JP6330609B2 - 絶縁検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の絶縁状態を検出する絶縁検査装置に関する。

従来より、絶縁体から形成された被検体にピンホール、又は、絶縁被膜の傷・剥がれ等の絶縁不良箇所が存在するか否かの絶縁状態を、イオンにより検出する絶縁検査装置が知られている。
特許文献１に記載の検査装置は、電源装置に電気的に接続された針状の電極を備えている。この電極の針先に対向する位置に、被検体である絶縁体によって被覆された電線が設置されている。その電線は、電流測定器を経由し、グランドに電気的に接続されている。
この構成により、電源装置から電極に高電圧を印加すると、電極の針先の周りにイオンが発生する。そのため、絶縁体に絶縁不良箇所としてピンホール等が形成されている場合、そのイオンは、そのピンホール等から電線を経由してグランドへ流れる。したがって、特許文献１の検査装置は、電流測定器の出力の変化により、絶縁体にピンホール等の絶縁不良箇所が形成されているか否かを検出することが可能である。

特開２００９−２０４５１１号公報

ところで、特許文献１に記載の検査装置を用いてシート状の被検体の絶縁状態を検出する場合、そのシート状の被検体が延びる面の一方向に針状の電極を複数個並べて設置することが考えられる。
しかしながら、特許文献１に記載の検査装置は、電極の針先を中心としてほぼ球状に形成されたイオンの密度の高い領域が絶縁状態を検出可能な検出範囲となる。そのため、針状の電極を複数個設置すると、電極と電極との間にイオンの密度が低い領域が形成される。この領域では、絶縁不良箇所の検出が困難である。したがって、特許文献１の検査装置を用いてシート状の被検体の絶縁状態を検出する場合、検出精度が低下するおそれがある。

また、特許文献１の検査装置を用いて複数の被検体の絶縁状態を検出する場合、その複数の被検体に対応した位置に複数の電極を配置することが考えられる。
しかしながら、複数の被検体の位置が製造公差などにより変わると、電極と電極との間のイオンの密度が低い領域に被検体が位置することが懸念される。したがって、特許文献１の検査装置を用いて複数の被検体の絶縁状態を検出する場合、検出精度が低下するおそれがある。

一方、イオンの密度が低い領域が形成されないように電極と電極との間隔を狭くすると、電極の数が増加すると共に、検査装置の構成が複雑になる。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で検出精度を高めることの可能な絶縁検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、絶縁体から形成された被検体の絶縁状態を検出し、複数の被検体が複数の列に並ぶものに用いられる絶縁検査装置において、電源回路から電圧を印加される第１電極が有するイオン発生部は、複数の被検体が並ぶ方向に連続して延びており、電極本体の被検体側で、被検体が並ぶ複数の列に対応して複数列設けられることを特徴とする。

これにより、第１電極は、複数の被検体が並ぶ方向又はシート状の被検体が延びる面の一方向に、イオン発生部から均一な密度でイオンを発生させることが可能である。そのため、従来の針状の電極を複数個備えた検査装置と比べて、本発明の絶縁検査装置は、検出範囲にイオンの密度のばらつきが生じることが低減される。したがって、本発明の絶縁検査装置は、複数個が並ぶ被検体又はシート状の被検体に対し、絶縁状態の検出の精度を高めることができる。
また、従来の針状の電極を複数個備えた検査装置と比べて、本発明の絶縁検査装置は、第１電極の数を少なくすることで、その構成を簡素にすることができる。

