(57)【要約】【課題】巻線製品の製造工程において、コイル線材の絶縁不良を高精度に検出可能とした巻線機を提供する。【解決手段】コイル線材を被巻装部材に巻装して巻線製品を製造する巻線機において、コイル線材２１の一端から前記被巻装部材に至る経路の途中に配置される電極部としての検出ノズル３３及び巻線ノズル３５と、これらのノズル３３，３５とコイル線材２１との間に電圧を印加する電圧印加手段と、この電圧印加手段により電圧を印加した際に、前記ノズル３３，３５内部を通過するコイル線材２１の絶縁皮膜２１ｂの欠陥２１ｃに起因して前記前記ノズル３３または３５とコイル線材２１との間に発生する放電を検出する放電検出手段とを備え、前記電圧印加手段及び放電検出手段を単一の耐圧絶縁計４０内に備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル線材を被巻装部材に巻装して巻線製品を製造する巻線機において、
コイル線材の一端から前記被巻装部材に至る経路の途中に配置される電極部と、
この電極部とコイル線材との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
この電圧印加手段により前記電極部とコイル線材との間に電圧を印加した際に、前記電極部近傍を通過するコイル線材の絶縁皮膜の欠陥に起因して前記電極部とコイル線材との間に発生する放電を検出する放電検出手段と、
を備えたことを特徴とする巻線機。
【請求項２】
請求項１に記載した巻線機において、
前記放電検出手段は、パルス状の放電電流を検出して前記絶縁被覆の欠陥を検出することを特徴とする巻線機。
【請求項３】
請求項１または２に記載した巻線機において、
コイル線材が収容される線材供給部と、
前記線材供給部から前記被巻装部材方向へ供給されるコイル線材が内部を通過する導電性の検出ノズルと、を備え、
前記検出ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする巻線機。
【請求項４】
請求項３に記載した巻線機において、
前記検出ノズルと前記被巻装部材との間に、前記コイル線材が内部を通過する導電性の巻線ノズルを更に備え、
前記巻線ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする巻線機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載した巻線機において、
前記電圧印加手段及び放電検出手段を、耐圧・絶縁試験用の単一の耐圧絶縁計に備えたことを特徴とする巻線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルやトランス、モータ用ステータまたはロータ等（以下、コイル自体や、コイルを有するこれらの各種製品を巻線製品と総称する）を製造するための巻線機に関し、詳しくは、巻線製品の製造工程においてコイルの絶縁不良を検出可能とした巻線機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エナメル線等からなるコイルを備えた巻線製品において、絶縁皮膜であるエナメルの傷やピンホールを検出する方法や装置が種々提供されている。
例えば、特許文献１には、内部圧力を所定値に保った容器内にモータ等の小型電気機械を設置し、そのコイルにサージ電圧を印加した際にコイルからグロー放電が発生するか否かにより、コイルの巻きムラやこれに起因する絶縁不良を検出するようにした非破壊絶縁試験方法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、低圧小型モータのステータやロータを構成するコイルを鉄心に巻き付けた供試体と、この供試体におけるコイルと鉄心との間のコロナ放電を測定するコロナ測定器と、その出力側に設けたコイル巻線状態の良否を判断する良否判別手段とを備えた巻線異常検出装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６１４１５号公報（［００２２］〜［００２５］，図１，図６等）
【特許文献２】特開平３−２４６４７２号公報（第２頁右下欄第１１行〜第３頁右上欄第１行、第１図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１，２に記載された従来技術は、共にコロナ放電を利用してコイルの絶縁不良を検出するものであるが、何れもコイルの巻装を一応完了した巻線製品を対象としている。
このため、例えばコイルボビンや鉄心に対するコイルの巻き始め部分に絶縁不良があったとしても、巻線製品の製造後でなければ絶縁不良を検出することができず、早期検出が不可能であることによって製造設備やエネルギー、時間の浪費、歩留まりの悪化を招いていた。
【０００６】
また、特許文献２のようにコイルと他方の電極部としての鉄心や金属製ボビンとの間に高電圧を印加して耐圧試験や絶縁試験を行う場合、絶縁不良によるコイルの欠陥部分が上記電極部から離れた位置にある場合には放電が起きにくいため、欠陥部分の検出が困難である。更に、レアショートや金属製のコイルボビンに起因したワンターンショートに至る前の状態での欠陥部分の検出もまた困難であった。
巻線製品として完成した状態では、コイルの深層部分や内側の欠陥を目視により検出することが難しいのは言うまでもなく、また、目視による検査では検査員によるばらつき等があって高精度な欠陥検出を望むことができない。
