(57)【要約】【課題】結線状態が不完全なステータを破壊検査方法ではない方法で効率よく見つけ出し、ステータコイルの品質を向上させること。【解決手段】複数の分割コア４にそれぞれ備わっているコアコイル３をバスバー２によって結線したステータ１を準備する段階（ステップＳ１０）と、少なくとも一つの分割コア４のコアコイル３に電流を流す段階（ステップＳ２０）と、前記電流が流されたコアコイル３をもつ分割コア４の温度分布を計測する段階（ステップＳ３０）と、前記計測した分割コア４の温度分布が所定の温度範囲内の温度分布であるか否かを識別する段階（ステップＳ４０）と、分割コア４の温度分布が温度範囲内であると識別された場合は分割コア４とバスバー２とが良好状態で結線されており、温度範囲内でない場合は分割コア４とバスバー２とが不良状態で結線されていると判定する段階（ステップＳ５０）と、からなる。【選択図】図１
2010210440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の分割コアにそれぞれ備わっているコアコイルをバスバーによって結線したステータを準備する段階と、
少なくとも一つの前記分割コアのコアコイルに電流を流す段階と、
前記電流が流されたコアコイルをもつ分割コアの温度分布を計測する段階と、
前記計測した分割コアの温度分布が所定の温度範囲内の温度分布であるか否かを識別する段階と、
前記分割コアの温度分布が前記温度範囲内であると識別された場合は前記分割コアと前記バスバーとが良好状態で結線されており、前記温度範囲内でない場合は前記分割コアと前記バスバーとが不良状態で結線されていると判定する段階と、
からなる結線検査方法。
【請求項２】
前記温度分布は非接触温度計またはサーモグラフィーで計測されることを特徴とする請求項１に記載の結線検査方法。
【請求項３】
前記バスバーは中性線と複数の相の各相に電流を流すためのそれぞれの相に対応した電流線を備え、前記複数の分割コアは前記複数の相のいずれかの相に対応するように分けられ、前記分割コアのコアコイルは前記中性線と前記対応するように分けられた相の前記電流線と結線されていることを特徴とする請求項１または２に記載の結線検査方法。
【請求項４】
前記電流を流す段階は、前記複数の相の少なくとも一つの相に電流を流すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の結線検査方法。
【請求項５】
前記電流を流す段階は、前記複数の相の２つ以上の相に電流を流す場合、前記複数の相に対して順番に電流を流すことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の結線検査方法。
【請求項６】
複数の分割コアにそれぞれ備わっているコアコイルをバスバーによって結線したステータの少なくとも一つの前記分割コアのコアコイルに電流を流す通電手段と、
前記電流が流されたコアコイルをもつ分割コアの温度分布を計測する計測手段と、
前記計測した分割コアの温度分布が所定の温度範囲内の温度分布であるか否かを識別する識別手段と、
前記分割コアの温度分布が前記温度範囲内であると識別された場合は前記分割コアと前記バスバーとが良好状態で結線されており、前記温度範囲内でない場合は前記分割コアと前記バスバーとが不良状態で結線されていると判定する判定手段と、
からなる結線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの結線不良を検査する結線検査方法および結線検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集中巻モータは、ステータ巻き線をステータティースにインシュレータ（絶縁材）を介して直接コアコイルを巻きつける直巻方式のモータである。コアコイルは複数の分割コアのティースにインシュレータを介して巻かれ予め作成してある。そして、分割コアを複数アッセンブリしてステータを作成してなる。なお、モータはステータとロータを組み合わせて完成する。
【０００３】
ここで、分割コアを複数アッセンブリするにあたり、ステータは複数の工程を経て作成される。たとえば、その複数の工程として、複数の分割コアを圧入して連結し、ステータを形成する。それにバスバーを装着し、複数の分割コアの各コアコイルをヒュージング（結線）し、ワニスを含浸する工程がある。
【０００４】
