(57)【要約】【課題】回転機用コイルに使用する線材の被覆の絶縁層特性を検査する検査装置、特に、エナメル線被覆の機械的物性を計測して絶縁層特性を推定することができる検査装置、並びにこれを備えた回転機用コイルの製造装置を提供する。【解決手段】送出機から送り出された試験エナメル線に動摩擦抵抗を負荷できる摩擦体と、その負荷された動摩擦抵抗の変化からエナメル線の滑り性を評価できる評価機構とを設けて成ることを特徴とするエナメル線の滑り性の検査装置である。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送出機から送り出されたエナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用を測定することにより、エナメル線の絶縁層特性を検査することを特徴とする検査装置。
【請求項２】
エナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用として、摩擦力，吸着力，耐久性，硬さのうち少なくとも一つ以上の力学物性を測定することを特徴とする請求項１記載の検査装置。
【請求項３】
送出機から送り出されたエナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用を測定することにより、回転電機用コイルの製造において要求されるエナメル線の絶縁層特性を評価するエナメル線の検査装置を経てコイルを製造することを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【請求項４】
請求項３において、前記絶縁層特性が、固着力，絶縁性，耐久性，高滑性，強度のうちの少なくとも一つであることを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【請求項５】
請求項３において、前記検査装置が、検査用探針とエナメル線の被覆面との位置合せをするアライメント部と、検査用探針とエナメル被覆との間の相互作用を測定する測定部と、測定データがエナメル線の絶縁層特性における要求数値の範囲内であるかどうかを判定する判定部と、判定後にエナメル線を巻回機へ送り出す送り出し部とで構成された回転電機用コイルの検査装置を備えることを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【請求項６】
請求項５において、前記アライメント部は、線材の断面形状に応じた送り線トレイ、もしくはローラが配置され、測定したい位置に検査用探針がアプローチできるための位置あわせ機構を備えることを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【請求項７】
請求項５において、前記エナメル線の線材の断面形状が円形，俵形，平角形，多角形，変形のうちいずれか一つであることを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【請求項８】
請求項５において、前記検査用探針の極率半径が、１０ナノメートル以上、５００ミクロン以下であることを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【請求項９】
請求項５において、前記検査用探針の直上に微動駆動機構を備えることにより、検査用探針がエナメル線表面に一定の荷重で接触することを特徴とする回転電機用コイルの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機用コイルに使用する線材のエナメル線被覆の絶縁層特性を検査する検査装置に係わり、特に、エナメル線被覆の機械的物性を計測して絶縁層特性を推定することができる検査装置、並びにこれを備えた回転機用コイルの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エナメル線は電気機器のマグネットワイヤとして広く使用されている。このエナメル線は、手巻きや機械巻線することにより、電気機器コイルとなる。近年、手巻きによる巻線は稀であって、高速巻回機により高速巻線される。高速巻線機ではエナメル線は優れた滑り性が要求される。エナメル線の滑り性は静摩擦係数か、動摩擦係数を測定することにより評価されている。
【０００３】
エナメル線の静摩擦係数試験法には、傾斜静摩擦係数試験法とハウエル静摩擦係数試験法とが広く使用されている。傾斜静摩擦係数試験法は、固定側エナメル線セット治具へエナメル線をセットすると共に、移動側エナメル線セット治具へエナメル線をセットし、これらを交差させ、その上に荷重を載せる。それからロードセルを載せた定速移動台を適当な速度で引っ張り、その時の張力変化によりエナメル線の滑り性を評価する。
【０００４】
