JP5949612B2 - 絶縁特性の検査装置、絶縁特性の検査方法及び絶縁電線の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁特性の検査装置、絶縁特性の検査方法及び絶縁電線の製造方法に関する。

一般的に、絶縁電線は、導線（心線）と、導線の周囲に絶縁材料を被覆して形成した絶縁層と、を備えている。このような絶縁電線は、導線の周囲に絶縁材料を被覆して絶縁層を形成する絶縁材料塗布装置と、絶縁電線を巻き取る例えばボビン等の巻取ロールと、を備える絶縁電線の製造装置によって製造される。

絶縁電線の絶縁特性の評価は、例えば絶縁破壊電圧（ＢＤＶ：Ｂｒｅａｋ Ｄｏｗｎ Ｖｏｌｔａｇｅ）を測定する試験によって行われる。すなわち、絶縁電線の絶縁特性の評価は、絶縁電線に所定の電圧（検査電圧）を印加しつつ、漏れ電流値を測定することで行われている。この評価方法では、漏れ電流値が所定の閾値を超えた際の電圧を絶縁破壊電圧とし、漏れ電流値の変化で絶縁特性を評価している。

このような絶縁電線の絶縁特性の評価は、絶縁電線の両端部、すなわち巻取ロールによって巻き取られる絶縁電線の巻取り始め部と巻取り終わり部とからそれぞれ、所定長さのサンプルを少なくとも一つずつ採取して行われる。すなわち、絶縁電線から採取した各サンプルの漏れ電流値の変化から絶縁破壊電圧をそれぞれ検出し、全てのサンプルの絶縁破壊電圧が所定値（すなわち絶縁電線の所定の絶縁特性を保証する電圧）以上であれば、絶縁電線全長が所望とする絶縁特性を有すると評価している。しかしながら、このような評価方法では、絶縁電線の両端部の絶縁特性のみを評価しているため、絶縁電線全長の絶縁特性は、サンプリングの方法やサンプリング数等により評価結果が大きく異なる場合があった。すなわち、絶縁電線全長の絶縁特性を確実に保証できない場合があった。

そこで、導線を走行させて、導線の周囲に絶縁層を形成して絶縁電線を形成しつつ、絶縁特性の評価試験を行った後、絶縁電線を巻取ロールに巻取ることで、絶縁電線の全長にわたって絶縁特性の評価試験を行うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。すなわち、絶縁電線の製造工程（インライン）にて絶縁電線の絶縁特性の評価試験を行うことが提案されている。具体的には、例えば図２に示すように、絶縁層形成装置３’によって導線の周囲に絶縁塗料を塗布して絶縁層を形成して絶縁電線を形成しつつ、絶縁層形成装置３’と巻取ロール４’との間に設けられた、走行線５である絶縁電線に所定の検査電圧を印加して漏れ電流値を検出する検出装置としての例えばスパークテスタ等の検査電圧印加ユニット１０’によって、絶縁電線に検査電圧を印加して漏れ電流値を測定している。そして、検査電圧印加ユニット１０’によって漏れ電流値の変化を検出し、漏れ電流値が所定の閾値を超えると、絶縁電線が絶縁破壊した不良品として検出している。

