JPH07128392A

JPH07128392A - 非破壊絶縁試験装置

Info

Publication number: JPH07128392A
Application number: JP5289872A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Tanaka; 田中　　滋; Takashi Kikuchi; 孝史菊地; Shiyunichi Sakae; 俊一坂惠; Yoshimaro Kurokawa; 良磨黒川
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd; Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】モータのステータやロータ等に用いられたエ
ナメル線の絶縁不良、つまり傷を検出し、導体接触即ち
レアショートによるモータの絶縁不良を非破壊で検出す
る。【構成】エナメル線を用いたステータやロータ等の部
材を被検体１とし、被検体１を減圧容器２内に入れ、減
圧容器２内を減圧し、被検体１に交流定電圧を印加し、
真空コロナ測定器９で所定放電電荷量を検出感度として
コロナ放電を検出し、その発生頻度をパルス計数回路１
０により計数し、被検体１の良否の判別を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータやトランス等の
製造工程等において発生するエナメル線の絶縁異常を減
圧状態で検知するための非破壊絶縁試験装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】(1) 家電製品等に使用されるモータの製
造においては、鉄心にエナメル線等を巻装し、ステータ
やロータに装着する工程がロボット等により自動化され
て行われている。この工程中にエナメル線に絶縁異常が
発生することがあり、品質管理上大きな問題となってい
る。

【０００３】このような絶縁不良には２つの現象が考え
られている。即ち、一方はエナメル線の乱れやこぼれ又
はスペーサのずれ等により、乱れたエナメル線が鉄心に
直接触れたり又は非常に接近した場合であり、この部分
で絶縁不良が発生し易い。また、他方はエナメル線自身
の傷やエナメル層の剥れ等であり、経時変化によってエ
ナメル線間に導体接触即ちレアショートが発生し、これ
が絶縁不良の原因となる。

【０００４】これらの不良を検出するために、目視検査
や交流耐電圧試験等の検査方法が実施されているが、こ
れらの試験ではエナメル線の乱れ等により生ずるエナメ
ル線と鉄心との接触による不良を正確に検知することは
できない。

【０００５】この問題を解決するために、例えば特開平
３−２４６４７２号公報には、コロナ放電を使用して１
ｍｍ程度以下の電線と鉄心の接近の状態を検知する装置
が開示されている。これは、エナメル線等を鉄心に巻装
したモータの部材であるステータやロータにおいて、エ
ナメル線と鉄心との間に８００Ｖ〜１２００Ｖの交流電
圧を印加し、このとき発生するコロナ放電電荷量をコロ
ナ測定器により測定し、放電電荷量が急激に増大するも
のを不良品と判定して検査ライン上での選別を行う装置
であり、エナメル線の乱れやこぼれ等の原因により、エ
ナメル線と鉄心が接触したり、非常に接近したりする状
態の検出には、ほぼ満足すべき効果を発揮している。

【０００６】(2) 一方、実際にステータやロータの鉄心
に捲装したエナメル線自体の傷による電線間における導
体接触即ちレアショートが発生し、例えばモータが完成
しエアコンディショナや冷蔵庫等に組み込まれ製品とし
て使用されている間に、徐々に絶縁劣化が促進されて絶
縁破壊に至りモータが焼損することがある。従って、こ
れはメインテナンス上重大な問題となり、製品の品質の
信頼性を左右することになる。

【０００７】そこで、火花放電電圧が周囲の気圧の低下
と共に低くなるという、所謂パッシェンの原理を利用し
た非破壊検査方法が特公平５−４９０６５号公報に開示
されている。これは真空容器内に揮発性ガスを導入し、
ステータやロータに用いたエナメル線と網目状電極間に
電圧を印加して発生するアーク放電を検出する方法であ
り、真空中において比較的低い印加電圧によりエナメル
線の傷部から発生するアーク放電が、揮発性ガスにより
着色され目視により傷の検出を行うものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】(イ) しかしながら、
(1) の第１の従来例においては、エナメル線がこぼれ等
により鉄心と極く接近している場合の検出には有効であ
るが、エナメル線の傷によるエナメル線間の導体接触即
ちレアショートが存在する場合とか、エナメル線の傷部
と鉄心とが数ｍｍ以上離れている場合の傷の検出はでき
ない。このため、インパルス試験やレアショート試験が
行われているが、この場合は一部の不良しか検出でき
ず、試験に時間も掛かり実用的には有効な方法とは云え
ない。

