(57)【要約】  コイル絶縁層の樹脂含浸工程において樹脂含浸を検知する樹脂含浸検知デバイスであって、狭小部への挿入が可能であり、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樹脂含浸検知デバイス等を提供する。ＦＢＧセンサ部を有する光ファイバと、ＦＢＧセンサ部を被覆する被覆樹脂とを備え、被覆樹脂は検知対象樹脂の接触により軟化する樹脂で形成され、ＦＢＧセンサ部は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り圧縮歪みを付与されている。
2017191705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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６】
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７】
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。
【請求項８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体状態の樹脂の狭小部への含浸を検知する樹脂含浸検知デバイス、これを備えた回転機用コイル、及び回転機用コイルの樹脂含浸成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型発電機に使用されるコイルは、コイル導体及びそれを被覆するコイル絶縁層から構成される。コイルは、コイル導体に絶縁テープを巻き付け、絶縁テープ間へ低粘度液体状態の絶縁樹脂を減圧下で含浸させ、予め設定された断面形状となるようプレス成形しながら、樹脂を加熱硬化させることで製造される。大型の発電機用コイルを製造する際、樹脂含浸工程において樹脂の未含浸部が生じると、これを起点として絶縁破壊が生じる恐れがある。【０００３】
樹脂の未含浸部発生を防止するためには、樹脂含浸工程の時間を十分に長くする必要があるが、必要以上に長くするとコイルの生産性が低下してしまうため、必要最低限の時間とすることが望ましい。十分かつ必要最低限の時間で樹脂含浸工程を完了する方法としては、予め樹脂充填に必要な時間を予測しておく方法と、樹脂充填を直接検知する方法の２通りが考えられる。【０００４】
樹脂充填の所要時間を予測する方法については、高精度な数値解析により樹脂含浸流動を解析することで、樹脂充填が完了する時間を予測することは可能と考えられる。しかし、実際のコイルは絶縁テープの構成や成形時の条件によって樹脂含浸工程の完了時間にバラツキがあり、バラツキの度合いによっては解析で予測した時間よりも長時間を要する可能性がある。解析と実成形の樹脂含浸工程の完了時間の差異を考慮し、解析結果の予測時間に一定の猶予時間を加えることで樹脂含浸工程の完了時間のバラツキによる樹脂未含浸部の発生は防止可能と考えられるが、猶予時間の分、生産性は低下してしまう。バラツキによる樹脂未含浸部の発生を防止しつつ必要最低限の時間で樹脂含浸工程を完了する方法としては、樹脂充填を直接検知する方法が適していると考えられる。【０００５】
液体が特定の位置へ到達したことを検知する手段としては、まず目視で観察する手法が考えられる。樹脂はコイルの外側から内側へ向けて含浸するため、樹脂が最後に充填するのは絶縁層の最内層であるが、最内層への樹脂充填を外側から目視観察するのは困難であり、樹脂充填を直接検知するには樹脂含浸を検知可能なデバイスを使用する必要がある。【０００６】
樹脂含浸検知デバイスに必要となる特性としては、樹脂含浸を的確に検知できる能力と、狭小部へ敷設するために小型であることが求められる。樹脂含浸前の絶縁層は、コイル導体に絶縁テープが巻き付けられた状態であり、最内層はコイル導体と絶縁テープがほぼ触れ合った状態の極小領域である。樹脂含浸検知デバイスは、これらの絶縁テープ間やコイル導体−絶縁テープ間の極小領域に敷設することができるよう、小型である必要がある。【０００７】
小型な検知デバイスとして、光ファイバが挙げられる。光ファイバは、中心部のコアとコア周囲を覆うクラッドとから構成されている。光ファイバは、コア−クラッド界面で光を反射させることにより、光をコア内に閉じ込めて伝搬させる。光ファイバは、外径が数百μｍ程度と細く、コイル導体−絶縁テープ間の狭小部にも挿入可能である。【０００８】
このような光ファイバを備えた樹脂含浸検知デバイスの一例として、光ファイバと、光ファイバを被覆する被覆樹脂層と、被覆樹脂層内または被覆樹脂層の外側に張力が付与された状態で光ファイバと平行に配置された線状弾性体とから成る樹脂含浸検知デバイスが挙げられる(例えば下記特許文献１)。被覆樹脂層は、検知対象液である含浸樹脂の接触により強度が低下する樹脂で形成されており、被覆樹脂層の強度が含浸樹脂の接触で低下すれば、線状弾性体の張力により光ファイバが屈曲する。光ファイバが屈曲すると、屈曲部において光がコア外部へ漏出して光損失が生じ、この光損失を計測することにより樹脂含浸を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−９４６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