特開２００１−３４９９２３号公報

しかしながら、インラインでの絶縁特性の評価試験では、製造ラインの電気的安全性を確保するため、絶縁電線に印加される検査電圧は数百ボルト程度に設定されていることが多い。これに対し、一般的な絶縁電線（エナメル線）の絶縁破壊電圧は数キロボルトであることが多い。このため、検査電圧が数百ボルト程度であると、絶縁層の絶縁特性が非常に悪い場合でなければ、漏れ電流値の変化で絶縁特性を評価することは困難であることがあった。すなわち、検査電圧が低いと、絶縁層が絶縁破壊した場合であっても漏れ電流値が小さいため、漏れ電流値の変化を検出しにくい場合があった。従って、絶縁破壊した絶縁電線であっても、不良品として検出できず、絶縁特性の保証が不十分な絶縁電線が製造されてしまうことがあった。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、絶縁電線の全長の絶縁特性をより正確に検査できる検査装置、検査方法及び絶縁電線の製造方法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、本発明は次のように構成されている。
本発明の第１の態様によれば、導体の周囲に絶縁層が設けられた走行線に保証電圧を印加する保証電圧印加ユニットと、前記保証電圧印加ユニットより下流側に配設され、前記走行線に帯電する電荷を前記走行線を接地させて除去する接地ユニットと、前記接地ユニットより下流側に配設され、前記走行線に前記保証電圧より低い検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出する検査電圧印加ユニットと、を備える絶縁特性の検査装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、導体の周囲に絶縁層が設けられた走行線に保証電圧印加ユニットにより保証電圧を印加する工程と、前記保証電圧印加ユニットより下流側に配設される接地ユニットにより前記走行線を接地して前記絶縁層に帯電する電荷を除去する工程と、前記接地ユニットより下流側に配設される検査電圧印加ユニットにより前記走行線に検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出する工程と、を有する絶縁特性の検査方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、導体の周囲に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成して絶縁電線を形成する工程と、保証電圧印加ユニットにより前記絶縁電線に保証電圧を印加する工程と、前記保証電圧印加ユニットより下流側に配設される接地ユニットにより前記絶縁電線を接地して前記絶縁層に残留する電荷を除去する工程と、前記接地ユニットより下流側に配設される検査電圧印加ユニットにより前記絶縁電線に検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出する工程と、を有する絶縁電線の製造方法が提供される。

本発明にかかる検査装置、検査方法及び絶縁電線の製造方法によれば、絶縁電線の全長にわたって絶縁特性をより正確に検査できる。

本発明の一実施形態に係る検査装置を備える絶縁電線の製造装置の概略構成図である。 従来の検査装置を備える絶縁電線の製造装置の概略構成図である。

まず、本発明の実施形態の説明に先立ち、発明者等が得た知見について説明する。上述したように、インラインでの絶縁特性の評価試験では、走行線である絶縁電線に印加される検査電圧は数百ボルト程度の低電圧に設定されていることが多い。このため、絶縁破壊した絶縁電線であっても、不良品として検出できず、絶縁特性の保証が不十分な絶縁電線が製造されてしまうことがあった。そこで、本発明者等は、絶縁電線の全長の絶縁特性の保証を向上させるため、絶縁電線の絶縁特性を保証するために要求される電圧（保証電圧）と同程度（例えば数キロボルト）の高い検査電圧を印加することに着目した。本発明は、発明者が見出した上記知見に基づくものである。

（１）絶縁電線の製造装置及び絶縁特性の検査装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる絶縁電線の製造装置及び絶縁特性の検査装置の構成について、主に、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態にかかる絶縁特性の検査装置を備える絶縁電線の製造装置の概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる絶縁電線の製造装置１は、上流側から順に、導線（心線）の周囲に絶縁材料を塗布して硬化させて絶縁層を形成する絶縁層形成装置２と、検査装置３と、巻取ロール４とを備えて構成されている。

絶縁層形成装置２は、走行線５である導線の周囲に絶縁材料を塗布する絶縁材料塗布装置６と、絶縁材料を硬化させて導線の周囲に絶縁層を形成する硬化炉７とを備えて構成されている。導線としては、例えば銅やアルミニウム等を含む素線を用いることができる。絶縁材料としては、例えばポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂等の樹脂を溶媒に溶解させた絶縁塗料を用いることができる。硬化炉７としては、例えば加熱炉等を用いることができる。