ハウエル静摩擦係数試験法は、一方のエナメル線を横方向に張っておき、他方のエナメル線をその横方向に張ってある一方のエナメル線に接触するように縦方向に吊るしておき、その相互滑り性から静摩擦係数を求めるものである。他方、エナメル線の動摩擦係数測定装置としては、Ｈeidon社の動摩擦係数測定装置等が市販されている。
【０００５】
また、従来の車両用交流発電機では、固定子鉄心や回転子鉄心にエナメル線を巻回してなるコイル部に、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を添加したポリエステル樹脂などの絶縁樹脂を含浸して、コイル部の絶縁性を高めていた。例えば、ポリアミドイミド樹脂層を有するエナメル被覆とするエナメル線を用い、エポキシ変性ポリエステルイミド樹脂を絶縁樹脂として用いたコイル部の絶縁構造が例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
さらに、コイルにかかる電磁加振力や環境負荷からコイルを保護したり、コイルからのジュール熱を放熱しやすくしたりすることを目的に、エナメル線を固着して形成する。このようなコイルの製造方法としては、自己融着エナメル線や一体モールド成形，ワニス処理などの方法が挙げられる。このうち、自己融着エナメル線は、ワニス炉や成形機のような大型の設備を必要としないという点で、多くの機器に使用されている。一般のエナメル線は、導体に絶縁層を焼き付けているのに対して、自己融着エナメル線は、この絶縁層の外周にさらに加熱硬化可能な樹脂製の自己融着層を形成したものである。
【０００７】
自己融着エナメル線によるコイルの製造方法は、自己融着エナメル線が巻枠に巻線されると、コイルを加熱・加圧し、自己融着層を溶融することによりエナメル線同士が固定される。巻枠の形態には、製品に組込まれる樹脂製部品と、製造工程にのみ用いられる金属製治具がある。コイルの加熱には、巻線中の熱風吹付け，巻線後の加熱炉やコイル通電などの方法が用いられる。金属製治具の巻枠では、巻線・加熱・固定完了後にコイルが巻枠から取り外されて、コイル形成が完了する（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
自己融着エナメル線によるコイルの加熱・加圧時には、自己融着エナメル線同士が接触している箇所から自己融着層の樹脂材が溶融流出して、巻線張力が緩むので、融着剤内に空隙ができやすく、強度を有する絶縁物に自己融着層を被覆した融着剤を併用して補強する例もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
一方、一体モールド成形は、巻線後のコイルを樹脂成形で固着させる方法で、樹脂の成形性・剛性を活かしたモータのステータ・ロータやブレーキコイルの外郭形成や、樹脂の充填による放熱性を活かしたモータの高性能化に活用されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２８５８４号公報
【特許文献２】特開平８−３１６０８２号公報
【特許文献３】特開平８−３１６０２３号公報
【特許文献４】特開平９−３２２４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
高速巻回機により高速巻線する際、エナメル線は高速巻回機の多くのワイヤガイドを通過する。このワイヤガイドの通過性をスムーズにすると共にワイヤガイドによる接触傷発生を防止するため、エナメル線は優れた滑り性が要求されている。しかし、エナメル線表面の滑り性は、その発現機構が明確ではないため、ばらつきが大きく、安定した滑り性を有するエナメル線を供給することは困難であった。
【００１２】
傾斜静摩擦係数試験法やハウエル静摩擦係数試験法の静摩擦係数試験法では、静摩擦係数しか測定できないため高速巻線機のようなエナメル線を高速で走行するときの滑り性を正しく評価することが出来なかった。
【００１３】
また、Ｈeidon社の動摩擦係数測定装置は比較的短尺エナメル線の動摩擦係数を測定するものであり且つ比較的低速で走行するエナメル線の動摩擦係数を測定するものであるため、１００ｍ／min以上の高速で走行する長尺エナメル線の滑り性を長手方向に沿って正確に把握することが困難であった。
【００１４】
このような理由で従来の測定装置で測定した静摩擦係数や動摩擦係数が同じレベルでも実際の巻線性との相関性が乏しいことが多かった。
【００１５】
更に、テレビのブラウン管における偏向コイルの機械巻線作業のように異形金形内にエナメル線を巻き込み、それからプレス成形するような作業ではエナメル線のごく僅かな滑り性の差が巻線性に大きく影響するが、従来の測定装置で測定した静摩擦係数や動摩擦係数ではこれらの良否を正確に判定することが出来なかった。
【００１６】
