(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線（２２０）を収納可能な検査容器（１００）と、
前記巻線（２２０）に対向するように設けられた電極（１１１，１１２）と、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間に電圧を印加する電圧印加ユニット（１２１）と、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間の電流および／または電圧を検知する検知ユニット（１２２）とを備え、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との相対的な位置関係を変化させながら前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間に電圧を印加し、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間に所定のギャップが形成され、
前記電極（１１１，１１２）は、リング状のコア体（２１０）の軸方向端部に形成される前記巻線（２２０）のコイルエンドに対向し、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との相対的な位置関係は、前記リング状のコア体（２１０）の周方向に沿って変化し、
電極（１１１，１１２）はリング状のコア体（２１０）の軸方向において該コア体（２１０）を挟むように設けられ、
前記所定のギャップは、前記リング状のコア体（２１０）の軸方向に沿った、前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間のギャップである、絶縁検査装置。
【請求項２】
前記検査容器（１００）内を減圧する減圧ユニット（１３０）をさらに備えた、請求項１に記載の絶縁検査装置。
【請求項３】
前記減圧ユニット（１３０）は、前記検査容器（１００）内の圧力を０Ｐａよりも大きく、かつ、１０００Ｐａ以下にする、請求項２に記載の絶縁検査装置。
【請求項４】
巻線（２２０）を収納可能な検査容器（１００）と、
前記巻線（２２０）に対向するように設けられた電極（１１１，１１２）と、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間に電圧を印加する電圧印加手段（１２１）と、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間の電流および／または電圧を検知する検知手段（１２２）とを備え、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との相対的な位置関係を変化させながら前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間に電圧を印加し、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間に所定のギャップが形成され、
前記電極（１１１，１１２）は、リング状のコア体（２１０）の軸方向端部に形成される前記巻線（２２０）のコイルエンドに対向し、
前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との相対的な位置関係は、前記リング状のコア体（２１０）の周方向に沿って変化し、
電極（１１１，１１２）はリング状のコア体（２１０）の軸方向において該コア体（２１０）を挟むように設けられ、
前記所定のギャップは、前記リング状のコア体（２１０）の軸方向に沿った、前記巻線（２２０）と前記電極（１１１，１１２）との間のギャップである、絶縁検査装置。
【請求項５】
前記検査容器（１００）内を減圧する減圧手段（１３０）をさらに備えた、請求項４に記載の絶縁検査装置。
【請求項６】
前記減圧手段（１３０）は、前記検査容器（１００）内の圧力を０Ｐａよりも大きく、かつ、１０００Ｐａ以下にする、請求項５に記載の絶縁検査装置。
【請求項７】
前記電極（１１１）は、前記コイルエンドに対向する部分に凹部（１１１Ａ）を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の絶縁検査装置。
【請求項８】
前記電極（１１１）は、前記コイルエンドに対向する部分に凸部（１１１Ｂ）を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の絶縁検査装置。
【請求項９】
前記電極（１１１）は、側面から突出する複数の突出部（１１１Ｃ）を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の絶縁検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁検査装置に関し、特に、巻線の絶縁欠陥箇所で放電を生じさせることにより該巻線の絶縁欠陥の有無およびその位置を検出する絶縁検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
巻線の絶縁欠陥を検出する欠陥検出方法が従来から知られている。