絶縁層形成装置２の下流側には、走行線５である絶縁電線の絶縁特性（耐電圧特性）を検査する検査装置３が配設されている。検査装置３は、絶縁電線（絶縁層の表面）に、保証電圧を印加する保証電圧印加ユニット８を備えている。保証電圧とは、絶縁電線の絶縁特性を保証するために要求される電圧である。すなわち、保証電圧は、絶縁電線の最大耐電圧能力を示すものである。従って、通常、保証電圧として、後述する検査電圧の数倍以上である数キロボルトの高い電圧が絶縁電線に印加される。保証電圧印加ユニット８は、絶縁電線に保証電圧を印加する少なくとも１つの電極（電極板）と、電極に接続され、電極に保証電圧を印加する電源とを備えている。すなわち、保証電圧印加ユニット８は、課電装置から電極に保証電圧を印加し、電極に印加された保証電圧を走行線５に印加するように構成されている。

保証電圧印加ユニット８より下流側には、接地部材として少なくとも１つの接地電極を備える接地ユニット９が配設されている。接地ユニット９は、接地電極を走行線５である絶縁電線に接触させることで、保証電圧印加ユニット８によって絶縁電線に保証電圧が印加されることで絶縁電線（絶縁層）の表面に帯電する電荷を除去するように構成されている。

接地ユニット９より下流側には、絶縁電線の絶縁特性を評価する検査電圧印加ユニット１０が配設されている。検査電圧印加ユニット１０は、絶縁電線（絶縁層の表面）に検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出するように構成されている。検査電圧印加ユニット１０により印加される検査電圧は、保証電圧より低い電圧（例えば数百ボルト程度の電圧）に設定されている。検査電圧印加ユニット１０としては、例えば、スパークテスタや、少なくとも１つのプーリに走行線５である絶縁電線をそれぞれ接触させ、接触箇所で発生する電流値を漏れ電流値として測定する装置、カーボンブラシ等を用いることができる。

主に、保証電圧印加ユニット８と、接地ユニット９と、検査電圧印加ユニット１０とにより、本実施形態にかかる検査装置３が構成されている。

上述したように、検査装置３は、走行線５である絶縁電線に、絶縁特性を検査する電圧を２回に分けて印加している。すなわち、保証電圧印加ユニット８により絶縁電線に保証電圧を印加した後、検査電圧印加ユニット１０により、絶縁電線に保証電圧より低い電圧である検査電圧を印加している。これにより、安全性を確保しつつ、火花放電の発生を抑制し、絶縁電線の全長の絶縁特性をより正確に検査できる。

すなわち、保証電圧印加ユニット８により高い電圧である保証電圧を絶縁電線に印加した後、接地ユニット９により絶縁電線を接地させて、絶縁電線に帯電する電荷を除去している。これにより、絶縁電線（絶縁層）に電荷が残留した状態で、絶縁電線が後述する巻取ロール４に巻取られることを抑制できる。従って、安全性を確保することができる。例えば、作業員が絶縁電線が巻き取られた後述する巻取ロール４を交換する際、作業員が絶縁電線に接触した場合であっても、作業員が感電することを抑制でき、作業員の安全性を向上させることができる。

また、接地ユニット９により絶縁電線が接地された後、検査電圧印加ユニット１０により数百ボルトと低い電圧である検査電圧を絶縁電線に印加している。これにより、走行線５である絶縁電線が検査電圧印加ユニット１０を走行する際、走行することで振動している絶縁電線と検査電圧印加ユニット１０とが接触した場合であっても、走行線５と検査電圧印加ユニット１０との接触箇所で火花放電が発生することを抑制できる。従って、検査装置３（例えば検査電圧印加ユニット１０）の故障を抑制でき、絶縁電線の漏れ電流値を正確に検出できる。その結果、絶縁電線の全長にわたる絶縁特性をより正確に検査でき、絶縁特性をより確実に保証できる。

検査装置３の下流側、すなわち絶縁電線の製造装置１の末端には、巻取ロール４が配設されている。巻取ロール４は、所定の速度で走行線５である絶縁電線を巻き取るように構成されている。巻取ロール４は、巻取速度（回転速度）を調整することによって、走行線５の走行速度を調整するように構成されている。巻取ロール４としては、例えばボビン等を用いることができる。

