JPWO2017191705A1 - 樹脂含浸検知デバイス、回転機用コイル、回転機用コイルの樹脂含浸成形方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記特許文献1に記載の従来技術においては、前述したように、光ファイバ周囲の被覆樹脂層に張力が付与された状態で線状弾性体が埋め込まれている。含浸樹脂が被覆樹脂層に接触すると、被覆樹脂層の強度が低下し、線状弾性体の張力により光ファイバが屈曲し、屈曲部における光損失で樹脂含浸が検知される。
図1はこの発明の実施の形態1における樹脂含浸検知デバイスを示す模式図である。図1に示すように、樹脂含浸検知デバイス1は、光ファイバ2、被覆樹脂3、保護被覆4、及びFBGセンサ部5を含んで構成されている。FBGセンサ部5の周囲では、保護被覆4は除去され、光ファイバ2が被覆樹脂3で覆われている。ここで、FBGセンサ部5は、光ファイバ2に形成されたファイバ・ブラッグ・グレーティング(Fiber Bragg Grating)部からなる。
図2は、光ファイバ2のFBGセンサ部5付近を示す拡大図である。
図3は、FBGセンサ部5の構造を示す模式図である。
図4は、FBGセンサ部5の反射スペクトルの特性を示すグラフである。
図5は、樹脂含浸検知デバイス1を用いた歪み検知システム50を示す構成図である。
サイズは、例えば、
コア6の直径は10μm程度、
クラッド7の直径は125μm程度、そして
コア6、クラッド7、保護被覆4を含めた光ファイバ2全体の直径は250μm程度、
である。また、FBGセンサ部5は、コア6に光ファイバ2の軸方向に沿って5mm程度の範囲に渡って形成されている。
歪み検知時には、樹脂含浸検知デバイス1の基端部に、光路を変換する光サーキュレータ8が接続される。また、光サーキュレータ8には、広帯域光源であるASE(Amplified Spontaneous Emission)光源9と、波長計測装置である光波長計10とが接続される。このようなシステムにより、ブラッグ波長λBを計測することができ、ブラッグ波長λBの変化より歪みを検知することができる。FBGセンサ部5に予め歪みを付与しておき、樹脂含浸時にその歪みが解放されれば、歪みの解放による歪み変化が図5に示した歪み検知システムにより検知され、樹脂含浸を検知することができる。
図6は、光ファイバ2を示す模式図である。
図7は、FBGセンサ部5周囲の保護被覆4が除去された状態を示す模式図である。
図8は、FBGセンサ部5周囲に未硬化状態の被覆樹脂3aを塗布した状態を示す模式図である。
図9は、FBGセンサ部5周囲の未硬化状態の被覆樹脂3aが収縮する過程を示す模式図である。
図10は、樹脂含浸検知デバイス1をコイル導体11と絶縁テープ12間に配置した状態を示す模式図である。
図11は、樹脂含浸検知デバイス1のFBGセンサ部5周囲が含浸樹脂13で充填された状態を示す模式図である。
このように構成された樹脂含浸検知デバイスは、狭小部への挿入が可能であって、液状樹脂の含浸を検知することができ、かつ樹脂含浸後も製品内に光ファイバ以外の金属異物が残留しない。
本実施の形態における樹脂含浸検知デバイスは、先の実施の形態1における樹脂含浸検知デバイスと比較すると、被覆樹脂3の塗布範囲が異なっている。ただし、被覆樹脂3の塗布範囲以外は同様である。
図12は、FBGセンサ部5周囲の周方向半周のみに未硬化状態の被覆樹脂3aを塗布した状態を示す模式図である。
図13は、FBGセンサ部5周囲の未硬化状態の被覆樹脂3aが収縮する過程を示す模式図である。
このように構成された樹脂含浸検知デバイスは、実施の形態1と同様に、狭小部への挿入が可能であって、液状樹脂の含浸を検知することができ、かつ樹脂含浸後も製品内に光ファイバ以外の金属異物が残留しない。