そして、作成したステータはロータと組み合わせてモータを完成させる前に電気特性検査などが行われる。たとえば、三相ステータコイルの電気特性検査方法は、ステータコイルのＵ−Ｖ間、Ｖ−Ｗ間、Ｗ−Ｕ間に検査用電圧をそれぞれ印加し、出力電圧と検査用電圧の対応関係を調べることでステータコイルの結線ミスを検査している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８９９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電圧をステータコイルのＵ−Ｖ間、Ｖ−Ｗ間、Ｗ−Ｕ間に印加するだけでは、結線が正しくされているのか、もしくは結線がされていないかの２種類しか検査できない。つまり、結線状態が不完全な場合は、結線されていると判定されてしまうことがあり、検査が不十分なままロータと組み合わされ不完全なモータが完成してしまうという問題があった。また、モータは出荷段階でテストが行われ、不完全なモータは誘起電圧やコギングトルクの測定でテストに合格せずに破棄または修理されてしまっていた。
【０００７】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、分割コアをバスバーに装着し結線した結線後の段階において、結線状態が不完全なステータを破壊検査方法ではない方法で効率よく見つけ出し、ステータコイルの品質を向上させることができる結線検査装置および結線検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の結線検査方法は、コアコイルをバスバーによって結線したステータを準備する段階と、コアコイルに電流を流す段階と、コアコイルの温度分布を計測する段階と、計測結果に基づいて結線状態を判定する段階と、からなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コアコイルを構成する分割コアに電流を流してコイルから発せられる放熱による温度分布を計測することで、容易に結線状態の合否を確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に関する集中巻ステータの結線部の結線状態を検査するフローチャート図である。
【図２】本実施形態に関する集中巻ステータの構造を示す正面図と分割コアの概略図である。
【図３】バスバーと分割コアとの結線を示す概要図である。
【図４】バスバーの端子部の概要図である。
【図５】３相と複数の分割コアとの結線を示す概略回路図である。
【図６】分割コアに電流を流す様子を示した概要図である。
【図７】集中巻ステータに電流を流す様子を示した概要図である。
【図８】分割コアＵ１の温度分布の計測を示した概要図である。
【図９】分割コアのＵ１〜Ｕ８の温度分布の計測を示した概要図である。
【図１０】集中巻ステータに備えられたコアコイルの温度分布の計測を示した概要図である。
【図１１】正常に結線された分割コアと結線不良の分割コアの温度分布を計測した参考実験データの図である。
【図１２】識別結果に基づいて結線部の結線状態を判定するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して本発明を適用した最良の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に関する集中巻ステータの結線部の結線状態を検査するフローチャート図である。
【００１３】
まず、本実施形態における結線検査方法は集中巻ステータを準備する（ステップＳ１）。
【００１４】
図２は、本実施形態に関する集中巻ステータ１の構造を示す正面図（ａ）と分割コア４の概略図（ｂ）である。
【００１５】
本実施形態に関する集中巻ステータは、永久磁石を備えたロータ（図示せず）と組み合わされ完成するモータの一部品であり、本実施形態の結線検査はロータと組み合わされる前に行われる検査である。一般的にモータは、ロータをステータの内周側に配置するが、この限りではない。
【００１６】
集中巻ステータ１は、図２（ａ）に示すように、円環状のステータであって、ステータ１にはコイルに電流を流すための複数の電線を備えるバスバー２とコアコイル３とが備えられる。
【００１７】
モータは、３６０／ｎ度ずつ位相のずれた複数のｎ相の交流電流によって駆動する。ここでは、１２０度ずつ位相のずれた３相の交流電流（Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流）によって駆動するモータを説明するが、この限りではない。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、分割コア４はティース２３の延在方向を包囲するようにインシュレータ（絶縁材）２４を介してコイル２５を集中巻により巻装してなる。