（２）絶縁電線の製造方法及び絶縁特性の検査方法
続いて、本発明の一実施形態にかかる絶縁電線の製造方法及び絶縁特性の検査方法について説明する。かかる絶縁電線の製造方法及び絶縁特性の検査方法は、上述の絶縁電線の製造装置１及び検査装置３により実施される。

（絶縁層形成工程）
まず、絶縁層形成装置２によって、絶縁電線を形成する。すなわち、絶縁層形成装置２が備える絶縁材料塗布装置６によって例えば銅やアルミニウム等を含む素線である導線の周囲に絶縁材料を塗布する。そして、絶縁材料を塗布した導線を、絶縁層形成装置２が備える硬化炉７に送り、絶縁材料を硬化させて導線の周囲に絶縁層を形成し、絶縁電線を形成する。

（絶縁特性検査工程）
続いて、検査装置３に走行線５である絶縁電線を導入して絶縁電線の絶縁特性を検査する。すなわち、絶縁電線に、絶縁特性を検査する電圧を２回に分けて印加して、絶縁電線に絶縁破壊が生じていないか否かを検査する。これにより、安全性を確保しつつ、火花放電の発生を抑制し、絶縁電線の全長の絶縁特性をより正確に検査できる。また、上述の絶縁層形成工程後であって後述する巻取工程前に絶縁特性を検査する、すなわちインラインで絶縁特性を検査することにより、絶縁電線の全長にわたって絶縁特性をより正確に検査できる。これにより、絶縁電線の全長にわたって絶縁特性をより確実に保証できる。

＜保証電圧印加工程＞
まず、走行線５である絶縁電線に保証電圧を印加する少なくとも１つの電極（電極板）と、電極に接続され、電極に保証電圧を印加する電源とを備える保証電圧印加ユニット８内に、絶縁電線を導入し走行させる。このとき、保証電圧印加ユニット８内を走行する絶縁電線に、保証電圧印加ユニット８により保証電圧を連続して印加する。すなわち、保証電圧印加ユニット８が備える電源により、少なくとも１つの電極（電極板）に保証電圧を印加することで、電極から絶縁電線に保証電圧を印加する。

＜接地工程＞
保証電圧印加工程が終了した後、走行線５である絶縁電線を接地ユニット９に導入して走行させる。このとき、接地ユニット９が備える少なくとも１つの接地電極を絶縁電線に接触させて、走行線５である絶縁電線を連続して接地させる。そして、保証電圧印加ユニット８により絶縁電線に保証電圧を印加することで、絶縁電線（絶縁層の表面）に帯電する電荷を除去する。これにより、安全性を確保することができる。例えば、作業員が絶縁電線が巻き取られた後述する巻取ロール４を交換する際、作業員が絶縁電線に接触した場合であっても、作業員が感電することを抑制でき、作業員の安全性を向上させることができる。

＜検査電圧印加工程＞
接地工程が終了した後、走行線５である絶縁電線を検査電圧印加ユニット１０に導入して走行させる。このとき、検査電圧印加ユニット１０内を走行する絶縁電線に、検査電圧印加ユニット１０により保証電圧より低い電圧（例えば数百ボルト程度）である検査電圧を連続して印加する。これにより、走行線５である絶縁電線が検査電圧印加ユニット１０を走行する際、走行線５と検査電圧印加ユニット１０との接触箇所で火花放電が発生することを低減できる。従って、検査装置３（例えば漏れ電流値測定装置１２）の故障を抑制でき、絶縁電線の漏れ電流値を正確に検出できる。その結果、絶縁電線の全長にわたる絶縁特性をより正確に検査でき、絶縁特性をより確実に保証できる。

＜絶縁特性評価工程＞
検査電圧印加ユニット１０により走行線５である絶縁電線に検査電圧を印加した後、絶縁電線の漏れ電流値を連続して検出し、漏れ電流値が所定の閾値を超えていないかを検査する。このとき、絶縁電線が保証電圧で絶縁破壊に至っている場合、絶縁特性が失われるため、数百ボルト程度の低い電圧である検査電圧を印加した場合であっても、漏れ電流値が高くなる。すなわち、漏れ電流値が所定の閾値以下であれば、絶縁電線は絶縁破壊に至っておらず、要求される絶縁特性を維持していると評価できる。これに対し、漏れ電流値が所定の閾値以上であれば、絶縁電線は保証電圧で絶縁破壊に至り、絶縁特性が失われていると評価できる。