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。【００１１】
ここで、従来技術ではセンサ部に線状弾性体が埋め込まれており、センサ部以外の光ファイバに比べて径が太くなっている。光ファイバ自体は径が細くても、センサ部で径が太くなってしまえば狭小部への挿入が困難となる、という課題があった。また、センサ部に線状弾性体という金属異物が存在し、線状弾性体は樹脂含浸後も製品内に残留してしまう、という課題もあった。【００１２】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、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樹脂含浸検知デバイスを提供するものである。さらに、上述の特徴を備える樹脂含浸検知デバイスを備えた回転機用コイルと、回転機用コイルの樹脂含浸成形方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、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等にある。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、被覆樹脂の硬化収縮又は硬化温度から常温までの熱収縮によりＦＢＧセンサ部へ予め圧縮歪みを付与しておくことにより、含浸樹脂の接触により被覆樹脂が軟化し、圧縮歪みが解放される。このときの歪み差を検出することにより、樹脂含浸を検知可能な樹脂含浸検知デバイスを提供することができる。また、樹脂含浸検知デバイスは、光ファイバと被覆樹脂層のみで構成されて異物を含んでいないため、被覆樹脂層の厚みは必要最低限で良く、狭小部への挿入は容易であり、光ファイバ以外の異物は残留しない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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２】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の光ファイバのＦＢＧセンサ部付近を示す拡大図である。
【図３】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のＦＢＧセンサ部の構造を示す模式図である。
【図４】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のＦＢＧセンサ部の反射スペクトルの特性を示すグラフである。
【図５】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用いた歪み検知システムを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１における光ファイバを示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるＦＢＧセンサ部周囲の保護被覆が除去された状態を示す模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１におけるＦＢＧセンサ部周囲に未硬化状態の被覆樹脂を塗布した状態を示す模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１におけるＦＢＧセンサ部周囲の被覆樹脂が収縮する過程を示す模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における回転機用コイルにおいて樹脂含浸検知デバイスをコイル導体−絶縁テープ間に配置した状態を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における回転機用コイルにおいて樹脂含浸検知デバイスのＦＢＧセンサ部周囲が含浸樹脂で充填された状態を示す模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態２におけるＦＢＧセンサ部周囲の周方向半周のみに未硬化状態の被覆樹脂を塗布した状態を示す模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態２におけるＦＢＧセンサ部周囲の未硬化状態の被覆樹脂が収縮する過程を説明するための模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における回転機用コイルにおいて樹脂含浸検知デバイスをコイル導体−絶縁テープ間及び絶縁テープ間に配置した状態を示す模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態３における回転機用コイルにおいて絶縁テープ間に配置した樹脂含浸検知デバイスのＦＢＧセンサ部周囲が含浸樹脂で充填された状態を示す模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態４におけるＦＢＧセンサ部を複数個有する樹脂含浸検知デバイスを示す模式図である。