本発明の第１実施形態による絶縁検査装置の構成図である。 （Ａ）は図１のＩＩＡ方向における第１電極の側面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＩＩＢ方向における第１電極の要部拡大図である。 第１実施形態による絶縁検査装置のイオン発生時の模式図である。 第１実施形態による絶縁検査装置の検出時の模式図である。 第１実施形態による絶縁検査装置の電圧変化を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による絶縁検査装置の構成図である。 第２実施形態による絶縁検査装置のイオン発生時の模式図である。 本発明の第３実施形態による絶縁検査装置の構成図である。 （Ａ）は図８のＩＸＡ方向における第１電極の側面図であり、（Ｂ）は図９（Ａ）のＩＸＢ方向における第１電極の要部拡大図である。 本発明の第４実施形態による絶縁検査装置の構成図である。 本発明の第５実施形態による絶縁検査装置の構成図である。 本発明の第６実施形態による絶縁検査装置の電極の模式図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線の断面図である。 本発明の第７実施形態による絶縁検査装置の電極の側面図である。 図１４のＸＶ方向の外観図である。 第１比較例の絶縁検査装置の構成図である。 第２比較例の絶縁検査装置の構成図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、図面において、同一の構成が複数個記載されている場合には、その一部のみに符号を付すこととする。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示す。第１実施形態の絶縁検査装置１は、絶縁体からシート状に形成された被検体２の絶縁状態をイオンにより検出するものである。絶縁検査装置１は、被検体２の絶縁状態の検出として、被検体２がピンホールを有する、又は、被検体２の絶縁被膜に傷または剥がれがある等、被検体２の種々の絶縁不良を検出することが可能である。
まず、絶縁検査装置１の構成について説明する。
図１及び図２に示すように、絶縁検査装置１は、電源回路１０、第１電極２０、第２電極３０、及び検出手段としての電圧センサ４０を備えている。

電源回路１０は、一方の配線１１が電圧センサ４０を経由して第１電極２０に電気的に接続され、他方の配線１２が第２電極３０に電気的に接続されている。電源回路１０は、第１電極２０に対し、高電圧を印加することが可能である。
第１電極２０は、電極本体２１、及び、その電極本体２１の被検体２側に設けられたイオン発生部２２を一体に有する。
電極本体２１は、板状に形成され、電源回路１０から延びる配線１１が接続されている。
イオン発生部２２は、電極本体２１の板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とを接続する面２２１及び辺２２２であり、シート状の被検体２が延びる面の一方向に連続して形成されている。イオン発生部２２は、電極本体２１に電圧が印加されることによりイオンを発生させることが可能である。

図２では、電極本体２１に電圧が印加された際に、イオン発生部２２の周りに発生したイオンの密度が高い領域を概念的に破線Ｓで示している。イオンの密度が高い領域は、イオン発生部２２が延びる方向に、均一な密度で形成される。この領域が、被検体２の絶縁状態を検出することの可能な検出範囲に相当する。したがって、第１実施形態の絶縁検査装置１の検出範囲は、イオン発生部２２が延びる方向に平行に形成される。
なお、イオンの密度が高い領域、即ち検出範囲は、電極本体２１に印加する電圧の大きさによって変化するものである。

図１に示すように、第２電極３０は、シート状の被検体２を載置することの可能な平面状の載置面３１を有する。第２電極３０は、上述した検出範囲内に載置面３１が位置するように設けられている。第２電極３０は、電源回路１０又はグランド１３に電気的に接続されている。そのため、第２電極３０は、被検体２に例えばピンホール又は絶縁体の傷・剥がれ等の絶縁不良箇所が形成されていた場合、その絶縁不良箇所を通過するイオンを吸収可能である。

図１の矢印Ｍに示すように、第２電極３０は、イオン発生部２２が連続して形成された方向に対し、交差する方向に移動することが可能な構成である。この第２電極３０の移動と共に、第２電極３０に載置された被検体２も一緒に矢印Ｍの方向に移動する。そのため、第１電極２０のイオン発生部２２は、被検体２の全ての面に向き合うことが可能である。
なお、第２電極３０を矢印Ｍの方向に移動することに代えて、第１電極２０を矢印Ｍの方向に移動する構成としてもよい。

電圧センサ４０は、第１電極２０の電位を検出する。イオン発生部２２の周りに発生したイオンが被検体２の絶縁不良箇所を通り第２電極３０に流れた場合（図４参照）、電圧センサ４０が検出する電圧が低下する。これにより、絶縁検査装置１は、被検体２が絶縁不良箇所を有するか否かを検出することが可能である。

次に、絶縁検査装置１の作動について説明する。
図３に示すように、第１電極２０に高電圧を印加すると、イオン発生部２２の周りにイオン５が生成される。この状態で、第２電極３０または第１電極２０は、図１で示した矢印Ｍの方向に移動する。
図４の一点鎖線の矢印Ｌに示すように、被検体２が絶縁不良箇所としてピンホール４を有する場合、イオン発生部２２の周りに発生したイオン５は、被検体２のピンホール４を通り第２電極３０に流れる。