たとえば、特開昭６４−９３６０号公報においては、回転電機巻線に一定電圧を印加した状態で容器内を減圧し、部分放電を発生させることにより、巻線のピンホールの有無およびその位置を検出する方法が開示されている。
【０００３】
また、特開２００３−２４８０２８号公報においては、検査槽に非腐食性で導電性の検査液を徐々に供給し、電極とコイルとの間に電圧を印加して、電極とコイルとの間で導電性が検出された時点における液レベルセンサにより計測された検査液面の高さからコイル傷の位置を特定する方法が開示されている。
【０００４】
さらに、特開平９−４３３０１号公報においては、コイルにサージ電圧を印加して該コイルからグロー放電が発生しているか否かを検出するステップを備えた絶縁試験方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−９３６０号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８０２８号公報
【特許文献３】特開平９−４３３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁欠陥を検出するにあたり、欠陥の有無に加えてその欠陥箇所の位置を特定することは重要である。これに対し、上記の３文献においては、本発明とは異なる思想で欠陥位置を特定することが開示されているが、正確な位置の特定という観点では、必ずしも十分ではない。
【０００７】
本発明の目的は、巻線の絶縁欠陥の有無およびその位置を正確に検出することが可能な絶縁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】
【０００８】
本発明に係る絶縁検査装置は、巻線を収納可能な検査容器と、巻線に対向するように設けられた電極と、巻線と電極との間に電圧を印加する電圧印加ユニットと、巻線と電極との間の電流および／または電圧を検知する検知ユニットとを備え、巻線と電極との相対的な位置関係を変化させながら巻線と電極との間に電圧を印加し、巻線と電極との間に所定のギャップが形成され、電極は、リング状のコア体の軸方向端部に形成される巻線のコイルエンドに対向し、巻線と電極との相対的な位置関係は、リング状のコア体の周方向に沿って変化し、電極はリング状のコア体の軸方向において該コア体を挟むように設けられ、所定のギャップは、リング状のコア体の軸方向に沿った、巻線と電極との間のギャップである。
【０００９】
上記構成によれば、巻線と電極との間のリーク電流および／または電圧降下を検知して、巻線の絶縁欠陥を検出することができる。ここで、巻線と電極との相対的な位置関係を変化させながら絶縁欠陥を検出することで、欠陥位置を正確に検出することができる。
【００１０】
上記絶縁検査装置は、検査容器内を減圧する減圧ユニットをさらに備えることが好ましい。なお、減圧ユニットは、検査容器内の圧力を０Ｐａよりも大きく、かつ、１０００Ｐａ以下にすることが好ましい。
【００１１】
減圧条件下で検査を行なうことで、巻線の絶縁欠陥部分と電極との間の放電が、比較的低電圧でも生じやすくなる。低電圧で放電を生じさせることで、放電により欠陥箇所の周囲の絶縁体に与えられるダメージが低減される。
【００１２】
上記絶縁検査装置において、１つの例として、電極は、リング状のコア体の軸方向端部に形成される巻線のコイルエンドに対向する。
【００１３】
これにより、コイルエンドにおける絶縁欠陥を正確に検出することができる。
上記絶縁検査装置において、電極は、コイルエンドに対向する部分に凹部を有するか、コイルエンドに対向する部分に凸部を有するか、側面から突出する複数の突出部を有することが好ましい。
【００１４】
これにより、電界集中が生じることで、電極と巻線との間の放電開始電圧が低減される。したがって、放電により欠陥箇所の周囲の絶縁体に与えられるダメージが低減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、上記のように、巻線の絶縁欠陥箇所の位置を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係る絶縁検査装置の構成を示した図である。
【図２】検査容器内の圧力と放電開始電圧との関係を示した図である。
【図３】放電電極間距離と放電開始電圧との関係を示した図である。
【図４】図１における矢印αの方向から電極およびコイルエンドをみた図であり、電極形状の１つの例を示す図である。
【図５】図１における矢印αの方向から電極およびコイルエンドをみた図であり、電極形状の他の例を示す図である。
【図６】図１における矢印αの方向から電極およびコイルエンドをみた図であり、電極形状のさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に基づく絶縁検査装置の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００１８】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係る絶縁検査装置の構成を示した図である。図１を参照して、本実施の形態に係る絶縁検査装置１は、チャンバ１００（検査容器）を備える。
【００１９】
チャンバ１００内には、ステータ２００が設置される。ステータ２００は、ステータコア２１０とコイルエンド２２０とを有する。
【００２０】