【０００９】(ロ) また、上述の第２の従来例では、アー
ク放電を目視により検知しているので、比較的小さい傷
の検出には不利であり、表面に現れない隠れた部分の傷
の検出が困難である。更に、目視による判定には人手を
要し個人差も生じ、また真空度が０．５Torrと高いので
真空度到達時間が掛かり、容量の大きい真空ポンプを必
要とする。また、容器等に真空漏れを防ぐための高い密
閉性が要求され、機械加工等備品の製作に費用が掛か
る。従って、この方法を全数チェックの自動検査ライン
に組み込むことは極めて困難である。

【００１０】本発明の目的は、上述の問題点を解決し、
エナメル線間の導体接触即ちレアショートによる不良の
問題を解決し、自動検査が可能な非破壊絶縁試験装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明に係る非破壊絶縁試験装置は、エナメル線を
用いた部材を被検体とし、該被検体の周辺を密封して減
圧するための減圧手段と、該減圧手段による減圧状態に
おいて前記エナメル線に定電圧を印加して発生する所定
量以上の放電電荷量を有するコロナ放電を検知するコロ
ナ検出手段と、該コロナ検出手段から得られるコロナ放
電の発生頻度を計数するパルス計数手段と、該パルス計
数手段により求めたコロナ発生頻度に基づいて、前記被
検体の絶縁状態の良否の判別を行う判別手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上述の構成を有する非破壊絶縁試験装置は、エ
ナメル線を用いた部材である被検体を容器内に密封し、
減圧手段により容器内を減圧した状態でエナメル線に定
電圧を印加し、このときに発生する所定放電電荷量以上
のコロナ放電の発生頻度を計数することによって非破壊
的に被検体の絶縁良否の判別を行う。

【００１３】

【実施例】本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明
する。図１は本実施例の構成を示すブロック図であり、
小型モータに使用されているエナメル線の傷を検出する
ための試験装置を示している。モータのステータ又はロ
ータを成すエナメル線等を鉄心に巻装した被検体１は、
減圧容器２内に密封し得るようにされ、この減圧容器２
には減圧弁３を介して真空ポンプ４と、真空計５、及び
真空を解除するための吸気管６が設けられている。

【００１４】また、被検体１のエナメル線には、試験端
７、ブロッキングコイルＬを介して気中コロナ測定器を
含む一般電気試験器８を接続し得るようにされ、ブロッ
キングコイルＬと並列な結合コンデンサCkを介して真空
コロナ測定器９が接続されている。真空コロナ測定器９
にはパルス計数回路１０、良否判別回路１１が順次に接
続されている。そして、装置全体は図示しないシーケン
サ等の制御機構により自動制御されるようになってい
る。

【００１５】なお一般電気試験器８には、気中コロナ
測定器の他に、抵抗測定器、絶縁試験器、回転試
験器、交流耐圧試験器、波形測定器等が含まれてい
る。

【００１６】測定に際しては、被検体１は検査ラインに
沿って移動し、自動又は手動により減圧容器２内の所定
検査位置に取り付けられる。ここで、被検体１のエナメ
ル線に試験端７を接続する。測定開始スイッチが入力さ
れると、減圧容器２のカバーが閉止して被検体１を密封
し、同時に真空ポンプ４が駆動する。数秒で減圧容器２
内が所定圧力、例えば約２０Torrに減圧されると、真空
コロナ測定器９の電圧印加回路により被検体１に５００
Ｖ〜８００Ｖの交流定電圧が印加される。

【００１７】このとき、エナメル線の傷部より発生する
コロナ放電を真空コロナ測定器９により検出し、所定放
電電荷量、例えば１回のコロナ放電の検出感度を１００
０×１０³ ｐＣに設定し、これ以上の放電電荷量を示す
コロナ放電の発生頻度をパルス計数回路１０により計数
し、この発生頻度の所定値、例えば２０ppＳを被検体１
の良否の判別基準として良否判別回路１１で判別が行わ
れる。

【００１８】真空コロナ測定器９の測定が終了すると、
減圧容器２内の気密が解除され、上述の一般電気試験器
〜による試験が順次に実施される。これらの試験結
果の情報により最終的な良否の判定が良否判別回路１１
により行われ、被検体１は次工程へ搬送される。