【０００７】
一方、巻線製品における絶縁不良は、コイルとして巻かれる以前のコイル線材が元々有する傷やピンホールが原因であったり、あるいは、巻線機の稼働中にコイル線材に加わる摩擦力が原因であることも十分に考えられる。
そこで本発明は、上記の点に着目してなされたものであり、その解決課題は、巻線製品の製造工程においてコイル線材の絶縁不良を高精度に検出可能とした巻線機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、コイル線材を被巻装部材に巻装して巻線製品を製造する巻線機において、
コイル線材の一端から前記被巻装部材に至る経路の途中に配置される電極部と、
この電極部とコイル線材との間に電圧を印加する電圧印加手段と、
この電圧印加手段により前記電極部とコイル線材との間に電圧を印加した際に、前記電極部近傍を通過するコイル線材の絶縁皮膜の欠陥に起因して前記電極部とコイル線材との間に発生する放電を検出する放電検出手段と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した巻線機において、
前記放電検出手段は、パルス状の放電電流を検出して前記絶縁被覆の欠陥を検出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した巻線機において、
コイル線材が収容される線材供給部と、
前記線材供給部から前記被巻装部材方向へ供給されるコイル線材が内部を通過する導電性の検出ノズルと、を備え、
前記検出ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した巻線機において、
前記検出ノズルと前記被巻装部材との間に、前記コイル線材が内部を通過する導電性の巻線ノズルを更に備え、
前記巻線ノズルを前記電極部として用いたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載した巻線機において、
前記電圧印加手段及び放電検出手段を、耐圧・絶縁試験用の単一の耐圧絶縁計に備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、巻線製品の製造工程においてコイル線材の絶縁皮膜の傷やピンホールによる欠陥の有無及び欠陥の位置を検出することができるため、これらの欠陥の看過による不良品の発生、製造設備やエネルギー、時間等の浪費を未然に防止することができる。特に、巻線製品の材料としてのコイル線材が元々有する欠陥や製造工程で発生した欠陥を検出できるので、品質管理上、至って有益である。
また、巻線製品となった状態で絶縁不良による放電を検出する方法ではなく、電極部とこの電極部の近傍を通過する単線のコイル線材との間の放電を検出する原理をとっているから、コイル線材のいかなる位置に存在する欠陥も確実かつ連続的、高精度に検出可能である。
更に、従来の巻線機に対して耐圧絶縁計等の試験機を接続、配線するだけで実現可能であるから、極めて経済的である等の効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る巻線機の概略的な構成図である。図１において、１０は巻線機本体であり、図示されていないモータに結合されたスピンドル１１には、コイルボビン１２が取り付けられている。なお、巻線製品としては、被巻装部材としての鉄心にコイル線材を巻装するトランスやモータ用ステータまたはロータ等であっても良い。
【００１５】
巻線機本体１０の上部には、巻線製品の製造に使用するコイル線材２１を前記コイルボビン１２の所定位置に巻き付けるために、コイル線材２１を三次元的に移動させるトラバース機構１３が設けられている。トラバース機構１３の上方には、コイル線材２１に所定の張力を与えるためのテンションユニット１４が配置されている。
ここで、上記コイル線材２１は、銅などの導線をエナメル等の絶縁皮膜により覆った線材である。
【００１６】
一方、２０は線材供給部であり、この線材供給部２０には、コイル線材２１が巻装されたコイルスプール２２が収容されている。なお、コイル線材２１は、線材供給部２０の上部中央に設けられた引出口２３から斜め上方へ引き出されるようになっている。また、コイル線材２１のコイルスプール２２への巻き始め端部２４は、測定リード線４１を介して耐圧絶縁計４０の一方の測定端子４２に接続されている。
【００１７】
線材供給部２０の引出口２３から引き出されたコイル線材２１は、前記テンションユニット１４を経てノズル部３０に導かれている。
上記ノズル部３０の構造を、図２を参照しつつ以下に説明する。
【００１８】
図２において、３１はほぼコ字形のノズルホルダーであり、その上部支持体３２には導電材料からなる検出ノズル３３が取り付けられ、下部支持体３４には導電材料からなる巻線ノズル３５が取り付けられている。なお、これらの検出ノズル３３及び及び巻線ノズル３５は、コイル線材２１のガイド部材として機能すると同時に、電極部としても機能するものである。
両ノズル３３，３５は同軸上に配置されており、これらの内部には、前記テンションユニット１４からコイルボビン１２方向に向かってコイル線材２１が貫通している。
【００１９】
ここで、巻線ノズル３５の出口付近では、コイルボビン１２に巻かれるコイル線材２１が広範囲の曲げ（角度変更）を余儀なくされるため、コイル線材２１の損傷を防止するために、巻線ノズル３５の内径はコイル線材２１の太さの３倍程度（少なくとも２倍以上）に設定されている。
