JP5353324B2 - 絶縁検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータなどの巻線として用いられる導線の絶縁性能を検査する絶縁検査装置に関するものである。

従来、例えば絶縁材（コイルボビンなど）、巻線としての導線やこの導線を巻回したコイル単体、その他の構成部品の絶縁性能を検査するための絶縁検査装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１のものでは、環状のステータコアが放射線状に配置された複数のティースを有しており、このステータコアの各ティースを絶縁材で覆った状態、つまりコイル（導線）を巻く前の状態の絶縁材間の絶縁性能を検査している。

具体的には、各絶縁材間の開口にこの開口形状と略相似形状のコイル側電極を挿入し、ステータコアの外側に絶縁検査装置のピン形状のコア側電極を当接させて、両電極間に所定の電圧を印加して絶縁材間の絶縁性能の検査を行う。

特表２００４−２３３１８２号公報

上記した特許文献１の場合、一般的に、絶縁材（主にボビン）にコイルを巻回してこれをステータコアのティースに取り付ける。

従来の絶縁検査には導線を巻き付ける前のボビン単体の絶縁性能の検査を行うようになっていたので、ボビンに導線が巻き付けられた状態あるいはこのボビンがステータコアに挿入された状態ではボビンの導線の傷を検出することが難しく、絶縁不良の検出精度が低下してしまう問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、絶縁材に導線を巻き付ける際に導線の傷を確実に検出できる絶縁検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の絶縁検査装置は、導線が巻きつけられたボビンと、該ボビンを回転自在に保持するボビン保持治具と、該ボビンから引き出した導線を被巻線部材に巻線する巻線手段と、該ボビンと巻線手段との間に介在され前記被巻線部材に前記導線が整列された状態に巻線されるように調整する整列部とを備えた巻線装置の絶縁検査装置となっている。
この絶縁検査装置において、前記ボビンと前記整列部との間に前記ボビンからの導線に当接して引張状態を維持するとともにこの導線方向をガイドするガイドローラを設けている。
前記整列部と前記ボビンの導線の一端とを電気的に接続して、前記整列部と前記導線の一端との間の導通状態を検出し、該ガイドローラと前記導線の一端との間を電気的に接続して、その導通状態を検出して絶縁検査を行う。

本発明によれば、絶縁材に導線を巻き付ける際に導線の傷を検出でき、この結果、絶縁不良の検出精度が向上させることができる。
加えて、整列部とガイドローラとにより、２重に絶縁検査を行うため、より確実に導線の傷を検出することができる。

本発明に係る絶縁検出装置を示す模式図である。 （ａ）図１の背面側からみた図であり、図１の各部材に接続した絶縁検査用の回路を示す図である。（ｂ）図１の各部材に接続した絶縁検査用の回路を示す図である。（ｃ）ノズルを示す斜視図である。（ｄ）検査対象である導線を示す斜視図である。（ｅ）傷が形成された導線部分を示す斜視図である。 （ａ）図１のテンション及びガイドローラ部のガイドローラの断面を示す図である。（ｂ）図１のテンション及びガイドローラ部のガイドローラの断面を示す図である。 実施例の他の例のガイドローラおよびガイドされる導線の断面を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。

図１および図２に示すように、巻線装置１００は、電気自動車のモータジェネレータに用いられるステータコア（不図示）に、絶縁被覆１３Ｘされた導線１３を巻きつける装置であり、導線１３が巻回されたボビン体１４Ａを有する電線ボビン部１４と、このボビン体１４Ａから引き出した導線１３の引張状態を維持して導線１３の引き出し方向をガイドするテンション及びガイドローラ部１２と、テンション及びガイドローラ部１２からの導線１３を被巻線部材であるステータコアに巻線する巻線部（巻線手段）１０と、このステータコアに導線１３を整列して巻線させるためのノズル部（整列部）１１と、を有している。

１００Ａは、巻線装置１００の本体筐体であり、その側壁には導線１３を本体筐体１００Ａから外部へ引き出すための開口部１００Ａａが形成されており、その内部には、電線ボビン部１４、導線１３をガイドするガイドローラ１２Ａ，１２Ｂ，１５Ａ，１５Ｂおよび各ガイドローラ１２Ａ，１２Ｂ，１５Ａ，１５Ｂを支持する図示しない支持部材が設けられている。