【００１９】
ここで、バスバー２の内周側にコアコイル３が配置されるが、この限りではなく、バスバー２の外周側にコアコイル３を配置しても構わない。また、コアコイル３は分割して作成することもできる。ここでは、２４個の分割コア４が円周方向に等間隔に配置されるコアコイル３について説明するが、この限りではない。
【００２０】
図３は、バスバーと分割コアとの結線を示す概要図である。図３に示すように、バスバー２には、３相の交流電流を流すために、中性線ＬＮ、Ｕ相の電線ＬＵ、Ｖ相の電線ＬＶ、Ｗ相の電線ＬＷがそなえられている。２４個の分割コア４は、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電線にそれぞれ８個ずつ（Ｕ１〜Ｕ８、Ｖ１〜Ｖ８、Ｗ１〜Ｗ８）割り当てられる。
【００２１】
各分割コアは、バスバーの中性線とそれぞれの相に属する３相の電線のいずれか１つと結線部で結線され接続される。たとえば、図３に示すように、分割コア４のＵ１はバスバー２の結線部の端子Ｃ１においてＵ相の電線ＬＵと結線部の端子Ｃ２において中性線ＬＮと結線される。同様に、分割コア４のＶ１はバスバー２の結線部の端子Ｃ３においてＶ相の電線ＬＶと結線部の端子Ｃ４において中性線ＬＮと結線され、分割コア４のＷ１はバスバー２の結線部の端子Ｃ５においてＷ相の電線ＬＷと結線部の端子Ｃ６において中性線ＬＮと結線される。
【００２２】
図４は、バスバー２の端子部の概要図である。図４内の（ａ）は正面からの概要図であり、（ｂ）は側面からの概要図である。図４に示すように、バスバーから端子が突出して設けられており、Ｕ字型の穴の部分に分割コアからの電線を設置し結線される。電線と端子の結線方法は、たとえば、電線の絶縁被膜を除去し、端子を加圧してカシメ、ロウ付けが行われる。ロウ付けではなく半田付けをすることも可能である。他にも、電流を流して圧着するヒュージングなど多々結線する方法は挙げることができるが、この限りではない。
【００２３】
図５は、３相と複数の分割コアとの結線を示す概略回路図である。ここでは、分割コアが８個並列にそれぞれ接続されるが、この限りではない。図５に示すように、Ｕ相と中性点に８個の分割コアＵ１〜Ｕ８が並列に接続されている。同様にＶ相と中性点に８個の分割コアＶ１〜Ｖ８、Ｗ相と中性点に８個の分割コアＷ１〜Ｗ８がそれぞれ並列に接続されている。分割コア４とバンパーの電線との接続はバンパーに備えられている端子で結線が行われる。分割コアＵ１は結線部の端子Ｃ１でＵ相の電線と結線され、結線部の端子Ｃ２で中性線と結線される。同様に、分割コアＶ１は結線部の端子Ｃ３でＶ相の電線と結線部の端子Ｃ４で中性線と結線され、分割コアＷ１は結線部の端子Ｃ５でＶ相の電線と結線部の端子Ｃ６で中性線と結線される。その他の分割コアＵ２〜Ｕ８、Ｖ２〜Ｖ８、Ｗ２〜Ｗ８もそれぞれ同様に結線される。中性線は最終的に中性点で一つにまとめられる。
【００２４】
ここで、結線状態に関して一般的に結線部においてバスバーに備えられた端子とコイルからの電線とを結線する場合、正常に結線が行われれば接触抵抗のようなものは作られずにコイルそのものが有する抵抗だけ、つまり端子間には一つの抵抗が存在する形（端子−抵抗（コイル）−端子）となる。しかしながら、結線状態が接触不良な場合、その場所には接触抵抗によってあたかもコイルのほかに抵抗がある形（端子−接触抵抗−抵抗（コイル）−接触抵抗−端子）となる。また、電流を一定にして端子間（たとえば、Ｕ相−中性点間）に通電すると、結線が正常に行われたコイルからの発熱量と比較すると、結線が不良状態だと接触抵抗が増えた分発熱量が高くなる。このように、ステータ１が複数の相を有していても、ステータ１に装着されるバスパー２においていずれかの相の電流線と分割コア４のコアコイル３とが結線されている限り、電流が流れているコアコイル３の温度分布を計測することによって結線状態を判定することができる。
【００２５】
通常、接触抵抗が０．０１ｍΩ以下であれば結線部分の品質は良好であるとして設計が行われている。たとえば、１つの分割コアコイルが１００ｍΩだとした場合、２個の分割コアコイルに接触不良（０．１ｍΩ程度）があるならば、その相の抵抗値としては、１２．５ｍΩの者が１２．５１６ｍΩ程度となる。
【００２６】