一方、検出ノズル３３については、後述する放電検出原理によってコイル線材２１の絶縁皮膜に存在する欠陥を高精度に検出するために、コイル線材２１の太さにほぼ適合させた内径（例えば、検出ノズル３３とコイル線材２１との間に１０００〔Ｖ〕を印加する場合には、コイル線材２１の太さ＋０．１〔ｍｍ〕程度の内径）に設定されている。
【００２０】
なお、図１にも示すように、検出ノズル３３及び巻線ノズル３５は一括して測定リード線４４に接続されており、この測定リード線４４は、耐圧絶縁計４０の他方の測定端子４３に接続されている。
耐圧絶縁計４０は、測定端子４２，４３から交流または直流の高電圧（図２では、便宜的に交流電源４５を備えたものとして示してある）を出力して測定箇所の耐圧試験や絶縁試験を行う試験機の一種であるが、本実施形態では、上記高電圧が印加されるコイル線材２１と検出ノズル３３との間の絶縁不良、及び、コイル線材２１と巻線ノズル３５との間の絶縁不良、すなわち、コイル線材２１の絶縁皮膜に傷やピンホール等の欠陥がある場合に発生するパルス状の放電電流を検出する機能を備えている。
つまり、耐圧絶縁計４０は、電圧印加手段及び放電検出手段として機能するものであり、これらの機能を単一の耐圧絶縁計４０に具備することによって装置構成を簡略化することができる。
【００２１】
以上のように構成された巻線機を使用するには、スピンドル１１を駆動してコイル線材２１をコイルスプール２２からコイルボビン１２側に巻き取る製造工程の中で、耐圧絶縁計４０により所定の大きさ（例えば１００〔Ｖ〕〜２０００〔Ｖ〕）の交流電圧または直流電圧をコイル線材２１の巻き始め端部２４と検出ノズル３３及び巻線ノズル３５との間に印加し、以下に述べるような放電電流が発生するか否かを耐圧絶縁計４０により観察する。
【００２２】
すなわち、図３は、耐圧絶縁計４０によって交流電圧を印加した際に、例えば検出ノズル３３の内部を通過するコイル線材２１の絶縁皮膜に存在する欠陥（傷やピンホール等）によってコイル線材２１と検出ノズル３３との間に発生する放電電流波形を説明するための図である。
また、図４は、絶縁皮膜の欠陥を説明するための模式図であり、２１ａは導線、２１ｂはエナメル等からなる絶縁皮膜、２１ｃは傷やピンホール等の欠陥を示す。
【００２３】
図３において、ほぼ正弦波状の波形Ａは微小な漏れ電流であり、この漏れ電流は上記欠陥２１ｃがない状態でも定常的に存在する。また、波形Ｂは欠陥２１ｃによって流れる複数のパルスからなる放電電流波形であり、例えば１０〔μｓ〕程度の周期を持っている。
本実施形態では、この放電電流波形Ｂを耐圧絶縁計４０により検出して絶縁皮膜２１ｂに欠陥２１ｃがあること、すなわちコイル線材２１の絶縁不良を検出するものである。
【００２４】
図３における放電電流波形Ｂを電気的に検出するには、図３の波形全体をハイパスフィルタに通過させてコンパレータによりしきい値処理する等の方法により、容易に実現可能である。
また、仮に欠陥２１ｃが広範囲にわたって存在しており、検出ノズル３３の内周面が導線２１ａの外周面に直接接触して電流が流れる場合には、厳密には放電電流と言えなくなるが、直接接触に先立って放電現象が発生するので、この放電電流を耐圧絶縁計４０により検出すれば欠陥２１ｃの検出は可能である。
【００２５】
上記のように、本実施形態では基本的に、検出ノズル３３の内部におけるコイル線材２１との間の放電電流を検出してコイル線材２１の絶縁不良を検出している。
しかし、巻線ノズル３５はコイル線材２１の最終的な出口であり、この巻線ノズル３５内でも絶縁皮膜２１ｂを損傷するおそれがある。すなわち、製造工程における検出精度をできるだけ高くするためには、コイルボビン１２になるべく近い位置でコイル線材２１の絶縁不良を検出できることが理想的である。
従って、図１，図２に示したように、測定リード線４４を巻線ノズル３５にも接続してこの巻線ノズル３５とコイル線材２１との間にも所定の電圧を印加すれば、検出ノズル３３側と同様に、巻線ノズル３５側でもコイル線材２１の絶縁不良を検出することができ、検出精度や巻線製品、巻線機の信頼性を一層向上させることができる。
【００２６】
なお、上述した実施形態において、巻線機本体１０の構成は特に限定されず、要は巻線製品を製造するためにコイル線材をノズルから供給するものであれば良く、ノズルの形状、構造、本数等に何ら制約はない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る巻線機の概略的な構成図である。
【図２】図１におけるノズル部の説明図である。
【図３】放電電流波形の説明図である。
【図４】絶縁皮膜の欠陥を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０：巻線機本体
１１：スピンドル
１２：コイルボビン
１３：トラバース機構
１４：テンションユニット
２０：線材供給部
２１：コイル線材
２１ａ：導線
２１ｂ：絶縁皮膜
２１ｃ：欠陥
２２：コイルスプール
２３：引出口
２４：巻き始め端部
３０：ノズル部
３１：ノズルホルダー
３２：上部支持体
３３：検出ノズル
３４：下部支持体
３５：巻線ノズル
４０：耐圧絶縁計
４１，４４：測定リード線
４２，４３：測定端子
４５：交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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