極との間に印加した電圧と同電圧を印加し、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記基準値計測用電極と前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流とにより、前記コイルの絶縁性を検査するようにしたため、溶剤そのものの導電率の変化による計測誤差を防止することができる。

前記溶剤は、前記コイルに対して腐食性がないので、検査後のコイルの品質劣化を回避することができる。

前記溶剤として、フッ素系不活性液体を使用することで、コイルの腐食を防止でき、またフッ素系不活性液体にアルコール系溶剤を混合することで、導電性を持たせることができる。

前記アルコール系溶剤として、イソプロピルアルコールを使用することで、導電性を持たせることができる。

本発明の一実施形態を示すコイルの絶縁被覆検査装置の全体構成図である。各種溶剤による抵抗値検査を行った実験装置の概略図である。本発明の他の実施形態を示すコイルの絶縁被覆検査装置の全体構成図である。図３の実施形態でのコイル傷の位置変化による抵抗値変化を計測するための実験装置の概略図である。図４の実験装置におけるコイル傷の上下方向位置に対する絶縁抵抗値変化特性図である。図４の実験装置におけるコイル傷の横方向位置に対する絶縁抵抗値変化特性図である。

符号の説明

３，７１溶剤
７，８５コイル
９漏れ電流計測用電極
１１第２の電極（基準値計測用電極）
１３第３の電極（基準値計測用電極，他の電極）
２５，４５，９７直流電源（電圧印加手段）
２９，４７，９５電流計（電流検出手段）
６５円筒部（漏れ電流計測電極，他の電極）

Claims

導電性を備えた溶剤中に、基準値計測用電極および他の電極を浸し、この基準値計測用電極と前記他の電極との間に、前記溶剤中に浸した絶縁被覆されたコイルと漏れ電流計測用電極との間に印加した電圧と同電圧を印加し、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記基準値計測用電極と前記他の電極との間の漏れ電流とにより、前記コイルの絶縁性を検査することを特徴とするコイルの絶縁被覆検査方法。
前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記基準値計測用電極と前記他の電極との間の漏れ電流との差により、前記コイルの絶縁性を検査することを特徴とする請求項１に記載のコイルの絶縁被覆検査方法。
前記他の電極は、前記基準値計測用電極とは別の基準値計測用電極であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルの絶縁被覆検査方法。
前記他の電極は、前記コイルとの間に電圧を印加する前記漏れ電流計測用電極であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイルの絶縁被覆検査方法。
前記溶剤は、前記コイルに対して腐食性がないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコイルの絶縁被覆検査方法。
前記溶剤は、フッ素系不活性液体にアルコール系溶剤を混合したものであることを特徴とする請求項５に記載のコイルの絶縁被覆検査方法。
前記アルコール系溶剤は、イソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項６に載のコイルの絶縁被覆検査方法。
導電性を備えた溶剤と、この溶剤中に配置され、前記溶剤中に浸した絶縁被覆されたコイルとの間に電圧が印加される漏れ電流計測用電極と、前記溶剤中に浸した他の電極との間に電圧が印加されて溶剤中に浸した基準値計測用電極と、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間および、前記基準値用電極と前記他の電極との間にそれぞれ電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流および、前記基準値計測用電極と前記他の電極との間の漏れ電流により、前記コイルの絶縁性を検査することを特徴とするコイルの絶縁被覆検査装置。
前記コイルと前記漏れ電流計測用電極との間の漏れ電流と、前記基準値計測用電極と前記他の電極との間の漏れ電流との差により、前記コイルの絶縁性を検査することを特徴とする請求項８に記載のコイルの絶縁被覆検査装置。
前記他の電極は、前記基準値計測用電極とは別の基準値計測用電極であることを特徴とする請求項８または９に記載のコイルの絶縁被覆検査装置。
前記他の電極は、前記コイルとの間に電圧を印加する前記漏れ電流計測用電極であることを特徴とする請求項８または９に記載のコイルの絶縁被覆検査装置。
前記溶剤は、前記コイルに対して腐食性がないことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載のコイルの絶縁被覆検査装置。
前記溶剤は、フッ素系不活性液体にアルコール系溶剤を混合したものであることを特徴とする請求項１２に記載のコイルの絶縁被覆検査装置。
前記アルコール系溶剤は、イソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項１３に記載のコイルの絶縁被覆検査装置。