結線状態において、不良状態として接触不良の他にも結線がされていない、つまり未結線の場合も考えられる。この未結線の場合は、電流がコイルに流れないため、コイルからの発熱はもちろんない。
【００２７】
この様な原理に基づいて、コイルに電流を流すことによってコイルとバスバー端子の結線状態を発熱に基づいて検査ができる。
【００２８】
次に、本実施形態における結線検査方法は少なくとも一つの分割コアに電流を流す（ステップＳ２０）。
【００２９】
図６は、分割コアに電流を流す様子を示した概要図である。図６に示すように、通電装置（図示せず）を使用してＡ−Ｂ間に通電することによって、Ｕ相−中性点に電流を流すことを通して、分割コアＵ１に電流を流すことができる。同様に、他の分割コア（Ｕ２〜Ｕ８）についても、電流を流すことができる。また、通電装置とスイッチ機能を備えた装置とを設置することによって、同時にもしくは順番に複数の分割コアに通電することも可能である。
【００３０】
図７は、集中巻ステータに電流を流す様子を示した概要図である。図７に示すように、通電装置（図示せず）を使用してＡ−Ｂ巻に通電することによって、Ｕ相−中性点、Ｖ相−中性点、およびＷ相−中性点に電流をそれぞれに流し、全ての分割コアつまりコアコイル３に電流を流すことができる。また、通電装置とスイッチ機能を備えた装置とを設置することによって、３つの相に対して同時にもしくは順番に通電することで、その相に接続された分割コアに電流を流すことも可能である。
【００３１】
次に、本実施形態における結線検査方法は分割コアの温度分布を計測する（ステップＳ３０）。
【００３２】
図８は、分割コアＵ１の温度分布の計測を示した概要図である。図８に示すように、分割コアＵ１に電流を流すことによって分割コアＵ１から発せられる熱の温度分布を計測する。たとえば、計測するために非接触温度計またはサーモグラフィーが使用される。つまり、サーモグラフィーでは電流が流れている分割コアが位置する領域Ｒ１０を見ることで温度分布を計測することができる。非接触温度計ではコアコイルの複数の点または面を検査して電流が流れている分割コアが位置する領域Ｒ１０の温度分布を計測することができる。
【００３３】
図９は、分割コアのＵ１〜Ｕ８の温度分布の計測を示した概要図である。図８ではサーモグラフィーを用いて電流が流れている分割コアが位置する領域Ｒ１０をみることで温度分布を測定したが、図９に示すようにサーモグラフィーを用いて電流が流れている分割コアが位置する領域Ｒ１１をみることで温度分布を測定することもできる。通電装置を使用してＡ−Ｂ間に通電することによって、分割コアＵ１以外にも分割コアＵ２〜Ｕ８まで電流は流れているため、それら全ての分割コアＵ１〜Ｕ８からそれぞれ熱が発生する。よって、ステータの１つの相に通電することで、サーモグラフィーを用いて電流が流れている複数の分割コアが位置する領域Ｒ１１を見ることで、同時に複数の分割コアの温度分布を計測することができる。ここで、サーモグラフィーが見る領域Ｒ１１は１つの画面ではなくいくつかの画面からなっても構わない。
【００３４】
また、あらかじめワークの位置決めとサーモグラフィー上の位置を認識しておくことで、どの分割コアの温度分布を計測しているのかが容易に識別することができ、検査作業の効率が上がる。
【００３５】
図１０は、集中巻ステータ１に備えられたコアコイル３の温度分布の計測を示した概要図である。図１０に示すように、Ｕ相−中性点、Ｖ相−中性点、Ｗ相−中性点に電流を流した状態で、サーモグラフィーが見る領域Ｒ１２を集中巻ステータ１のコアコイル３に設定することによって、全ての分割コアの温度分布を計測することができる。また、通電装置とスイッチ機能を備えた装置とを設置することによって、同時にもしくは順番に複数の分割コアに通電し、目的の分割コアの温度分布を計測することができる。
【００３６】
次に、本実施形態における結線検査方法は温度分布が所定の温度範囲内か否かを識別する〈ステップＳ４０）。
【００３７】
図１１は、正常に結線された分割コアと結線不良の分割コアの温度分布を計測した参考実験データの図である。ここで、正常品として端子と電線とを溶接にて完全接着した分割コアを用い、結線不良品として電線の被膜を除去し端子に挟み込んで加圧した状態の分割コアを用い、それぞれ電流値を一定に流して温度分布を計測した。つまり、正常品より結線不良品の電気抵抗を高めてそれぞれ計測をした。
【００３８】