【図１７】この発明の実施の形態４における回転機用コイルにおいてＦＢＧセンサ部を複数個有する樹脂含浸検知デバイスをコイル導体−絶縁テープ間に配置した状態を示す模式図である。
【図１８】この発明の実施の形態４における回転機用コイルにおいてＦＢＧセンサ部を複数個有する樹脂含浸検知デバイスの一部のＦＢＧセンサ部周囲が含浸樹脂で充填された状態を示す模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態５における樹脂含浸検知デバイスを示す模式図である。
【図２０】この発明の実施の形態５における回転機用コイルにおいて樹脂含浸検知デバイスをコイル導体−絶縁テープ間に配置した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明による樹脂含浸検知デバイス、回転機用コイル、及び回転機用コイルの樹脂含浸成形方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１７】
実施の形態１．
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。
【００１８】
被覆樹脂３は、溶剤により軟化する樹脂である。樹脂含浸検知デバイス１を発電機等のコイル内の樹脂含浸検知に適用する場合、検知対象である樹脂は、狭小な絶縁テープ間へ含浸させる必要がある。このため樹脂は低粘度化するために反応性希釈剤として溶剤を含んでいる。このような樹脂の例として、スチレン系・アクリル系樹脂が考えられる。被覆樹脂３は、これらの溶剤接触により軟化する樹脂である。例としては、アクリル・塩化ビニル・ポリスチレン・ボリビニルアルコール樹脂等が挙げられる。被覆樹脂３は溶剤の接触により軟化する樹脂であれば良く、樹脂の種類は特に限定されない。検知対象である樹脂、より詳細には樹脂の溶剤の種類に合わせて、適当な樹脂が取捨選択される。
【００１９】
次に、本実施の形態における樹脂含浸検知デバイスによる樹脂含浸検知の方法について図２から図５を参照しながら説明する。
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。
【００２０】
図２に示した光ファイバ２は、コア６と、コア６の外周を覆うクラッド７と、クラッド７の外周を覆う保護被覆４とを有している。ＦＢＧセンサ部５の付近では、保護被覆４が除去されており、クラッド７が露出している。
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。
【００２１】
図３に示すように、ＦＢＧセンサ部５は、コア６中に形成される有効屈折率の周期構造であり、図４に示すように急峻な反射スペクトル特性が得られるという特徴を有している。図３に示したＦＢＧセンサ部５では、コア６における有効屈折率が周期長Λで変化している。
【００２２】
図４の反射スペクトルの中心波長であるブラッグ波長λB、図３に示す回折格子の間隔を示すグレーティング周期Λ、及び回折格子における有効屈折率ｎの関係は、次式(１)で表される。
【００２３】
λB＝２ｎΛ          (１)
【００２４】
ここで、有効屈折率ｎは温度に依存し、周期Λは温度と歪みに依存する。従って、ＦＢＧセンサ部５に歪みが生じると、上記式(１)に基づきブラッグ波長λBが変化するため、歪みを検知することができる。
【００２５】
図５に示した歪み検知システム５０は、樹脂含浸検知デバイス１、光サーキュレータ８、ＡＳＥ光源９、及び光波長計１０を含んで構成されている。
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。
【００２６】
次に、本実施の形態における樹脂含浸検知デバイス１の製造方法について、図６から図９を参照しながら説明する。
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。
【００２７】
図６に示すように、光ファイバ２は内部にＦＢＧセンサ部５を含み、周囲を保護被覆４で覆われている。ＦＢＧセンサ部５周囲も、保護被覆４を除去する前は保護被覆４で覆われている。この状態では、歪み変化を検知することができないため、図７に示すようにＦＢＧセンサ部５周囲の保護被覆４を取り除き、ＦＢＧセンサ部５を露出させる必要がある。
【００２８】
ＦＢＧセンサ部５を露出させた後、図８に示すようにＦＢＧセンサ部５周囲に未硬化状態の被覆樹脂３ａを塗布する。未硬化状態の被覆樹脂３ａは、硬化の過程で光ファイバ２の表面と接着され、同時に硬化収縮により未硬化状態から収縮する。また、未硬化状態の被覆樹脂３ａが加熱硬化型の樹脂であれば、硬化温度から常温まで温度が低下する間に被覆樹脂は熱収縮する。図９の(ａ)に示す、硬化温度にある被覆樹脂３ａが、(ｂ)に示す常温まで温度が低下すると被覆樹脂３ａが収縮する。それに伴いＦＢＧセンサ部５も収縮し、ＦＢＧセンサ部５に対して矢印ＣＳで示すように圧縮歪みが残留する。以上の工程により、樹脂含浸検知デバイス１は製造される。
【００２９】
残留する圧縮歪みの大きさは、被覆樹脂３の硬化収縮率または線膨張係数、さらに弾性率によって決まる。歪み変化を精度良く検知するためには、残留歪みが大きい方が好ましく、被覆樹脂３の種類としては、硬化収縮率または線膨張係数、さらに弾性率が大きい樹脂がより好適である。