車両用交流発電機では、長期間にわたって高い温度や振動に曝されることから、コイル部の絶縁構造の絶縁樹脂には、初期固着強度のみならず、長期にわたって高い固着強度が要求される。特に、エナメル線を固定子鉄心や回転子鉄心に巻回してなるコイル部に塗布含浸される絶縁樹脂には、高い固着強度のみならず、高い絶縁性が要求される。そして、エナメル被覆と絶縁樹脂との密着性が悪いと、エナメル被覆の寿命に影響を与え、早期に絶縁不良を起こすという問題があった。
【００１７】
また、車両用交流発電機は大量生産されるので、高い生産性が要求される。そして、エナメル線の巻回工程では、エナメル線が曲げ、変形されるので、エナメル線に大きな機械的負荷がかかり、エナメル被覆にダメージを与えることになる。このエナメル被覆のダメージに対して強い強度を有する絶縁樹脂を形成する必要があった。
【００１８】
また、特許文献１で開示されているエポキシ変性ポリエステルイミド樹脂は非常に硬い性質を有していることから、エポキシ変性ポリエステルイミド樹脂を絶縁樹脂として用いた場合には、絶縁樹脂とエナメル被覆との間で大きなせん断応力が発生し、エナメル被覆にダメージを与え、エナメル被覆の寿命を低下させていた。
【００１９】
一方、ブレーキやモータ，発電機，トランス等の電磁機器においては、コイルにかかる電磁加振力や環境負荷からコイルを保護し、コイルからのジュール熱を放熱しやすくすることを目的に、エナメル線を固着して形成する。このようなコイルには、自己融着エナメル線が用いられる。一般のエナメル線は、導体の外周に絶縁層を焼き付けているのに対して、自己融着エナメル線は、絶縁層の外周にさらに加熱硬化可能な樹脂製の自己融着層を形成している。
【００２０】
自己融着エナメル線によるコイルの製造方法は、自己融着エナメル線が巻線されると、加熱・加圧し、自己融着層を溶融することによりエナメル線同士が固定される。このため、加熱・加圧時に自己融着エナメル線同士が接触している箇所から自己融着層の樹脂剤が溶融流出し、巻線張力が緩んでコイル形状が変形することから、自己融着層の樹脂剤内に空隙ができて強度低下しやすい問題が発生している。この強度低下の問題を避けるため、自己融着エナメル線の自己融着層に加えて、強度を有する絶縁物に自己融着層を被覆する、即ち、別の融着剤を併用するという複雑な被膜構成をとっていた。しかし、この複雑なエナメル線の被膜構成を確認し、目的とする強度が得られているかを判定することは難しかった。
【００２１】
また、高性能モータではコイル占積率を高めるため、丸線の代わりに平角の自己融着エナメル線を用いることがあるが、平角線の角部は表面張力で平坦部に比べて絶縁被膜が薄くなりやすく、絶縁性能低下の可能性が懸念されるという問題点があった。
【００２２】
同様に、コイル占積率を高めるために、丸線を変形させて断面形状に平行な平坦部を設けた自己融着エナメル線を用いることがあるが、新たに形成された平坦部と元の丸Ｒ部との境目では絶縁被膜の伸びが大きく、絶縁性能低下の可能性が懸念されるという問題点があった。
【００２３】
一方、一体モールドによるコイルの例では、成型時の圧力がエナメル線に直接かかるので、最外周に巻線されたエナメル線が動きやすく、エナメル線が巻枠からはずれて巻枠の成型樹脂の表面やモータ・ブレーキ等の鉄心に触れて絶縁を損なう可能性が懸念されるという問題点があった。
【００２４】
本発明は、かかる点に立って為されたものであって、その目的とするところは前記した従来技術の欠点を解消し、長尺エナメル線の滑り性を高精度で測定できるエナメル線の滑り性検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、送出機から送り出されたエナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用を測定することにより、エナメル線の絶縁層特性を検査することを特徴とする検査装置である。エナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用として、摩擦力，吸着力，耐久性，硬さのうち少なくとも一つ以上の力学物性を測定する。
【００２６】
本発明は、送出機から送り出されたエナメル線の表面被覆と検査用探針との間の相互作用を測定することにより、回転電機用コイルの製造において要求されるエナメル線の絶縁層特性を評価するエナメル線の検査装置を経てコイルを製造することを特徴とする回転電機用コイルの製造装置である。絶縁層特性は、固着力，絶縁性，耐久性，高滑性，強度のうちの少なくとも一つである。また、上記検査装置が、検査用探針とエナメル線の被覆面との位置合せをするアライメント部と、検査用探針とエナメル被覆との間の相互作用を測定する測定部と、測定データがエナメル線の絶縁層特性における要求数値の範囲内であるかどうかを判定する判定部と、判定後にエナメル線を巻回機へ送り出す送り出し部とで構成された回転電機用コイルの検査装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のエナメル線の検査装置によれば、エナメル線表面被覆の滑り性，強度，密着力，耐久性，絶縁性の評価が可能で且つ測定速度が早くしかも滑り性の高精度判定が可能であり、それにより実際の高速機械巻線性との相関性が大きいものであり、工業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態のエナメル線の滑り性検査装置を示す構成図である。