図５では、絶縁検査装置１が検査を行う際の電圧センサ４０による出力の変化を示している。図５において、時刻ｔ０から時刻ｔ１の間、電圧センサ４０は、電源回路１０から第１電極２０に印加している電圧Ｖ２を検出している。
時刻ｔ１以降、電圧センサ４０の検出する電圧がＶ２からＶ１に低下している。このことは、第１電極２０の検出範囲に位置する被検体２が絶縁不良箇所を有しており、その絶縁不良箇所を通りイオンが第２電極３０に流れたことを示している。これにより、絶縁検査装置１は、この被検体２が絶縁不良箇所を有していることを検出する。

ここで、第１比較例の絶縁検査装置１００について、図１６を参照して説明する。
第１比較例の絶縁検査装置１００は、電源回路１０から電圧を印加される電極２００が針状に形成され、シート状の被検体２が延びる面の一方向に複数個並べて設置されている。針状の電極２００に電圧を印加すると、破線Ｓ１に示すように、イオンの密度の高い領域が電極２００の針先２０１を中心としてほぼ球状に形成される。そのため、第１比較例では、複数の電極２００が並ぶ方向に球状の検出範囲が複数配置されることになる。

しかし、第１比較例では、個々の電極２００と電極２００との間にイオンの密度が低い領域Ｓ２が形成される。この領域Ｓ２では、絶縁状態の検出が困難である。したがって、第１比較例の絶縁検査装置１００を用いてシート状の被検体２の絶縁状態を検出する場合、検出範囲の外側において、検出精度が低下するおそれがある。
一方、第１比較例の構成において、イオンの密度が低い領域Ｓ２が形成されないように電極２００と電極２００との間隔を狭くすると、電極２００の数が増加すると共に、絶縁検査装置１００の構成が複雑になる。

これに対し、第１実施形態の絶縁検査装置１は、次の作用効果を奏する。
（１）第１実施形態では、第１電極２０が有するイオン発生部２２は、シート状の被検体２が延びる面の一方向に連続して延びている。
これにより、イオン発生部２２は、シート状の被検体２が延びる面の一方向に、均一な密度でイオンを発生させることが可能である。そのため、第１実施形態の絶縁検査装置１は、上述した第１比較例の絶縁検査装置１００と比べて、検出範囲にイオンの密度のばらつきが生じることが低減される。したがって、第１実施形態の絶縁検査装置１は、シート状の被検体２に対し、絶縁状態の検出の精度を高めることができる。
また、第１実施形態の絶縁検査装置１は、第１比較例の絶縁検査装置１００と比べて、第１電極２０の数を少なくすることで、その構成を簡素にすることができる。

（２）第１実施形態では、第１電極２０は、板状の電極本体２１を有する。これにより、第１電極２０に高電圧を印加した際の第１電極２０の耐久性を向上することが可能である。
また、第１実施形態では、イオン発生部２２は、板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とを接続する面２２１及び辺２２２である。これにより、検出範囲を板厚方向に広くすることが可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６及び図７に示す。第２実施形態の絶縁検査装置１は、複数の被検体３の絶縁状態を検出するものである。
複数の被検体３は、複数本の導体３２の端部を被覆する絶縁体である。この被検体３は、複数本の導体３２の端部を例えば粉体塗装することにより形成される。
複数本の導体３２は、例えばモータのステータ又はロータに形成されたスロットに挿入されるコイルとして使用されるものである。絶縁体からなる被検体３は、モータを駆動する際にコイルからの放電を防ぐものである。

第２実施形態では、第１電極２０が有するイオン発生部２２は、複数の被検体３が並ぶ方向に連続して延びている。図７の破線Ｓに示すように、第２実施形態においても、絶縁検査装置１の検出範囲は、イオン発生部２２が延びる方向に平行に形成される。したがって、この検出範囲は、複数の被検体３が並ぶ方向に均一に形成される。

第２実施形態では、電源回路１０は、一方の配線１１が電圧センサ４０を経由して第１電極２０に電気的に接続され、他方の配線１２が複数の導体３２に電気的に接続されている。
第２実施形態では、複数の導体３２が、特許請求の範囲に記載の「第２電極」の一例に相当する。

電源回路１０から第１電極２０に高電圧が印加されると、イオン発生部２２の周りにイオン５が生成される。このとき、被検体３が絶縁不良箇所を有する場合、イオン発生部２２の周りに発生したイオン５は、その絶縁不良箇所を通り導体３２に流れる。絶縁検査装置１は、そのときの第１電極２０の電圧降下を検出することにより、被検体３が絶縁不良箇所を有することを検出することが可能である。