１６は、テンション及びガイドローラ部１２とノズル部１１との間に配置されこの間の導線１３の引張状態を保つ為の別の支持部材である。

図２に示すように、絶縁検査装置１０１は、導線１３に所定の電圧を印加して導線１３に流れた電流を取得する、つまり導線１３の導電状態を検出するものであり、導線１３に検査用の電圧を印加するための電源１７と、電圧を印加した際の電流を測定する電流計１８と、検査対象と電源１７などを接続し電圧を印加するための検査線１０１Ａと、検査線１０１Ａの先端に設けられ絶縁検査対象に取り付けられる正極端子１０１Ｐおよび負極端子１０１Ｍと、電流計１８の測定値に基づいて絶縁破壊が起こっているか判断する判断手段１９と、電流計１８の測定値や判断手段１９の判断結果を表示するための表示手段２０とを有している。
＜電線ボビン部１４＞
電線ボビン部１４は、ボビン体１４Ａを有し、ボビン体１４Ａは、円筒状の軸１４Ａａとフランジを有している。このボビン体１４Ａの軸１４Ａａには導線１３が積層巻回されている。このボビン体１４Ａは、例えば電線メーカーで巻線されたものである。

導線１３の一端１３ｓは、例えば、ボビン体１４Ａの軸１４Ａａに形成された孔１４Ａｂから引き出されており、その先端部分の絶縁被膜１３Ｘ（図２（ｄ）参照）は剥ぎ取られて内部の金属線１３Ｚが露出している。ここに導通検査装置の負極端子１０１Ｂが電気的に接続されている。

導線１３の巻き終わり１３ｅは、引張状態が維持された状態でガイドローラ１５Ａへと引き出されており、このガイドローラ１５Ａを介して、テンション及びガイドローラ部１２へと向かっている（図２において、ガイドローラ１５Ａ，１５Ｂは図示が省略されている。）
＜テンション及びガイドローラ部１２＞
テンション及びガイドローラ部１２は、導線１３をガイドする少なくとも２つのガイドローラ１２Ａ，１２Ｂを有している（図３参照）。

このガイドローラ１２Ａ，１２Ｂは、金属製であり、ボビン形状に形成され、各ガイドローラは、円柱状の軸部１２Ａｃ，１２Ｂｃと、この軸部１２Ａｃ，１２Ｂｃの両端に形成されたフランジ１２Ａａ，１２Ｂａとを有している。軸部１２Ａｃ，１２Ｂｃの外周面とフランジ１２Ａａ，１２Ｂａの裏面は導線１３に当接してガイドするガイド面となっている。

ガイドローラ１２Ａ，１２Ｂは、本体筐体１００Ａ内の図示しない支持部材に回転自在に支持されている。このうち、ガイドローラ１２Ｂを支持する支持部材（不図示）は本体筐体内１００Ａで左右（図１において）移動可能となっており、この移動により導線１３の引張度合いを調整するようになっている。

ガイドローラ１２Ａ，１２Ｂは、電線ボビン部１４より上方に設けられている。また、この電線ボビン部１４のボビン体１４Ａの軸方向に対して左右方向にずらして配置されており、この軸方向に対して直交する方向（高さ方向）でずらして配置されている。そして、両者は電線ボビン部１４のボビン体１４Ａからの導線１３を中継支持およびガイドしている。

具体的には、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ガイドローラ１２Ａにはボビン体１４Ａからの導線１３が時計回り（図２（ａ）において）に部分的に巻かれて支持され、ガイドローラ１２Ｂにはガイドローラ１２Ａからの導線１３が反時計回り（図２（ａ）において）に部分的に巻かれて支持されている。

そのため、ガイドローラ１２Ａでは、導線１３の上面１３Ｕ（図２（ｄ）参照）がガイドローラ１２Ａの軸部１２Ａｃに面接触するとともに導線１３の右側面１３Ｒ（図２（ｄ）参照）がガイドローラ１２Ａの一方のフランジ１２Ａａの裏面に面接触する。そして、このガイドローラ１２Ａにより導線１３の上下の面が反転する（図３参照）。

ガイドローラ１２Ｂでは、反転した導線１３の下面１３Ｂ（図２（ｄ）参照）がガイドローラ１２Ｂの軸部１２Ｂｃに面接触するとともに導線１３の左側面１３Ｌ（図２（ｄ）参照）がガイドローラ１２Ｂの他方のフランジ１２Ｂａの裏面に面接触する（図３参照）。

また、ガイドローラ１２Ａには、絶縁検査装置１０１の負極端子１０１Ｍが電気的に接続されている。ガイドローラ１２Ｂには、絶縁検査装置１０１の正極端子１０１Ｐが電気的に接続されている。