【００３０】
次に、樹脂含浸検知デバイス１による樹脂含浸検知方法について、図１０、図１１を参照しながら説明する。
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。
【００３１】
樹脂含浸工程前の状態においては、例えば発電機等の回転機のための回転機用コイル１００では、コイル導体１１の周囲に絶縁テープ１２が復数の層をなしてコイル絶縁層を構成するように巻き付けられている。図１０に示すように、樹脂含浸検知デバイス１は回転機用コイル１００のコイル導体１１と絶縁テープ１２との間に配置される。含浸樹脂１３は、コイル導体１１から見て外側から内側、図１０では上から下に向かって絶縁テープ１２間を含浸する。このため、絶縁テープ１２の内層側の層、より好ましくは最内層に樹脂含浸検知デバイス１を配置する。これにより、樹脂含浸検知デバイス１を最内層に配置した場合、含浸樹脂１３が絶縁テープ１２の最内層まで充填したことを検知することができる。
【００３２】
含浸樹脂１３が最内層まで充填されると、樹脂含浸検知デバイス１の被覆樹脂３は含浸樹脂１３中の溶剤への接触により軟化する。樹脂含浸検知デバイス１のＦＢＧセンサ部５には、前述のように圧縮歪みが残留しているため、被覆樹脂３が軟化すると、図１１に矢印ＣＳで示すように圧縮歪みが解放される。このときの歪み変化を図５に示した歪み検知システム５０で検知すれば、樹脂含浸を検知することができる。
【００３３】
なお、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の間に設けたコイルは、樹脂含浸後に加熱、加圧成形され、含浸樹脂１３も被覆樹脂３も絶縁層として一体となるため、コイルの特性には影響しない。
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。
【００３４】
実施の形態２．
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。
【００３５】
本実施の形態における樹脂含浸検知デバイス１の製造方法について図１２及び１３を参照しながら説明する。
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。
【００３６】
図１２に示すように未硬化状態の被覆樹脂３ａをＦＢＧセンサ部５周囲の周方向半周のみに塗布すると、図１３に示すように光ファイバ２は、図１３の(ａ)に示す真っ直ぐな状態から(ｂ)に示すように、未硬化状態の被覆樹脂３ａを塗布した側へ屈曲する。この屈曲により、ＦＢＧセンサ部５へ圧縮歪みが残留する。
【００３７】
光ファイバ２は弾性率が高く、被覆樹脂３の種類によっては硬化収縮によりＦＢＧセンサ部５へ十分な圧縮歪みを与えることが困難な場合がある。このような場合、前記手法により光ファイバ２を屈曲させることにより、ＦＢＧセンサ部５へ圧縮歪みを与えることができる。
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。
【００３８】
実施の形態３．
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。
【００３９】
本実施の形態における樹脂含浸検知デバイスによる樹脂含浸検知方法について、図１４、図１５を参照しながら説明する。
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。
【００４０】
樹脂含浸検知デバイスは、図１４に示すように、樹脂含浸検知デバイス１ａで示すようにコイル導体１１−絶縁テープ１２間に限らず、樹脂含浸検知デバイス１ｂで示すように絶縁テープ１２間に配置しても良い。絶縁テープ１２間にも樹脂含浸検知デバイス１ｂを配置しておけば、含浸樹脂１３は外側から内側に向かって含浸するため、図１５に示すように絶縁テープ１２間に配置した樹脂含浸検知デバイス１ｂの方がコイル導体１１−絶縁テープ１２間に配置した樹脂含浸検知デバイス１ａより先に樹脂含浸を検知する。これにより、観察が困難な絶縁テープ１２間の樹脂含浸状況を詳細にモニタリングすることができ、含浸工程の改善や樹脂含浸解析の精度向上に活かすことができる。
【００４１】
例えば、この発明による回転機用コイルの樹脂含浸成形方法において樹脂含浸検知デバイス１を使用して回転機用コイル１００を形成する場合、図１４に示すように、例えば回転機用コイル１００のコイル導体１１とコイル導体１１の外側のコイル絶縁層を構成する絶縁テープ１２との間、および絶縁テープ１２間の少なくとも１個所に、樹脂含浸検知デバイス１を配置して絶縁テープ(１２)を巻き回す。
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。
【００４２】
実施の形態４．
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。
【００４３】
本実施の形態における樹脂含浸検知デバイスについて、図１６から図１８を参照しながら説明する。
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。