【図３】エナメル線の滑り性における検査結果を示す図である。
【図４】エナメル線を巻いたコイル形状の一例を示す図である。
【図５】直巻コイル用巻線機を示す側面図である。
【図６】エナメル剥離部を説明する側面図である。
【図７】エナメル線の表面に染み出した滑剤の形状と検査用探針で計測した摩擦像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の要旨とするところは、送出機から送り出された試験エナメル線に動摩擦抵抗を負荷できる摩擦体と、その負荷された動摩擦抵抗の変化からエナメル線の滑り性を評価できる評価機構とを設けて成ることを特徴とするエナメル線の滑り性の検査装置である。走行するエナメル線に検査用探針を荷重下で接触するように通過させて動摩擦抵抗を生じさせ、その動摩擦抵抗の変化量が検査用探針のねじれより導き出されることを特徴とし、さらに、エナメル線の滑り性の良否を判定することを特徴とするエナメル線の滑り性検査装置である。
【００３０】
本発明においてエナメル線としては球状体，楕円体，四角体，三角体のいずれであっても良く、リング状，楕円中空状，四角中空状，三角中空状等でもよい。
【００３１】
本発明のエナメル線の滑り性検査装置は、実際の高速巻線機で巻線した時の巻線性に合致したエナメル線の滑り性の評価を高精度で行うことができる。
【００３２】
図７はエナメル線の表面に染み出した滑剤の形状と検査用探針で計測した摩擦像を示している。摩擦像とは、検査用探針が動摩擦抵抗によってねじれるときのねじれ変位を往復走査したときの変位幅の大小で見たもので、摩擦力として換算することができる。滑剤の表面は形状像で白く盛り上っており、その部分は摩擦像で黒くなっていることから、摩擦力が小さくなっている。ねじれ変位幅は他の領域に比べて、滑剤上部では半分に低下しており、滑り性の良いことが判定できる。本検査法と巻線評価とを比較検討した結果、本検査法で測定した摩擦力は巻線評価で得られたコイルの挿入力、即ち滑り性と良い相関性が得られる。このことから、本検査法はコイル製造の可否を判断できる検査法であると言える。
【００３３】
同様に、エナメル線表面被覆の硬さは、検査用探針の上下方向におけるたわみ量の大小から判断され、エナメル線表面被覆の強度をあらわす。
【００３４】
また、エナメル線表面被覆の吸着力は、検査用探針の下方向から上方向に変動したときの変動幅の大小から判断され、エナメル線表面被覆と絶縁層との固着力をあらわす。
【００３５】
また、エナメル線表面被覆の耐久性は、検査用探針の左右走査の繰り返しから、検査用探針の上下方向におけるたわみ量の低下量から判断され、エナメル線表面被覆の同じく耐久性，絶縁性をあらわす。
【００３６】
本実施形態の検査装置および検査方法の一例について説明する。
【００３７】
まず、従来の光てこ方式のＡＦＭの一例を示す。
【００３８】
従来のＡＦＭは、可撓性を有するカンチレバーと、該カンチレバーの先端部に設けられた探針、試料をＸＹＺ方向に移動させるためのアクチュエータ，カンチレバーの背面に設けられた反射面に、レーザ光を照射する光源，レーザ光を所定エリアに照射するために、レーザ光を集光するためのレンズ，前記反射面で反射したレーザ光を受光する、２つの受光部からなる２分割光検出器，アクチュエータの動作の制御およびＺ軸方向のカンチレバーの移動量に基づき、試料の形状を求める処理を行う制御手段，得られた表面形状を表示する表示手段，与えられた試料の形状計測が可能なエリアまで、試料をＸＹＺ軸方向に移動させるためのＸＹＺ軸粗動ステージを有して構成されている。
【００３９】
そして、カンチレバー，光源，２分割光検出器，レンズは、固定部に固定されている。
【００４０】
従来から、アクチュエータとして最も一般的に使用されているのは、チューブスキャナと称される移動手段である。かかるチューブスキャナは、例えば、ＰＺＴ等の材料を使用して製造された、円筒型のチューブの外周上に、４つの電極を分割して貼り付け、ＸＹＺ３方向の動きを可能にしたアクチュエータである。
【００４１】
具体的には、座標系を設定すると、電極の一方に大きさが同じで符号の異なる電圧を印加することにより、Ｘ軸方向の走査が可能となり、また、同様に、電極の他方に大きさが同じで符号の異なる電圧を印加することによりＹ軸方向の走査が可能となる。また、チューブの内周には、共通電極が設けられており、該共通電極と、すべての電極との間に、所定の電圧を印加することにより、チューブをＺ方向に伸縮させることも可能である。したがって、チューブスキャナは、試料を、Ｘ，Ｙ，Ｚ３軸方向に移動させるアクチュエータとして機能する。