ガイドローラ１２Ａ，１２Ｂを経由した導線１３は、図１に示すように、別のガイドローラ１５Ｂおよび本体筺体１００Ａの開口部１００Ａａを介して支持部材１６にむかって本体筺体１００Ａ外へ引き出されている。
＜ノズル部１１＞
支持部材１６で支持され引張状態が維持された導線１３は、ノズル部１１を経由する。

このノズル部１１は、金属製であり、巻線装置１００の本体筐体１００Ａ外に設けられており、図２（ｃ）に示すように、直方体状に形成されている。

このノズル部１１の穴１１ａは、導線１３と同じ四角形状に形成され、図１に示すように、この穴１１ａからは巻線装置１０に向けて導線１３が引き出されている。ノズル部１１の穴１１ａの裏面は、導線１３の上下左右の４面全体にそれぞれ面接触している。

このノズル部１１には、例えば、その外表面に図示しない接続端子が形成されており、絶縁検査装置１０１の正極端子１０１Ｐが電気的に接続されている（不図示）。
＜導線１３＞
導線１３は、図２（ｄ）に示すように、導線１３と外表面の絶縁する絶縁被膜１３Ｘを有しており、両者を一体に断面した際の形状がノズル部１１の穴１１ａと同じ四角形となっている。
＜巻線部１０＞
巻線部１０は、少なくともステータコア（不図示）と、このステータコアに導線１３を巻線していく巻線制御手段（不図示）とを有している。ノズル部１１を経由させた導線１３を巻線部１０のステータコアへ巻きつけてカセットコイルを形成していく。

このカセットコイルは、例えば電気自動車などのモータジェネレータなどに用いられるものである。
＜絶縁検査装置による検査＞
絶縁検査装置１０１の電圧印加手段１７により電圧を印加し，電線ボビン部１４とガイドローラ１２Ａ，１２Ｂ間の導電状態または電線ボビン部１４とノズル部１１と間の導電状態を電流波形とともに検出する。

絶縁検査装置の正極端子１０１Ｐおよび負極端子１０１Ｍの設け方、配線は上記のものに限られない。また、切替スイッチを設けて被検査対象を選択できるようにしてもよい。
以下本発明の絶縁検査装置の作用効果を説明する。

絶縁検査装置１０１を稼動させて、巻線装置１００の巻線部１０により導線１３を巻線部１０のステータコアに巻線していくと、電線ボビン部１４に巻線された導線１３の絶縁皮膜１３Ｘに傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´がある場合（図２（ｅ）参照）、この傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´が形成された導線１３の部分が巻線動作によりテンション及びガイドローラ部１２に移動していく。

ガイドローラ１２Ａ，１２Ｂは、電線ボビン部１４より上方に設けられており、電線ボビン部１４のボビン体１４Ａの軸方向に対して左右方向にずらして配置されており、この軸方向に対して直交する方向でずらして配置されているので下記のような作用効果が得られる。

すなわち、テンション及びガイドローラ部１２のガイドローラ１２Ａでは導線１３の上面１３Ｕと右側面１３Ｒがガイドローラ１２Ａに当接されるので、導線１３の上面１３Ｕまたは右側面１３Ｒに傷Ｓｃｒがあり中心の金属線１３Ｚが露出している場合には、この当接によりガイドローラ１２Ａと電線ボビン部１４との間で導通し、絶縁検査装置１０１により導線１３の傷Ｓｃｒの存在が検出される。

また、テンション及びガイドローラ部１２のガイドローラ１２Ｂでは導線１３の下面１３Ｂと左側面１３Ｌがガイドローラ１２Ｂに当接されるので、導線１３の下面１３Ｂまたは左側面１３Ｌに傷Ｓｃｒ´があり中心の金属線１３Ｚが露出している場合には、この当接によりガイドローラ１２Ｂとガイドローラ１２Ａとの間で導通し電流が流れ、電流計１８がその電流を検出し、検出した電流が所定以上のとき判断手段１９は絶縁破壊が起こっていると判断する。表示手段２０にはこの判断結果が表示される。すなわち、絶縁検査装置１０１により導線１３の傷Ｓｃｒの存在が検出される。

さらに、何らかの理由により、テンション及びガイドローラ部１２により傷ＳｃｒやＳｃｒ´の存在が検出が見逃された場合でも、ノズル部１１の穴１１ａが導線１３の断面と同一形状であるので、ノズル部１１において導線１３の上下左右の４面１３Ｕ，１３Ｂ，１３Ｌ，１３Ｒの全体にノズル部１１の裏面が面接触され巻線部１０の巻線動作により導線１３の外表面が走査されていくため、傷ＳｃｒやＳｃｒ´がノズル部１１にさしかかると、ノズル部１１とガイドローラ１２Ａとの間で導通し、絶縁検査装置１０１により導線１３の傷Ｓｃｒや傷Ｓｃｒ´の存在が検出される。