【００１９】被検体１が例えば小型モータのステータや
ロータの場合には、エナメル線の傷は主に鉄心にエナメ
ル線を装着する際に発生する場合が多く、図２に示すよ
うに鉄心１４の上端部を中心Ｏとしてエナメル線１３の
±１０ｍｍの部分、即ち上側約１０ｍｍの個所Ａと、下
側約１０ｍｍの鉄心１４の内側に隠れる個所Ｂとの間に
多く発生している。

【００２０】また、減圧下の１０Torr、２０Torr、３０
Torr、４０Torrにおいて、良品のエナメル線を使用した
真空コロナ測定を行ったところ、表１のような結果を得
た。

【００２１】表１コロナ放電発生頻度減圧度試料NO. ４０Torr ３０Torr ２０Torr １０Torr １２３４５１２３４５１２３４５１２３４５ ppＳ ppＳ ppＳ ppＳ１００００００００００００００００００００２００００００００００００００００１０００３００００００００００００００００００００４００００００００００００１０００００００５００００００００００００００００００００６００００００００００００００００００１０７００００００００００００００００００００８００００００００００００００００００００９００００００００００００００００００００

【００２２】ここで、試料NO. １〜９は良品のエナメル
線の試料番号を示し、この時の印加電圧は８００Ｖで、
１０００×１０³ ｐＣの検出感度に設定している。更
に、各減圧度の下の１〜５の数字はその減圧度において
５回のコロナ測定を行ったことを示し、「０」はコロナ
放電が全く発生しなかったことを表し、「１」は１ppＳ
のコロナ放電が発生したことを表している。この結果か
ら何れの減圧下においても２ppS 以上の頻度のコロナ放
電は発生していないことが分かる。

【００２３】従って、良品のエナメル線の場合は、減圧
下においても８００Ｖ以下の印加電圧では、検出感度１
０００×１０³ ｐＣ以上のコロナ放電は殆ど発生するこ
とはない。

【００２４】次に、傷を有するエナメル線の場合は、図
３のエナメル線１３の傷部１５と鉄心１４との距離をギ
ャップＧとして、このギャップＧが数ｍｍ以上離れてい
る場合は、大気中においては検出感度１０００×１０³
ｐＣのコロナ放電は良品の場合と同様に検出されないの
で、大気中での傷の判別を行うことはできない。即ち、
気中コロナ測定はエナメル線１３が鉄心１４と殆ど接触
している場合の検出には有効であるが、ギャップＧが数
ｍｍ以上離れている場合には傷の検出は難しい。

【００２５】そこで、周囲を減圧し真空コロナ測定によ
りコロナ放電発生頻度を測定したところ、表２のような
結果を得た。

【００２６】表２コロナ放電発生頻度減圧度試料N0. 印加電圧１０Torr ２０Torr ３０Torr ４０Torr ３００V ０ppＳ０ppＳ０ppＳ０ppＳ４００V １６０００５００V ７０２１００１０６００V １５７５３００７００V ６６７１２４００８００V ９７０２９８１４０９００V １１８４１１１４５２１０３００V ００００４００V １１０００５００V ５２２０００１１６００V ９８４７００７００V ９８０１０００５０８００V １２００１２１８１８０９００V ２３００２４１１１５０２３３００V ００００４００V ８０００５００V ５０２５００１２６００V ２２０１５３００７００V １２８０１３８３００８００V １５００１５１３１５０９００V − − 絶縁破壊３２

【００２７】ここで、試料NO.１０〜１２は傷を有する
エナメル線の試料番号を示し、ギャップＧは１０ｍｍ、
検出感度は１０００×１０³ ｐＣとし、減圧度１０Torr
〜４０Torrにおいて、３００Ｖから９００Ｖに順次に定
電圧を印加し、このとき発生する１０００×１０³ ｐＣ
以上のコロナ放電の発生頻度をパルス計数回路１０によ
り積算した。

【００２８】発生頻度が「０」以外はコロナ放電が発生
していることを表しているが、計器類や測定操作上の若
干の誤差を考慮に入れると、２０ppＳを良否判定の境界
値と決めることが経験的にも実際的にも妥当であると結
論される。