ここで、第２比較例の絶縁検査装置１０１について、図１７を参照して説明する。
第２比較例の絶縁検査装置１０１は、複数の針状の電極２００がそれぞれ、複数の被検体３に対応した位置に配置されている。破線Ｓ１に示すように、第２比較例では、複数の針状の電極２００の針先２０１を中心とした球状の検出範囲が複数配置されることになる。

しかし、第２比較例では、製造公差などにより複数の被検体３の位置が変わると、電極２００と電極２００との間のイオンの密度が低い領域Ｓ２に被検体３が位置することが懸念される。この場合、検出範囲を外れた被検体３の絶縁検査の検出精度が低下するおそれがある。
一方、第２比較例の構成においても、イオンの密度が低い領域Ｓ２が形成されないように電極２００と電極２００との間隔を狭くすると、電極２００の数が増加すると共に、絶縁検査装置１０１の構成が複雑になる。

これに対し、第２実施形態の絶縁検査装置１は、次の作用効果を奏する。
第２実施形態では、第１電極２０が有するイオン発生部２２は、複数の被検体３が並ぶ方向に連続して延びている。
これにより、イオン発生部２２は、複数の被検体３が並ぶ方向に、均一な密度でイオンを発生させることが可能である。そのため、第２実施形態の絶縁検査装置１は、上述した第２比較例の絶縁検査装置１０１と比べて、検出範囲にイオンの密度のばらつきが生じることが低減される。したがって、第２実施形態の絶縁検査装置１は、複数個が並ぶ被検体３に対し、絶縁状態の検出の精度を高めることができる。
また、第２実施形態の絶縁検査装置１は、第２比較例の絶縁検査装置１０１と比べて、第１電極２０の数を少なくすることで、その構成を簡素にすることができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８及び図９に示す。第３実施形態の絶縁検査装置１は、シート状に形成された被検体２の絶縁状態を検出するものである。
第３実施形態では、第１電極２０は、板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とが鋭角に接続された刃状の電極本体２１、及び、その電極本体２１の被検体２側に設けられたイオン発生部２２を一体に有する。イオン発生部２２は、電極本体２１の板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とを接続する辺２２２であり、シート状の被検体２が延びる面の一方向に連続して形成されている。

図９（Ａ）及び（Ｂ）では、電極本体２１に電圧が印加された際に、イオン発生部２２の周りに発生したイオンの密度が高い領域を概念的に破線Ｓで示している。イオンの密度が高い領域は、イオン発生部２２が延びる方向に、均一な密度で形成されている。したがって、第２実施形態の絶縁検査装置１の検出範囲は、イオン発生部２２が延びる方向に平行に形成される。

第３実施形態では、第１電極２０の電極本体２１は刃状であり、イオン発生部２２は第１電極２０の板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とを接続する辺２２２である。
これにより、第３実施形態の絶縁検査装置１は、第１実施形態の絶縁検査装置１よりもイオンの生成量を増加させることが可能である。したがって、第３実施形態の絶縁検査装置１は、絶縁状態の検出の精度を高めることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図１０に示す。第４実施形態の絶縁検査装置１は、複数の被検体２の絶縁状態を検出するものである。
第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、第１電極２０の電極本体２１は刃状である。また、イオン発生部２２は、第１電極２０の板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とを接続する辺２２２である。
第４実施形態は、上述した第１〜第３実施形態と同一の作用効果を奏することが可能である。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１１に示す。第５実施形態の絶縁検査装置１は、複数の列に並ぶ複数の被検体２の絶縁状態を検出するものである。
第５実施形態では、電極本体２１の被検体２側は、複数の山形に形成されている。その複数の山形の稜線がそれぞれイオン発生部２２となる。イオン発生部２２は、電極本体２１の被検体２側で、被検体２が並ぶ複数の列に対応して複数列設けられている。
第５実施形態では、複数の被検体２が複数の列に並ぶ場合にも、第１電極２０の数を少なくすることが可能である。したがって、絶縁検査装置１の構成を簡素にすることができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による絶縁検査装置１の第１電極２０を図１２及び図１３に示す。第６実施形態の絶縁検査装置１の第１電極２０は、刃状の電極本体２１、その電極本体２１の被検体側に設けられたイオン発生部２２、及び、そのイオン発生部２２を除く箇所に設けられた曲面部２５を一体に有する。曲面部２５は、電極本体２１の板厚方向の一方の面２３と他方の面２４とを曲面状に接続する箇所である。図１２では、電極本体２１の板厚方向の一方の面と曲面部２５との境界、及び、曲面部２５とイオン発生部２２との境界を概念的に破線２６、２７で示しているが、これらは段差無く、なだらかに接続されている。