また、巻き線している最中、例えば、ガイドローラ１２Ａに差し掛かる手前の部分で傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´が形成された場合でも、上述したように検出される。

このように、巻線に既に形成されている傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´および巻線動作中に発生した傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´を見つけることができるため、絶縁不良の検出精度を向上させることができる。

また、ノズル部１１とテンション及びガイドローラ部１２とにより、２重に絶縁検査を行うため、より確実に導線１３やその絶縁被膜１３Ｘの傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´を検出することができる。本来ステータコアに巻線するためのノズル部１１を用いて導線１３の傷を検出することができる。

巻線部１０の巻線方向と電線ボビン部１４の導線１３送出方向（いずれも同じ方向）を、所定時間逆転させて、さらに検出精度を高めても良い。
さらに、図４に示すように、導線が断面円形の導線１３Ａのような場合、ガイドローラ１２Ａ，１２Ｂのガイド面を導線１３Ａにあわせて導線１３Ａの外面に沿うように形成してガイドローラ１２Ｃとしてもよい。

このようにすることで、ガイドローラ１２Ｃａのガイド面１２Ｃａが導線１３Ａの外面に面接触しやすくなり、このため、より確実に傷Ｓｃｒ，Ｓｃｒ´を検出することができる。

ノズル部１１の穴１１ａの形状は導線１３の断面形状と同じ四角形としたが、これに限らず、導線１３と同一形状であれば四角形に限られない。
ノズル部１１やガイドローラ１２Ａ，１２Ｂを、導線１３の断面形状に応じて、この断面形状に合うノズル部１１やテンション及びガイドローラ部１２と交換できるようにしてもよい、このようにすることで、多様な導線に対応して絶縁検査を行うことができる。

以上、本発明に係る実施例の絶縁検査装置を説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 巻線部（巻線手段）
１１ ノズル部（整列部）
１１ａ 穴
１２ テンション及びガイドローラ部
１２Ａｃ，１２Ｂｃ 円柱状の軸部
１２Ａａ，１２Ｂａ フランジ
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ ガイドローラ
１３，１３Ａ 導線
１３Ｕ 上面
１３Ｂ 下面
１３Ｌ 左側面
１３Ｒ 右側面
１３ｓ 導線の一端
１３ｅ 導線の巻回終了部分
１３Ｘ 絶縁皮膜
１３Ｚ 金属線
１４ 電線ボビン部
１４Ａ ボビン体
１４Ａａ 軸
１４Ａｂ 孔
１５Ａ，１５Ｂ ガイドローラ
１６ 支持部材
１７ 電圧印加手段
１８ 電流計
１００ 巻線装置
１００Ａ 本体筐体
１００Ａａ 開口部
１０１ 絶縁検査装置
１０１Ａ 検査線

Claims (4)

1. 導線が巻きつけられたボビンと、該ボビンを回転自在に保持するボビン保持治具と、該ボビンから引き出した導線を被巻線部材に巻線する巻線手段と、該ボビンと巻線手段との間に介在され前記被巻線部材に前記導線が整列された状態に巻線されるように調整する整列部とを備えた巻線装置の絶縁検査装置において、
   前記ボビンと前記整列部との間に前記ボビンからの導線に当接して引張状態を維持するとともにこの導線方向をガイドするガイドローラを設け、
   前記整列部と前記ボビンの導線の一端とを電気的に接続して、前記整列部と前記導線の一端との間の導通状態を検出し、
   該ガイドローラと前記導線の一端との間を電気的に接続して、その導通状態を検出して絶縁検査を行うことを特徴とする絶縁検査装置。
2. 前記整列部はノズルを有し、このノズルの穴が前記導線の断面と同一形状に形成され、この穴から前記導線が引き出されることを特徴とする請求項１に記載の絶縁検査装置。
3. 前記ガイドローラを２つ設け、両者のガイドローラは、前記ボビンの軸の軸方向に対してずらして配置され且つこの軸方向に対して直交する方向でずらして配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の絶縁検査装置。
4. 前記導線が案内する前記ガイドローラのガイド面が前記導線の外周面に沿う形状であることを特徴とする請求項１ないし３に記載の絶縁検査装置。

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