リング状のステータコア２１０は、鉄または鉄合金などの板状の磁性体を積層することにより構成される。ステータコア２１０の内周面上には複数のティース部（図示せず）および該ティース部間に形成される凹部としてのスロット部（図示せず）が形成されている。スロット部は、ステータコア２１０の内周側に開口するように設けられる。
【００２１】
３つの巻線相であるＵ相、Ｖ相およびＷ相を含む巻線は、スロット部に嵌り合うようにティース部に巻き付けられる。巻線のＵ相、Ｖ相およびＷ相は、互いに円周上でずれるように巻き付けられる。
【００２２】
ステータコア２１０は、円筒面２１１および軸方向端面２１２を有し、ステータコア２１０の双方の軸方向端面２１２上に上記巻線のコイルエンド２２０が設けられる。コイルエンド２２０を含む巻線を構成するワイヤには、絶縁皮膜が設けられている。
【００２３】
ところで、巻線を構成するワイヤの絶縁皮膜にピンホールや亀裂が生じることにより内側の導体が露出すると、相間の絶縁性などが損なわれる。これに対し、絶縁検査装置１によれば、後述する構成により、絶縁欠陥の有無およびその位置を正確に検出することができる。この結果、絶縁欠陥発生に対して適切な対応を採ることが可能になる。
【００２４】
絶縁検査装置１による絶縁欠陥の検出方法について説明する。図１に示すように、絶縁検査装置１は、欠陥探査部１１０と、検知ユニット１２０と、減圧ユニット１３０とを有する。欠陥探査部１１０は、ステータコア２１０の軸方向（矢印ＤＲ１の方向）において該コアを挟むように設けられ、コイルエンド２２０上に該コイルエンド２２０とのギャップがＬになるように設けられる電極１１１，１１２と、該電極をステータコア２１０の周方向（矢印ＤＲ２の方向）に回転させる回転駆動ユニット１１３とを有する。検知ユニット１２０は、電極１１１，１１２と巻線との間に電圧を印加する電圧印加部１２１と、電極１１１，１１２と巻線との間の電流および／または電圧を検知する検知部１２２とを有する。減圧ユニット１３０は、チャンバ１００内を減圧する。
【００２５】
絶縁検査を行なう際は、電極１１１，１１２と巻線との間に電圧を印加しながら、回転駆動ユニット１１３を作動させて、電極１１１，１１２を矢印ＤＲ２の方向に沿って移動させる。同時に、電極１１１，１１２と巻線との間の電流および／または電圧を検知する。
【００２６】
ここで、コイルエンド２２０において絶縁欠陥がある場合、コイルエンド２２０と電極１１１，１１２との間で放電が生じ、リーク電流が流れる。このリーク電流は、検知ユニット１２０における検知部１２２によって検知することができる。また、このリーク電流が大きい場合は、検知部１２２によって電極１１１，１１２と巻線との間の電圧降下を検知することも可能である。リーク電流または電圧降下を検知することにより、絶縁欠陥の有無を判断することができる。また、電極１１１，１１２をステータコア２１０の周方向に移動させながら絶縁欠陥の検出を行なうことで、当該欠陥箇所の周方向（矢印ＤＲ２の方向）における位置を特定することが可能になる。
【００２７】
なお、電極１１１，１１２のいずれか一方のみが設けられている場合も、上記と同様の手法で、絶縁検査を行なうことができる。図１に示すように、複数の電極を互いにコイルエンド２２０の周方向にずれた位置に設けることで、検査時間を短縮することができる。また、検査時間を１つの電極による場合と同等に設定する場合には、電極の回転速度を低減し、検査精度（欠陥位置の特定の精度）を向上させることができる。たとえば、図１に示す例では、２つの電極１１１，１１２が矢印ＤＲ２の方向に互いに１８０°ずれた状態で配設されているので、１つの電極のみが配設された場合と比較して、電極の回転速度を同じ速度に設定すれば検査時間が半分に短縮される。また、検査時間を同じ時間に設定すれば、電極の回転速度を半分にすることができるので、検査精度（欠陥位置の特定の精度）が向上する。
【００２８】
また、絶縁欠陥の位置の特定は、典型的には、電極１１１，１１２を移動させながら放電の発生を視認することにより行なわれる。これにより、コストの上昇を抑制しながら、絶縁箇所の正確な特定を行なうことができる。一方で、チャンバ１００に赤外温度計を取付けたり、検査状況を撮影したビデオ映像を画像処理装置を用いて解析したりして、放電箇所を特定することにより、絶縁欠陥の位置の特定が行なわれてもよい。これらの手法を用いることにより、さらに精度の高い位置の特定を行なうことができる。
【００２９】
図２は、検査容器内の圧力と放電開始電圧（欠陥箇所において放電を生じさせるために必要な電圧）との関係を示した図である。なお、図２中の「Ａ」はシミュレーションによる結果を示し、「Ｂ」は絶縁検査装置１を用いて行なった実験結果を示す。図２における「Ａ」，「Ｂ」を参照して、検査容器内の圧力が低くなるにつれて、放電開始電圧も低くなる。すなわち、検査容器内を減圧することで、比較的低い電圧でも放電を生じさせて絶縁欠陥を検知することができるようになる。低電圧で放電を生じさせることにより、放電により欠陥箇所の周囲の絶縁体に与えられるダメージが低減される。
【００３０】
図１に示される絶縁検査装置１において、減圧ユニット１３０による減圧後のチャンバ１００内の圧力は適宜変更可能であるが、具体的には１０００Ｐａ以下程度（好ましくは２００Ｐａ以上８００Ｐａ以下程度（たとえば、２００Ｐａ以上２７０Ｐａ（≒２Ｔｏｒｒ）以下程度））とすることが考えられる。この程度の圧力であれば、上記の効果を十分に得ることができる。