【００４２】
さて、アクチュエータ上に、載置された試料の表面物性を測定する際には、制御手段によって、アクチュエータの各軸方向における移動量を制御し、試料表面における、ＸＹ平面上の所定領域で、探針に対し試料を相対移動させ、試料の物性を計測するための走査を行う。かかる走査によって、探針と試料との間に、相互作用し、この力の大きさによって、カンチレバーがたわみ、探針がＺ軸方向に変位するので、カンチレバーの撓み量が、一定になるように、フィードバック制御しながら、試料を走査していくことにより、前記フィードバック制御量に対応して、試料の表面物性が求まる。なお、カンチレバーの撓み量を一定にするためには、光源から放射され、レンズにて集光されて、カンチレバーの反射面に照射され反射したレーザ光を、２分割光検出器で受光し、各受光部からの差動出力が等しくなるように、アクチュエータの移動量を制御して、試料を、Ｚ方向に移動する制御を行えば良い。
【００４３】
なお、ＸＹＺ軸粗動ステージは、必須の手段ではないが、与えられた試料の物性計測が可能なエリアまで、試料をＸＹＺ軸方向に移動させるために、通常は、かかる手段を設けた構成になっている。
【００４４】
また、光源から放射され、レンズにて集光されて、カンチレバーの反射面に照射され反射したレーザ光を、２分割光検出器で受光する、光学系は、いわゆる「光てこ」を構成しているため、本光学系を採用している原子間力顕微鏡は、一般に、「光てこ方式型」とも称される。前記光てことは、具体的には、カンチレバーの撓み角の、２倍の角度の反射角度を有して、カンチレバーの反射面からレーザ光が反射する構成になっていることである。
【００４５】
また、ＡＦＭに、試料の状態や、試料上におけるカンチレバーの位置を観察するための光学顕微鏡を備え付けた構成を有する顕微鏡も提案されている。
【００４６】
その構成方法として、カンチレバーの真上に光学顕微鏡を備え付け、カンチレバーの真上方向から、試料を観察する方法や、固定部の底面に対し、斜め方向に光学顕微鏡を備え付け、斜め方向から、試料を観察する方法が提案されていた。
【００４７】
ところで、従来のような、光てこ方式のＡＦＭにおいては、試料をアクチュエータに載置し、試料自体を直接、ＸＹＺ方向に移動させるものである。巻線機と一体化している場合や、エナメル線の送り出し機と繋がっている場合には、これらの機械からうける振動を受けにくい構成にする必要がある。
【００４８】
本発明の検査装置について説明する。本発明の検査装置は、与えられた試料の形状，物性を計測する探針を備えるカンチレバーと、光源と、該光源から放射した光を集光するレンズと、集光された光のカンチレバーによる反射光を受光する受光器と、前記カンチレバーを固定し、直交する２軸方向にカンチレバーを移動可能な第１の変位手段と、該第１の変位手段を固定し、カンチレバーの移動方向である前記２軸方向と直交する１軸方向に、前記第１の変位手段を移動可能な第２の変位手段と、前記第１および第２の変位手段に所定の信号を与え、前記探針と試料とを相対的に移動させる処理、および、前記受光器からの出力に対応し、前記カンチレバーの撓み量を所定量にするための前記第１の変位手段に与える信号に応じて、試料の物性を計測する処理を少なくとも行う制御手段と、計測された物性を少なくとも表示する表示手段とを有している。
【００４９】
前記第１の変位手段は、チューブスキャナで構成され、また、前記第２の変位手段は、圧電素子で構成される。
【００５０】
また、前記カンチレバーの直上に、光学顕微鏡および光学顕微鏡の焦点をカンチレバーに合わせるための対物レンズを設けた構成も考えられる。
【００５１】
カンチレバーの先端に設けられる検査用探針としては、その極率半径が、１０ナノメートル以上、５００ミクロン以下であることが好ましい。また、検査用探針の直上に微動駆動機構を備えることにより、検査用探針がエナメル線表面に一定の荷重で接触するように構成することが好ましい。
【００５２】
図１は、本発明の検査装置に係る実施形態の一例を示す構成図である。
【００５３】
形状の計測対象となる試料１０７は試料固定台であるＸＹＺステージ１０９に載置されている。ＸＹＺステージ１０９は、例えば、微動機構上に載置された試料１０７を、物性測定可能なエリアまで、移動させるための手段であり、通常市販されている、光学用移動ステージを使用して構成すれば良い。なお、本手段は必須ではないが備えておくのが好ましい。
【００５４】