本実施の形態3における樹脂含浸検知デバイスは、先の実施の形態1における樹脂含浸検知デバイスと比較すると、樹脂含浸検知デバイスの配置する位置及び数が異なっている。ただし、樹脂含浸検知デバイスの配置する位置及び数以外は同様である。
図14は、樹脂含浸検知デバイス1a,1bをコイル導体11−絶縁テープ12間及び絶縁テープ12間に配置した状態を示す模式図である。
図15は、絶縁テープ12間に配置した樹脂含浸検知デバイス1bのFBGセンサ部5周囲が含浸樹脂13で充填された状態を示す模式図である。
次に、図15に示すように含浸樹脂13を回転機用コイル100の外側から含浸させる。そして配置した全ての樹脂含浸検知デバイス1で含浸樹脂13の樹脂含浸を検知するまで樹脂含浸を継続する。
このように構成された樹脂含浸検知デバイスは、実施の形態1と同様に、狭小部への挿入が可能であって、液状樹脂の含浸を検知することができ、かつ樹脂含浸後も製品内に光ファイバ以外の金属異物が残留しない。
本実施の形態4における樹脂含浸検知デバイスは、先の実施の形態1における樹脂含浸検知デバイスと比較すると、樹脂含浸検知デバイスに含まれるFBGセンサ部の数が異なり、FBGセンサ部を複数個有している。ただし、FBGセンサ部の数以外は同様である。
図16は、FBGセンサ部を複数個有する樹脂含浸検知デバイス1cを示す模式図である。
図17は、FBGセンサ部を複数個有する樹脂含浸検知デバイス1cをコイル導体11−絶縁テープ12間に配置した状態を示す模式図である。
図18は、FBGセンサ部を複数個有する樹脂含浸検知デバイス1cの一部のFBGセンサ部周囲が含浸樹脂13で充填された状態を示す模式図である。
このように構成された樹脂含浸検知デバイスは、実施の形態1と同様に、狭小部への挿入が可能であって、液状樹脂の含浸を検知することができ、かつ樹脂含浸後も製品内に光ファイバ以外の金属異物が残留しない。
本実施の形態5における樹脂含浸検知デバイスは、先の実施の形態1における樹脂含浸検知デバイスと比較すると、樹脂含浸検知デバイスの被覆樹脂の径が異なり、被覆樹脂の径と保護被覆の径が同じまたは略同じである。ただし、被覆樹脂の径以外は同様である。
図19は、樹脂含浸検知デバイス1dを示す模式図である。
図20は、樹脂含浸検知デバイス1dを回転機用コイル100のコイル導体11−絶縁テープ12間に配置した状態を示す模式図である。
本実施の形態における樹脂含浸検知デバイス1をコイル導体11−絶縁テープ12間に配置したとき、被覆樹脂3の径が保護被覆4の径と同じまたは略同じであれば、図20に示すようにコイル導体11−絶縁テープ12間の隙間tを最低限とし、樹脂含浸検知デバイス1dの樹脂含浸への影響を最小限とすることができる。
また、前記被覆樹脂の前記圧縮歪みが、前記被覆樹脂の硬化収縮または硬化温度から常温までの熱収縮によるものである、とした。
これにより、検知対象樹脂の接触により前記被覆樹脂が軟化すると、FBGセンサ部に付与されていた圧縮歪みが解放され、その歪み変化を検知することにより樹脂含浸を検知することができる。
また、前記光ファイバは、互いにブラッグ波長の異なる複数の前記FBGセンサ部を有する、ものとした。
これにより、複数のFBGセンサ部を有することにより、コイル絶縁層軸方向への樹脂含浸状況をモニタリングすることができる。
また、前記光ファイバが前記FBGセンサ部以外の部分を被覆する保護被覆を有し、前記被覆樹脂の径が、前記保護被覆の径と同じまたは略同じである、ものとした。
これにより、被覆樹脂の径を保護被覆の径と同等とすることにより、光ファイバを挿入可能な箇所であれば、どこでも樹脂含浸検知デバイスを挿入可能となる。
また、前記被覆樹脂の被覆部分が、前記FBGセンサ部の周方向半周分のみであるようにした。
これにより、光ファイバを屈曲させることにより、FBGセンサ部へ圧縮歪みを与えることができる。
また、上記記載の樹脂含浸検知デバイスが、コイルのコイル導体と前記コイル導体の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープとの間に配置された、回転機用コイルとした。