ここで、絶縁層の厚さが３０μｍである絶縁電線で、要求される保証電圧が３ｋＶである場合を一例として説明する。まず、保証電圧印加ユニット８により３ｋＶの保証電圧を絶縁電線に印加する。そして、接地ユニット９により絶縁電線を接地した後、検査電圧印加ユニット１０により３００Ｖの検査電圧を絶縁電線に印加し、検査電圧印加ユニット１０により連続して漏れ電流値を測定する。このとき、絶縁電線に絶縁破壊が発生していない場合、漏れ電流値は１０μＡ以下である。従って、検査電圧印加ユニット１０により検出される漏れ電流値が１０μＡを超えると、絶縁電線に絶縁破壊が発生し、絶縁電線の絶縁性能が失われていると評価できる。

（巻取工程）
検査装置３を通過して、絶縁特性が保証された絶縁電線を巻取ロール４で順次巻き取る。これにより、本実施形態にかかる絶縁電線の製造工程を終了する。

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、絶縁特性を検査する検査装置３は、上流側から順に、保証電圧印加ユニット８と、接地ユニット９と、検査電圧印加ユニット１０とを備えている。そして、数ｋＶと高い保証電圧を絶縁電線に印加して、絶縁電線を接地した後、数百Ｖの低い検査電圧を絶縁電線に印加し、漏れ電流値を検出している。すなわち、検査装置３は、走行線５である絶縁電線に、絶縁特性を検査する電圧を２回に分けて印加して、絶縁電線に絶縁破壊が生じていないか否かを検査するように構成されている。これにより、安全性を確保しつつ、火花放電の発生を抑制でき、絶縁電線の全長の絶縁特性をより正確に検査できる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、検査装置３と巻取ロール４との間に、検査電圧印加ユニット１０により検査電圧を印加することで絶縁電線（絶縁層）の表面に帯電する電荷を除去する接地ユニットを設けてもよい。これにより、安全性をより向上させることができる。

１ 絶縁電線の製造装置
３ 検査装置
５ 走行線
８ 保証電圧印加ユニット
９ 接地ユニット
１０ 検査電圧印加ユニット

Claims (3)

1. 導体の周囲に絶縁層が設けられた走行線に保証電圧を印加する保証電圧印加ユニットと、
   前記保証電圧印加ユニットより下流側に配設され、前記走行線に帯電する電荷を前記走行線を接地させて除去する接地ユニットと、
   前記接地ユニットより下流側に配設され、前記走行線に前記保証電圧より低い検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出する検査電圧印加ユニットと、を備える
   ことを特徴とする絶縁特性の検査装置。
2. 導体の周囲に絶縁層が設けられた走行線に保証電圧印加ユニットにより保証電圧を印加する工程と、
   前記保証電圧印加ユニットより下流側に配設される接地ユニットにより前記走行線を接地して前記絶縁層に帯電する電荷を除去する工程と、
   前記接地ユニットより下流側に配設される検査電圧印加ユニットにより前記走行線に検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出する工程と、を有する
   ことを特徴とする絶縁特性の検査方法。
3. 導体の周囲に絶縁材料を塗布して絶縁層を形成して絶縁電線を形成する工程と、
   保証電圧印加ユニットにより前記絶縁電線に保証電圧を印加する工程と、
   前記保証電圧印加ユニットより下流側に配設される接地ユニットにより前記絶縁電線を接地して前記絶縁層に残留する電荷を除去する工程と、
   前記接地ユニットより下流側に配設される検査電圧印加ユニットにより前記絶縁電線に検査電圧を印加し、漏れ電流値を検出する工程と、を有する
   ことを特徴とする絶縁電線の製造方法。

Images