先端に探針を備えるカンチレバー１０３は、例えば、シリコン等を材料にして、板ばね状に製造される。なお、カンチレバー１０３の裏面には、光を反射する反射面を備えている。チューブスキャナ１０５によって、カンチレバー１０３のＸ，Ｚ方向の移動機構を実現できる。圧電素子１１７は、例えば、ＰＺＴ等を材料とし、圧電材料を積層状に配置して構成した、積層型圧電素子を使用すれば良い。圧電素子１１７に、制御回路から所定の電圧が印加されると、Ｙ軸方向への押圧が生じ、当該押圧によって、平行ばね１１５がＹ軸方向に移動する。したがって、平行ばね１１５に備え付けられたチューブスキャナ１０５の先端に備えられたカンチレバー１０３は、Ｙ軸方向に移動することになる。このように、圧電素子１１７に所定量の電圧を印加することにより、カンチレバー１０３を、Ｙ軸方向に所定量移動可能となる。すなわち、平行ばね１１５と圧電素子１１７とを有した構成により、Ｙ軸方向の移動機構が実現できる。
【００５５】
制御回路１１１は、少なくとも以下の処理を行う手段で、例えば、ＣＰＵ，ＲＯＭ（予め所定の処理を行うプログラムを内蔵しておく），ＲＡＭ，各種ＣＭＯＳ等の電子デバイスによって実現される。
【００５６】
まず、チューブスキャナ１０５に対して、所定の駆動電圧を印加し、Ｘ，Ｚ方向に、カンチレバー１０３を移動させる処理である。
【００５７】
次に、カンチレバー１０３を、Ｙ軸方向に移動するための所定の信号を送信する処理である。具体的には、上記のように、所定電圧を圧電素子１１７に印加する。
【００５８】
さらに、２分割光検出器１０６によって、カンチレバー１０３からの反射光を受光し、各受光部からの差動出力が等しくなるように、チューブスキャナ１０５の移動量を制御し、すなわち、カンチレバー１０３の撓み量が一定になるように、フィードバック制御しながら、該フィードバック制御量に対応する、試料１０７の表面形状を求める処理を行う。
【００５９】
表示装置１１２では、制御回路１１１によって検出した試料１０７の形状情報を少なくとも表示する機能を有し、例えば、ＣＲＴ，ＥＬディスプレイ，液晶ディスプレイによって実現される。
【００６０】
固定部１１０では、光源１０１，レンズ１０２，２分割光検出器１０６を固定し、さらに、ＸＹＺステージ１０９を、その下部に固定する手段である。例えば、防錆加工処理された金属材料等を使用し、所望の形状を呈するように、設計，製作すれば良い。
【００６１】
試料１０７に焦点を合わせるための対物レンズ１１８を備えた光学顕微鏡１２０が固定部１１０に固定されており、光学顕微鏡１２０によって、試料１０７をその上部から観察可能である。
【００６２】
また、圧電素子１１７で駆動される、平行ばね１１５の微動側（図中、ａは、平行ばねの微動側、ｂは、平行ばねの固定側である）に、チューブスキャナ１０５の中心軸が、試料面と平行になるように、チューブスキャナ１０５を固定し、その先端下部に、カンチレバー１０３を備えた構成にするのが好ましい。
【００６３】
Ｚ方向のフィードバック制御と、ＸＹ平面内での走査の一方（一般的には走査速度の早い方の走査：２次元でラスタースキャンを行う場合、一方の方向の走査速度が速く、他方の方向の走査速度は遅い）を、チューブスキャナの動作で行い、面内走査のもう一方の走査（すなわち、速度の遅い方の走査）を、平行ばねで行えばよい。
【００６４】
まず、使用者は、試料１０７をＸＹＺステージ上に載置するとともに、ＸＹＺステージ１０９を使用して、試料１０７の形状が計測可能な位置まで、３次元方向に、試料１０７を移動させる。カンチレバー直上の空間には、カンチレバー１０３と試料１０７を観察するための光学顕微鏡１２０が配置されているため、使用者は、これを使用して試料の載置の仕方が適切か、すなわち、試料１０７のカンチレバー１０３に対する位置が適切になっているか等を確認しながら、試料１０７の設定作業を行うことが可能であり、機器の操作性が向上する。
【００６５】
そして、機器の動作を開始させると、制御回路１１１は、前述のように、チューブスキャナ１０５，圧電素子１１７に所定の信号を与える。
【００６６】
カンチレバー１０３の先端に設けられた探針は、試料１０７に対して、Ｘ，Ｙ軸方向で走査を開始する。そして、制御回路１１１は、２分割光検出器１０６によって受光されたカンチレバー１０３からの反射光に対応する、各受光部からの差動出力が等しくなるように、チューブスキャナ１０５のＺ軸方向の移動量を制御し、すなわち、カンチレバーの撓み量が、一定になるように、フィードバック制御しながら、該フィードバック制御量に対応する、試料１０７の表面形状を求める処理を行う。
【００６７】
なお、試料の走査は、例えば、摩擦力の場合にはカンチレバーに対して垂直方向により行う。以上の走査によって測定された物性は、表示装置１１２に表示されることとなり、試料１０７の物性計測が完了する。
【００６８】
本発明のエナメル線の滑り性検査装置及びその評価方法の一実施例を、図２を用いて説明する。
【００６９】
エナメル線はアライメント部において、検査面が直上になるように位置決めする。例えば、平角線では検査面を角のエッジ部とするのか、あるいは平面部分の中心部とするのか、あるいは平面部分の角寄りとするのかを決めて、その位置に、検査用探針が来るように位置決めする。アライメント部は、線材の断面形状に応じた送り線トレイ、もしくはローラが配置され、測定したい位置に検査用探針がアプローチできるための位置あわせ機構を備えている。