【００２９】また、上記の表２から、減圧度３０Torr、
４０Torrにおいては印加電圧が７００Ｖ〜９００Ｖでな
いと有意差が認められず、No.１２のエナメル線のよう
に９００Ｖでブレークダウンを生ずるものもあり、非破
壊検査の観点からもこの減圧度は適当でない。一方、１
０Torr、２０Torrの減圧下では、４００Ｖ、５００Ｖに
おいて有意差が認められるので、２０Torr以下の減圧下
が判別に適切であることが分かる。

【００３０】また、真空コロナ測定器９を検査ラインに
組み込んで使用することを考慮すると、あまり低い減圧
度が要求されると、減圧容器の気密性、真空ポンプの容
量、減圧度到達時間等に問題が生じ、余分な費用が掛か
り実用上不利となる。従って、２０Torr程度の減圧下で
の試験が最も検査効率が良い。

【００３１】先に述べたように、大気中においては傷の
ない良品のエナメル線にコロナ放電を発生させるには比
較的高い電圧を必要とし、微小な傷を有するエナメル線
でも或いは傷のない良品のエナメル線でもコロナ発生開
始電圧はあまり変わることはない。一方、減圧下におい
ては、良品の場合は１０００Ｖ以上で検出感度１０００
×１０³ ｐＣのコロナ放電が発生するのに対し、傷を有
するエナメル線の場合は表２に示すように、１０Torrに
おいては４００Ｖから、また２０Torrにおいては５００
Ｖから検出感度１０００×１０³ ｐＣのコロナ放電が発
生している。従って、５００Ｖ〜８００Ｖの印加電圧を
コロナ測定の試験電圧とすることにより、確実に傷の検
出が可能であることが結論できる。更に、精度良くエナ
メル線の傷による不良を判別するには、この範囲のうち
なるべく高い電圧７５０Ｖ〜８００Ｖを試験電圧として
使用するほうが効率が良い。

【００３２】以上の結果から、２０Torrの減圧度におい
て、８００Ｖの電圧を印加し、このとき検出されるコロ
ナ放電電荷量１０００×１０³ ｐＣを検出感度に設定
し、これ以上のコロナ放電電荷量を示す発生頻度が２０
ppＳ以上を不良品として判別することにより、エナメル
線の傷不良を検出し、モータ等を非破壊的に検査するこ
とが可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る非破壊
絶縁試験装置は、減圧された容器中で、エナメル線を用
いた部材に定電圧を印加し、コロナ放電測定器により所
定放電電荷量以上のコロナ放電の発生頻度を計数するこ
とにより、エナメル線の傷を非破壊で検出し、製品とし
て完成後の経時変化によって生ずる導体接触即ちレアシ
ョートによる不良品の発生を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のブロック回路構成図である。

【図２】電線と鉄心との接合部の斜視図である。

【図３】傷部と鉄心との間のギャップの説明図である。

【符号の説明】

１被検体２減圧容器４真空ポンプ５真空計８一般電気試験器９真空コロナ測定器１０パルス計数回路１１良否判別回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊地孝史東京都千代田区丸の内三丁目４番１号三菱電線工業株式会社東京事務所内 (72)発明者坂惠俊一滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者黒川良磨滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ダイキン工業株式会社滋賀製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エナメル線を用いた部材を被検体とし、
該被検体の周辺を密封して減圧するための減圧手段と、
該減圧手段による減圧状態において前記エナメル線に定
電圧を印加して発生する所定量以上の放電電荷量を有す
るコロナ放電を検知するコロナ検出手段と、該コロナ検
出手段から得られるコロナ放電の発生頻度を計数するパ
ルス計数手段と、該パルス計数手段により求めたコロナ
発生頻度に基づいて、前記被検体の絶縁状態の良否の判
別を行う判別手段とを備えたことを特徴とする非破壊絶
縁試験装置。
【請求項２】前記減圧手段による減圧範囲を約２０To
rr以下とし、コロナ検出手段により前記印加電圧範囲を
５００Ｖ〜８００Ｖに設定し、約１０００×１０³ ｐＣ
（ピコクーロン）以上のコロナ放電電荷量の放電を検出
し、前記パルス計数手段によりコロナ放電の発生頻度が
約２０ppＳ（１秒間のパルス数）以上を、前記判別手段
により前記被検体を不良品として判別する請求項１に記
載の非破壊絶縁試験装置。