【００４４】
樹脂含浸検知デバイス１ｃは、図１６に示すように、複数個のＦＢＧセンサ部５ａ−５ｃを有していても良い。本実施の形態では３つのＦＢＧセンサ部を設けた例を示しているがＦＢＧセンサ部の数はこれに限定されない。樹脂含浸検知デバイス１ｃでは、反射スペクトルの中心波長であるブラッグ波長λBが異なる３つのＦＢＧセンサ部５ａ−５ｃ同士を互いに直列に光ファイバ２でつなぐことにより、多点化することができる。多点化したＦＢＧセンサ部５ａ−５ｃそれぞれについて前述の被覆樹脂３を設ける処理を施してＦＢＧセンサ部を形成すれば、１本の樹脂含浸検知デバイス１ｃで複数の箇所の樹脂含浸状況をモニタリングすることが可能となる。
【００４５】
回転機用コイル１００の樹脂含浸工程では、含浸樹脂１３は外側から内側に向かって含浸すると同時に、コイル端部から中央部へ向かって、すなわち図１８の例えば左から右への横方向に移動しながら含浸する。図１７に示すように、ＦＢＧセンサ部５ａ−５ｃを複数個有する樹脂含浸検知デバイス１ｃを回転機用コイル１００のコイル導体１１−絶縁テープ１２間に配置すれば、コイル導体１１の図の横方向となる軸方向の樹脂含浸状況をモニタリングすることができる。図１８に示すような一部のＦＢＧセンサ部５ａ，５ｂ周囲が含浸樹脂１３で充填された状態であれば、含浸樹脂１３の流動先端が既に樹脂含浸を検知済みのＦＢＧセンサ部５ｂと未検知のＦＢＧセンサ部５ｃとの間にあると推測することができる。
【００４６】
なお、樹脂含浸成形においては、樹脂が確実に含浸していることを判定できれば良く、必ずしも含浸直後に含浸を判定できなくても良い。例えば軟化までの所要時間が数分程度だとしても、各ＦＢＧセンサ部における軟化までの所要時間が同じまたは略同じであれば、その時間差から含浸状況をモニタリングすることができる。
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。
【００４７】
実施の形態５．
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。
【００４８】
本実施の形態における樹脂含浸検知デバイス１について、図１９、図２０を参照しながら説明する。
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。
【００４９】
樹脂含浸検知デバイス１ｄの狭小部への挿入可否は、被覆樹脂３の径と保護被覆４の径によって決まる。ＦＢＧセンサ部５へ残留歪みを付与する観点から、被覆樹脂３の径は大きい方が好ましいが、被覆樹脂３の径を大きくしすぎると、狭小部へ挿入できない恐れがある。保護被覆４の径は、光ファイバ２を購入した時点で決まっているため、自ら調節することは困難である。従って、図１９に示すように被覆樹脂３の径を保護被覆４の径と同じまたは略同じとすれば、光ファイバ２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１ｄを挿入可能となる。
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。
【００５０】
なお上記各実施の形態において、被覆樹脂３は、ＦＢＧセンサ部５により大きい圧縮歪みを与えるためにＦＢＧセンサ部５およびＦＢＧセンサ部５の光ファイバ２の軸方向両側の予め設定された領域に亘り形成される。これをＦＢＧセンサ部領域とする。ここで被覆樹脂３ａは図９に示すように硬化温度から常温まで温度が低下する際に収縮する。このためにこの収縮を考慮して、未硬化状態の被覆樹脂３ａは、ＦＢＧセンサ部領域と、さらにＦＢＧセンサ部領域の光ファイバ２の軸方向両側の保護被覆４上に亘る部分に塗布しておく必要がある。
【００５１】
また樹脂含浸を検知する際には、図５に示すようなＦＢＧセンサ部５での歪みを検知する歪み検知システムの構成に基づいた、同様な構成の樹脂含浸検知システムを使用する。
【００５２】
以上のようにこの発明によれば、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とした。
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。
【００５３】
この発明は上記各実施の形態に限定されず、これらの可能な組み合わせを全て含む。
【産業上の利用の可能性】
【００５４】
この発明による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は、多くの分野において適用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１，１ａ−１ｄ  樹脂含浸検知デバイス、２  光ファイバ、３，３ａ  被覆樹脂、４  保護被覆、５，５ａ−５ｃ  ＦＢＧセンサ部、６  コア、７  クラッド、８  光サーキュレータ、９  ＡＳＥ光源、１０  光波長計、１１  コイル導体、１２  絶縁テープ、１３  含浸樹脂、５０  歪み検知システム、１００  回転機用コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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