これにより、コイル導体−絶縁テープ間に配置することにより、コイル絶縁層への樹脂充填を検知することができる。
また、上記記載の樹脂含浸検知デバイスが、コイルのコイル導体と前記コイル導体の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープとの間および前記絶縁テープ間の複数個所に配置された、回転機用コイルとした。
これにより、複数個所に配置することにより、コイル絶縁層厚み方向への樹脂含浸状況をモニタリングすることができる。
また、コイルのコイル導体と前記コイル導体の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープとの間および前記絶縁テープ間の少なくとも1個所に、上記記載の樹脂含浸検知デバイスを配置して前記コイル導体に前記絶縁テープを巻き回す工程と、配置した全ての前記樹脂含浸検知デバイスで含浸樹脂の樹脂含浸を検知するまで樹脂含浸を継続する工程と、を含む、回転機用コイルの樹脂含浸成形方法とした。
これにより、全ての樹脂含浸検知デバイスで樹脂含浸を検知するまで樹脂含浸を継続することにより、樹脂の含浸不良を防止することができる。
Claims (8)
- 少なくとも1つのFBGセンサ部を有する光ファイバと、
硬化時に前記FBGセンサ部に圧縮歪みを与えて被覆された被覆樹脂と、
を備え、
前記被覆樹脂は、検知対象樹脂の接触により軟化する樹脂からなり、軟化時に前記FBGセンサ部に与えられていた圧縮歪みが解放され、歪み解放によるブラッグ波長の変化を前記FBGセンサ部が検知することにより樹脂含浸検知を行う、樹脂含浸検知デバイス。 - 前記被覆樹脂の前記圧縮歪みが、前記被覆樹脂の硬化収縮または硬化温度から常温までの熱収縮によるものである、請求項1に記載の樹脂含浸検知デバイス。
- 前記光ファイバは、互いにブラッグ波長の異なる複数の前記FBGセンサ部を有する、請求項1または2に記載の樹脂含浸検知デバイス。
- 前記光ファイバが前記FBGセンサ部以外の部分を被覆する保護被覆を有し、前記被覆樹脂の径が、前記保護被覆の径と同じまたは略同じである、請求項1から3までのいずれか1項に記載の樹脂含浸検知デバイス。
- 前記被覆樹脂の被覆部分が、前記FBGセンサ部の周方向半周分のみである、請求項1から4までのいずれか1項に記載の樹脂含浸検知デバイス。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載の樹脂含浸検知デバイスが、コイルのコイル導体と前記コイル導体の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープとの間に配置された、回転機用コイル。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載の樹脂含浸検知デバイスが、コイルのコイル導体と前記コイル導体の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープとの間および前記絶縁テープ間の複数個所に配置された、回転機用コイル。
- コイルのコイル導体と前記コイル導体の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープとの間および前記絶縁テープ間の少なくとも1個所に、請求項1から5までのいずれか1項に記載の樹脂含浸検知デバイスを配置して前記コイル導体に前記絶縁テープを巻き回す工程と、
配置した全ての前記樹脂含浸検知デバイスで含浸樹脂の樹脂含浸を検知するまで樹脂含浸を継続する工程と、
を含む、回転機用コイルの樹脂含浸成形方法。
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