【００７０】
次に、検査用探針が先端に付いたカンチレバーを位置決めしたエナメル線の直上にアプローチする。このカンチレバー面にレーザを当てる。検出器より、カンチレバーの変化量を検出する。この結果から、巻き線がＯＫであるかＮＧであるかを判定する。送り出し部では、判定により、エナメル線を送り出すか否かを決める。
【００７１】
次に、エナメル線の滑り性における検査の一実施例を示す。図３はその試験結果を示したものである。
【００７２】
本検査法と巻線評価とを比較検討した結果、本検査法で測定した摩擦力は巻線評価で得られたコイルの挿入力、即ち滑り性と良い相関性が得られる。このことから、本検査法はコイル製造の可否を判断できる検査法であると言える。
【００７３】
また、本発明のエナメル線の滑り性検査装置は、滑り性の長尺評価が可能で、また測定速度が早く、そしてエナメル線の選択性が広く、更に滑り性の高精度判定が可能であり、それにより実際の高速機械巻線性との相関性が大きい。
【００７４】
つぎに、本検査装置を用いて、絶縁性の判定がＯＫと判断されたエナメル線を適用した固定子１０を組み込んだ車両用交流発電機の熱的耐久試験を実施した。この熱的耐久試験では、車両用交流発電機を下記の条件下で長時間稼働運転させ、発電不良に至る時間を測定した。
（１）発電機の回転速度：３０００rpm（一定）
（２）雰囲気温度：１２０℃
（３）電気負荷と時間：バッテリ負荷（発電出力約５Ａ）×３０minと最大負荷（発電出力約７０Ａ）×３０minとの繰り返し
【００７５】
発電不良は、エナメル被覆の劣化に起因する固定子コイル間ショートによる発電電流低下によるものであり、固定子コイル（エナメル線）の絶縁性の比較ができる。
【００７６】
本検査装置でＮＧだったエナメル線とＯＫだったエナメル線とを比較した結果、２.４倍〜３.２倍の寿命が得られることが確認された。
【００７７】
車両用交流発電機では、例えば１５年、１５万Ｋｍなどの長期間、使用に耐える必要があり、そこに適用される固定子のコイル部の絶縁構造には、高い初期の固着力ばかりではなく、長期に亘って高い固着力を維持することが要求される。この実施の形態１により製造されたコイルは、このように高い固着力および優れた絶縁性を長期に亘って維持でき、車両用交流発電機の固定子のコイルに最適である。
【００７８】
配線用遮断器やリレーなどに用いられるコイルには、図４ａに示すような線径１mm程度以上のエナメル線を巻いて形作ってその両端末のエナメルを剥離した直巻コイル２、図４ｂに示すような線径１mm程度以下のエナメル線をプラスチックボビン３に巻き付けて両端末を端子４に数回からげた後接合してなるボビン巻コイル５などがあり、これらを巻線する装置は線径およびボビン形状に応じた各種の専用巻線機が数多く市販されている。
【００７９】
図５は市販の一般的な直巻コイル用巻線機を示す側面図であり、この巻線機は巻線部６，ベース台７，線材切断部８，線材供給部９，エナメル剥離部１０，線材収納部１１、および制御部１２で構成されている。
【００８０】
まず、巻線部６は、エナメル線を巻き付けるための巻芯１３と、エナメル線の先端を保持するために巻芯１３の側面に取り付けられた保持板１４と、巻芯１３を回転位置決めさせるために支持用の軸受箱や駆動用のモータおよび軸継手（図示せず）からなる回転位置決め機構１５と、この回転位置決め機構１５を上下方向に位置決めさせるために支持用のリニアガイド，ボールねじ、駆動用のモータおよび軸継手（図示せず）からなる１軸位置決め機構１６と、巻芯１３より少し大きい穴をもちかつ回転可能に軸受で支持された受け筒１７と、この受け筒１７を巻芯１３と同軸方向の下方でエアシリンダにて上下させる受け筒上下機構１８とからなり、これらはベース台７上で回転および上下移動できるように取り付けられている。
【００８１】
線材切断部８は、線材供給部９がエナメル線を送り出す時に、線材との隙間をできるだけ小さくして再現良く真直に通るようにエナメル線１の線径よりわずかに大きい内径の穴をもつ線ガイド１９と、この線ガイド１９の出口付近でエナメル線１の端末を切断しながら曲げるための切断曲げ刃２０と受け刃２１と、この両刃２０，２１をそれぞれ上下にエアシリンダ（図示せず）により往復動作させる刃上下機構２２と、線ガイド１９の出口から見て巻芯１３より前方でエナメル線の先端を曲げるためにエアシリンダにて上下できる先端曲げ刃２３と先端受け刃２４とからなる。
【００８２】
線材供給部９は、外周にエナメル線をはさみこむように溝を設けた一対のローラ２５，２６と、このうち一方のローラ２５を回転位置決めさせるために支持用の軸受箱や駆動用のモータおよび軸継手（図示せず）からなりベース台７上に固定されたローラ回転位置決め機構２７と、他方のローラ２６を支持する軸受箱をエアシリンダにて水平方向に往復動作することによりエナメル線１をはさんでローラ２６をローラ２５に対して開閉させるローラ開閉機構２８とからなる。