【００３１】
図３は、放電電極間距離と放電開始電圧との関係を示した図である。なお、図３中の「Ａ」はシミュレーションによる結果を示し、「Ｂ」は絶縁検査装置１を用いて行なった実験結果である。絶縁検査装置１において、放電電極間距離とは、電極１１１，１１２とコイルエンド２２０との間ギャップ（図１におけるＬ）を意味する。図３における「Ａ」，「Ｂ」を参照して、放電電極間距離が小さくなるにつれて、放電開始電圧も低くなる。なお、絶縁検査装置１を用いて行なった実験（「Ｂ」）においては、放電電極間距離が大きい場合に放電開始電圧が一定の値に収束する結果が示されているが、これは実験上の誤差であると考えられ、基本的にはシミュレーション（「Ａ」）と同様の傾向が得られると考えられる。すなわち、放電電極間距離（Ｌ）を小さくすることにより、比較的低い電圧でも放電を生じさせて絶縁欠陥を検知することができるようになる。低電圧で放電を生じさせることにより、放電により欠陥箇所の周囲の絶縁体に与えられるダメージが低減される。つまり、電極１１１，１１２はできるだけコイルエンド２２０に近づけることが好ましいが、実際には、コイルエンド２２０の矢印ＤＲ１方向の凹凸を考慮して、適宜変更される。
【００３２】
なお、図２，図３において、絶縁検査装置１を用いて行なった実験結果「Ｂ」における放電開始電圧がシミュレーションによる結果「Ａ」における放電開始電圧と比較して低くなっているのは、シミュレーションは平板電極モデルを用いて行なったのに対し、絶縁検査装置１においては、電極が角部を有することにより電界集中が生じやすいためであると考えられる。
【００３３】
このように、放電時に電界集中を生じさせることで、放電開始電圧を低く抑えることが可能である。つまり、電極１１１，１１２の形状については、適宜変更することが可能であるが、該電極形状は、電界集中を促進する形状であることが好ましい。
【００３４】
図４〜図６は、電界集中を促進する電極形状の例を示す図である。なお、図４〜図６は、図１における矢印αの方向から電極１１１，１１２およびコイルエンド２２０をみた状態を示す。
【００３５】
図４の例では、電極１１１は、コイルエンド２２０に対向する部分に凹部１１１Ａを有する。これにより、電極１１１の角部の数が増大する。結果として、放電時の電界集中が促進され、放電開始電圧が低減される。
【００３６】
図５の例では、電極１１１は、コイルエンド２２０に対向する部分に凸部１１１Ｂを有する。また、図６の例では、電極１１１は、側面から突出する複数の突出部１１１Ｃを有する。図５，図６に示す例によっても、図４に示す例と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上記絶縁検査を行なうに際し、チャンバ１００内にネオンやアルゴンなどの希ガスが導入されてもよい。これにより、絶縁欠陥箇所で放電が生じた際に希ガスが発光し、欠陥の存在を容易に認知することができる。結果として、検査精度の向上、検査効率の向上を図ることができる。
【００３８】
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る絶縁検査装置１は、巻線が設けられたステータ２００を収納可能なチャンバ１００（検査容器）と、ステータ巻線のコイルエンド２２０に対向するように設けられた電極１１１，１１２と、巻線と電極１１１，１１２との間に電圧を印加する電圧印加部１２１と、巻線と電極１１１，１１２との間のリーク電流および／または電圧降下を検知する検知部１２２と、チャンバ１００内を減圧する減圧ユニット１３０とを備える。
【００３９】
絶縁検査装置１によりコイルエンド２２０における絶縁欠陥の検出を行なう際は、コイルエンド２２０と電極１１１，１１２との相対的な位置関係を変化させながら巻線と電極１１１，１１２との間に電圧を印加する。コイルエンド２２０と電極１１１，１１２との相対的な位置関係を変化させる際は、電極１１１，１１２をコイルエンド２２０の外周に沿って移動させてもよいし、固定された電極上をコイルエンド２２０が通過するようにステータ２００を回転させてもよい。本実施の形態においては、電極１１１，１１２を回転させる例について主に説明したが、巻線が巻回されたステータ２００を回転させるよりも電極１１１，１１２を回転させる方が簡単であるので、上記のようにすることで、装置の構造をシンプルなものにして、コスト低減などを図ることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明は、絶縁検査装置に適用される。
【符号の説明】
【００４２】
１  絶縁検査装置、１００  チャンバ、１１０  欠陥探査部、１１１，１１２  電極、１１１Ａ  凹部、１１１Ｂ  凸部、１１１Ｃ  突出部、１１３  回転駆動ユニット、１２０  検知ユニット、１２１  電圧印加部、１２２  検知部、１３０  減圧ユニット、２００  ステータ、２１０  ステータコア、２１１  円筒面、２１２  軸方向端面、２２０  コイルエンド。
【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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