図１１に示すように、結線が正常に行われた分割コアの温度分布を計測すると約７０度であるのに対し、結線不良品の分割コアを計測すると約９５度であった。たとえば、分割コア単体Ｕ１の温度分布が７５度であり、所定の温度範囲が６０度から９０度であった場合は、分割コア単体Ｕ１の温度分布は所定の温度範囲内にあると識別され、別の分割コア単体Ｕ２の温度分布が９５度であった場合は所定の温度範囲内にないと識別される。ここで、接触抵抗が０．０１ｍΩの差がある場合、発熱温度差は０．８度の差が本システムでは発生したことを示した。
【００３９】
一般的にモータとして必要な出力を準備するために、分割コアの構成はコアコイルの大きさ、電線の種類や巻き回数などさまざまな様式がとられる。よって、所定の温度範囲の設定は予め正常であると判定されている分割コアの温度分布を計測し所定の温度範囲を決定しておけばよい。
【００４０】
他にも、分割コアの構成をシミュレーションソフトに入力することで発熱量を計算して正常な分割コアの温度分布を作成することによって、予め所定の温度範囲を決定することもできる。
【００４１】
さらに、分割コアの温度分布を計測する前に予め所定の温度分布を用意しておかずに、同時に複数の分割コアの温度分布を計測したデータを解析することによって所定の温度分布を作成することもできる。たとえば、図９のようにサーモグラフィーで領域Ｒ１１を見ることで分割コアＵ１〜Ｕ８の温度分布を計測し、８個の温度分布のデータに基づいて分布図を作成し、所定の温度範囲を決定しても良い。また、図１０のようにサーモグラフィーで領域Ｒ１２を見ることで全ての分割コアの温度分布を計測し、２４個の温度分布のデータに基づいて分布図を作成し、所定の温度範囲を決定しても良い。
【００４２】
最後に、本実施形態における結線検査方法は識別結果に基づいて結線部の結線状態を判定する（ステップＳ５０）。
【００４３】
図１２は、識別結果に基づいて結線部の結線状態を判定するフローチャート図である。図１２に示すように、ステップ４０における識別段階で分割コアの温度分布が所定の温度範囲にあったか否かを判定する（ステップＳ５１）。計測した温度分布が所定の温度範囲であった場合（ステップＳ５２）は、その分割コアの結線は良好状態であると判定される。反対に所定の温度範囲に無かった場合（ステップＳ５３）は、その分割コアの結線は不良状態であると判定される。
【００４４】
以上説明した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００４５】
本発明によれば、コアコイルを構成する分割コアに電流を流してコイルから発せられる放熱による温度分布を計測することで、容易に結線状態の合否を確認できる。
【００４６】
また、非接触温度計やサーモグラフィーを用いることで、容易に分割コアのコイルの温度分布を計測することができる。さらに、あらかじめワークの位置決めとサーモグラフィー上の位置を認識しておくことで、どの分割コアの温度分布を計測しているのかが容易に識別することができ、検査作業の効率が上がる。
【００４７】
また、ステータが複数の相を有していても、ステータに装着されるバスパーにおいてそれぞれの相の電流線と分割コアのコアコイルとが結線されている限り、電流が流れているコアコイルの温度分布を計測することによって結線状態を判定することができる。
【００４８】
また、ステータの１つの相に通電することで、サーモグラフィーを用いて電流が流れている複数の分割コアが位置する領域Ｒ１１を見ることで、同時に複数の分割コアの温度分布を計測することができる。
【００４９】
また、通電装置とスイッチ機能を備えた装置とを設置することによって、同時にもしくは順番に複数の分割コアに通電し、目的の分割コアの温度分布を計測することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  集中巻ステータ、
２  バスバー、
３  コアコイル、
４  分割コア。
【図１】
2010210440.tif 000003
【図２】
2010210440.tif 000004
【図３】
2010210440.tif 000005
【図４】
2010210440.tif 000006
【図５】
2010210440.tif 000007
【図６】
2010210440.tif 000008
【図７】
2010210440.tif 000009
【図８】
2010210440.tif 000010
【図９】
2010210440.tif 000011
【図１０】
2010210440.tif 000012
【図１１】
2010210440.tif 000013
【図１２】
2010210440.tif 000014