第６実施形態では、第１電極２０の近傍に電気伝導体からなる部材８が設置されている場合、その部材８側に曲面部２５を形成することで、第１電極２０からその部材８へイオンが流れることを抑制することが可能である。したがって、第６実施形態の絶縁検査装置１は、第１電極２０の近傍に電気伝導体からなる部材８が設置されている場合にも、絶縁状態の検出の精度を高めることができる。
なお、第６実施形態の第１電極２０が有する電極本体２１は、刃状のものに限らず、板状のものであってもよい。

（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による絶縁検査装置１の第１電極２０を図１４及び図１５に示す。第７実施形態の絶縁検査装置１の第１電極２０は、円筒状に形成された電極本体２１、及び、その電極本体２１の被検体側で、放射状に設けられたイオン発生部２２を有する。

この絶縁検査装置１は、図示していない複数の被検体が複数の列に並び、その複数の列が放射状に配置されている場合、その被検体の絶縁状態を検出することに好適なものである。このような形状の被検体として、例えばモータのステータ又はロータのスロットに挿入された複数の導体の端部を被覆する絶縁体が挙げられる。この場合、第１電極２０の有するイオン発生部２２は、複数の被検体が並ぶ複数の列に対応して放射状に設けられる。

第７実施形態では、複数の被検体が複数の列に並び、その複数の列が放射状に配置されている場合にも、第１電極２０の数を少なくすることが可能である。したがって、絶縁検査装置１の構成を簡素にすることができる。
なお、第７実施形態の第１電極２０が有する電極本体２１は、円筒状に限らず、円柱状であってもよい。

（他の実施形態）
上述した実施形態では、電圧センサにより第１電極の電位を検出した。これに対し、他の実施形態では、電流センサにより第１電極または第２電極に流れる電流を検出してもよい。
このように、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、上述した複数の実施形態を組み合わせることに加え、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１ ・・・絶縁検査装置
２，３・・・被検体
１０ ・・・電源回路
１３ ・・・グランド
２０ ・・・第１電極
２１ ・・・電極本体
２２ ・・・イオン発生部
３０ ・・・第２電極
４０ ・・・電圧センサ（検出手段）

Claims (4)

1. 絶縁体から形成された被検体（２，３）の絶縁状態を検出し、複数の前記被検体が複数の列に並ぶものに用いられる絶縁検査装置（１）であって、
   電源回路（１０）と、
   前記電源回路から電圧を印加される電極本体（２１）、及び、その電極本体に電圧が印加されることによりイオン（５）を発生させるイオン発生部（２２，２２１，２２２）を一体に有する第１電極（２０）と、
   前記電源回路又はグランド（１３）に電気的に接続し、前記イオン発生部により発生したイオンを吸収可能な第２電極（３０、３２）と、
   前記第１電極の電位、又は前記第１電極と前記第２電極に流れる電流を検出する検出手段（４０）と、を備え、
   前記イオン発生部は、複数の前記被検体（３）が並ぶ方向に連続して延びており、前記電極本体の前記被検体側で、前記被検体が並ぶ複数の列に対応して複数列設けられることを特徴とする絶縁検査装置。
2. 前記電極本体は、板状であり、
   前記イオン発生部は、前記電極本体の板厚方向の一方の面（２３）と他方の面（２４）とを接続する辺（２２２）及び面（２２１）であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁検査装置。
3. 前記第１電極は、前記電極本体が板状または刃状であり、
   前記イオン発生部を除く箇所に、前記電極本体の板厚方向の一方の面と他方の面とを接続する曲面部（２５）をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁検査装置。
4. 複数の前記被検体が複数の列に並び、その複数の列が放射状に配置されている場合、
   前記電極本体は、円筒状又は円柱状に形成され、
   前記イオン発生部は、前記電極本体の前記被検体側で、前記被検体が並ぶ複数の列に対応して放射状に設けられることを特徴とする請求項１に記載の絶縁検査装置。

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