【００８３】
次に、エナメル剥離部１０は、図６に示すように一対の軸受２９をもつ軸受台３０に回転可能に支持される中空の回転軸３１と、この回転軸３１の先端に取り付けられかつエナメル線の線径よりわずかに大きい内径の穴のあいた線案内３２と、回転軸３１とともに回転しかつ回転軸３１の先端付近に取り付けられた一対のピン３３の回りに対向して回転できるように支持される１組のブロック３４と、このブロック３４とともに回転しかつブロック３４に対する位置をねじで調節できるように取り付けられた１組の刃３５，３６と、回転軸３１とともに回転しかつ回転軸３１の先の方の外周でキーにより軸方向に摺動可能に支持され先端にブロック３４を押す押し付けピン３７をもつ中空摺動軸３８と、スラスト軸受３９を介してこの中空摺動軸３８の内側面を押して中空摺動軸３８を摺動させるエアシリンダ４０と、１組の刃３５，３６の間隔が剥離径と同じになるようにエアシリンダ４０の作動位置を決めるストッパ４１と、上記回転軸３１を回転させるためのモータ４２，ベルト４３，プーリ４４とからなる。
【００８４】
さらに、線材収納部１１は、外周にエナメル線を挟みこむように溝を設けかつ回転自在に支持された複数の矯正ローラ４５と、エナメル線の曲がりぐせを矯正するために線径程度の隙間を作るように数個のローラ４５を２列平行に配置したものを水平と鉛直２方向になるようにベース台７上に固定した２組のストレーナ４６と、電線メーカから供給される線材ドラム４７を回転自在に支持するとともに張力変動を少なくするためにエナメル線を一連のバネ４８で吊るように構成された収納台４９とからなる。また、ベース台７は、上記各部を配置する以外に、完成したコイルを排出する排出口５０を備えている。
【００８５】
従来の巻線機は上記のように構成され、その動作は次のとおりである。あらかじめ線材収納部１１から線ガイド１９まで人手で挿入されたエナメル線は、ローラ開閉機構２８によりローラ２５，２６ではさまれた後、ローラ回転位置決め機構２７により所定量送り出される。次に、先端曲げ刃２３が上昇してエナメル線の先端を先端受け刃２４に対して曲げると、線材供給部９によりエナメル線は先端が保持板１４に当る位置まで引き戻される。すると、直ちに回転位置決め機構１５と１軸位置決め機構１６は回転量と上下量を位置決め制御し始めて、エナメル線はその先端が保持板１４に引っかかっているので巻芯１３に巻き付けられていく。その途中、巻きが折り返す（例えば１層目から２層目に折り返す）時には、筒上下機構１８が受け筒１７を上昇させコイルの下面に押し当てて、エナメル線は所望の位置で折り返される。
【００８６】
また、コイル両端末のエナメル剥離は次のように行われる。エナメル剥離部１０において、上記巻線中の適当なタイミングでエアシリンダ４０がストッパ４１の位置まで作動すると、スラスト軸受３９を介してこの中空摺動軸３８は内側面を押されて回転軸３１に対して摺動し、押し付けピン３７を介して一対のブロック３４はピン３３の回りに対向して回る。こうして１組の刃３５，３６は回転軸３１とともに回転しながらエナメル線に食い込んでエナメルを削ることになり、エナメル線は回転軸３１と内側の穴と線案内３２の中を通りながら剥離される。必要に長さだけ剥離されると、エアシリンダ４０は元の位置も戻り、上記と逆の動作で刃３５，３６はエナメル線から離れ、剥離が完了する。なお、上記剥離開始および終了のタイミングは、巻線完了後の切断時に、剥離された部分が切断曲げ刃２０をはさんで巻線済みのコイルの巻終り端末と次に巻線するコイルの巻始め端末の範囲に来るように予め決められる。
【００８７】
こうして巻線が完了すると、刃上下機構２２が切断曲げ刃２０と受け刃２１とを動作させて、巻終わり端末を切断するとともに折り曲げた後、刃上下機構２２が切断曲げ刃２０と受け刃２１とを戻すと、コイルが巻芯１３から外れて落下し、排出口５０から排出される。以下、上下動作を繰り返せば順次コイルが巻線される。
【００８８】
なお、他の直巻コイル用巻線機の線材供給部９には、上記のローラ２５，２６の代わりに、同様の溝をもつグリッパでエナメル線をはさみこんで、このグリッパ自体が送り方向に直進することにより、エナメル線を供給するタイプの装置もある。
【００８９】
このようなコイル用巻線機において、巻回機へ送り出す送り出し部の前に本発明の検査装置を配置することで、巻回機への巻き取りと同時に長尺エナメル線の滑り性を高精度で測定することが可能となる。
【００９０】
本発明の検査装置、検査方法は、ブレーキ，モータ，発電機，トランス等の電磁機器のコイルに用いられるエナメル線の絶縁層特性の検査に有効に利用することができる。
【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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