(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定コイルにインパルス電圧を印加し、発生した減衰振動電圧波形を測定して前記被測定コイルの良否を判定するモータのコイル試験方法において、前記被測定コイルを備えたステータ内の空間に、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータを挿入した状態で前記インパルス電圧を印加することを特徴とするモータのコイル試験方法。
【請求項２】
ロータは、珪素鋼板が使用されていることを特徴とする請求項１記載のモータのコイル試験方法。
【請求項３】
ロータとステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段が介在されていることを特徴とする請求項１または２記載のモータのコイル試験方法。
【請求項４】
不良状態のコイルをステータに設けて不良マスタを作成するとともに、前記不良状態のコイルの代わりに正常なコイルを前記ステータに設けて正常マスタを作成し、前記不良マスタのコイルおよび正常マスタのコイルにそれぞれインパルス電圧を印加して得られる各減衰振動電圧波形を、それぞれ不良状態および正常状態のサンプル波形とし、この各サンプル波形に基づいて被測定コイルの良否を判定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のモータのコイル試験方法。
【請求項５】
不良状態および正常状態の各サンプル波形に基づいて、良否判定のしきい値を設定することを特徴とする請求項４記載のモータのコイル試験方法。
【請求項６】
被測定コイルをステータに１極分設ける毎にインパルス電圧を印加して前記１極分毎の良否を判定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモータのコイル試験方法。
【請求項７】
被測定コイルにインパルス電圧を印加し、発生した減衰振動電圧波形を測定して前記被測定コイルの良否を判定するモータのコイル試験装置において、前記被測定コイルを備えたステータ内の空間に、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータが挿入されていることを特徴とするモータのコイル試験装置。
【請求項８】
ロータは、珪素鋼板が使用されていることを特徴とする請求項７記載のモータのコイル試験装置。
【請求項９】
ロータとステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段が介在されていることを特徴とする請求項７または８記載のモータのコイル試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被測定コイルにインパルス電圧を印加し、発生した減衰振動電圧波形を測定して被測定コイルの良否を判定するモータのコイル試験方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータや発電機の品質保証のために、コイル巻線に起因する不良を検出する方法として、巻線同士の絶縁状態を確認するインパルス巻線テストが一般に広く採用されている（例えば、特開平６−８８８４９号、特許第３１０２４３３号公報参照）。このテスト方法は、コイルにパルス電流を流すと、コイルには過渡応答電圧が発生し、減衰振動波形を示す特性を利用したもので、巻線同士のショートや巻線の巻数違いなどが判定可能である。
【０００３】
例えば、モータの巻線テストを実施する場合には、図６および図７に示すように、ステータ１にコイル３を挿入または巻き付けた状態のステータアッシーにおけるコイル３の例えばＵ相とＶ相との間に１０００Ｖの電圧を印加し、このときコイル３に発生する図８に示すような減衰振動波形を記録し、事前に計測機に記憶されている正常状態のコイルで生じた減衰振動波形と比較して、両者相互の波形のずれ量からコイルの良否を判定する。また、計測機には、必要に応じて不良状態のコイルで生じた減衰振動波形も記憶して、これと比較することでコイルの良否を判定することもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来のコイル試験方法では、ステータ１内の図示しないロータが挿入されるロータ挿入部位５が空間となっているため、電圧印加時にコイル３から発生する磁束が空間となっているロータ挿入部位５を通過しにくくなって検出感度が低く、不良状態のコイルであっても、その状態によっては、正常状態のコイルに近い波形となって不良が的確に判定できない場合がある。
【０００５】
上記した問題を解消するために、ロータ挿入部位５の空間に、実際のロータを挿入することで、テスト時電圧を印加した際にコイル３から発生する磁束が通りやすくなり、不良検出精度の向上が予測される。ところが例えば、永久磁石をロータに備えたモータにおいて、磁束を通しやすい構成部品であるロータをステータに挿入してインパルス巻線テストを実施すると、ロータの内部には外周に沿ってＮ極・Ｓ極が交互に等配列されているため、コイルとロータの回転方向の位置関係や磁石の着磁のばらつき、ロータ内の磁石挿入位置のばらつきなどによって、磁石から発せられる磁束がばらつき、電圧印加時にコイルから発生する磁束に影響して波形が変化してしまい、したがってロータ挿入状態では、実質的にインパルス巻線テストは実施できないものとなっている。
【０００６】
そこで、この発明は、インパルス巻線テストにおいて、コイルの良否を的確に判断できるようにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、被測定コイルにインパルス電圧を印加し、発生した減衰振動電圧波形を測定して前記被測定コイルの良否を判定するコイル試験方法において、前記被測定コイルを備えたステータ内の空間に、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータを挿入した状態で前記インパルス電圧を印加するモータのコイル試験方法としてある。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明のモータのコイル試験方法において、ロータは、珪素鋼板が使用されているものとしてある。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明のモータのコイル試験方法において、ロータとステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段が介在されているものとしてある。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明のモータのコイル試験方法において、不良状態のコイルをステータに設けて不良マスタを作成するとともに、前記不良状態のコイルの代わりに正常なコイルを前記ステータに設けて正常マスタを作成し、前記不良マスタのコイルおよび正常マスタのコイルにそれぞれインパルス電圧を印加して得られる各減衰振動電圧波形を、それぞれ不良状態および正常状態のサンプル波形とし、この各サンプル波形に基づいて被測定コイルの良否を判定するものとしてある。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４の発明のモータのコイル試験方法において、不良状態および正常状態の各サンプル波形に基づいて、良否判定のしきい値を設定するものとしてある。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のモータのコイル試験方法において、被測定コイルをステータに１極分設ける毎にインパルス電圧を印加して前記１極分毎の良否を判定するものとしてある。
【００１３】
請求項７の発明は、被測定コイルにインパルス電圧を印加し、発生した減衰振動電圧波形を測定して前記被測定コイルの良否を判定するモータのコイル試験装置において、前記被測定コイルを備えたステータ内の空間に、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータが挿入されている構成としてある。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７の発明の構成において、ロータは、珪素鋼板が使用されているものとしてある。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項７または８の発明の構成において、ロータとステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段が介在されているものとしてある。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、被測定コイルを備えたステータ内に、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータを挿入した状態で、インパルス電圧を印加して減衰振動電圧波形を測定するようにしたため、電圧印加時にコイルから発生する磁束が、磁化された部材に影響されることなくロータを効率よく通過し、コイルの良否を的確に判断することができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、ロータに使用する珪素鋼板は、磁束の通しやすい材料であるため、電圧印加時にコイルから発生する磁束がより効率よくロータを通過し、コイルの良否をより的確に判断することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、ロータとステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段が介在されているため、ロータとステータとの適正な位置関係が確保され、電圧印加時にコイルから発生する磁束がより効率よくロータを通過し、コイルの良否をより的確に判断することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、一つのステータに対し、不良状態のコイルを設けた状態と正常状態のコイルを設けた状態とで、それぞれインパルス電圧を印加し減衰振動電圧波形を測定して不良状態および正常状態のサンプル波形を得るようにしたため、製作台数が１台でも、しきい値を設定して定量的にコイルの良否を判断することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、コイルの良否判定のためのしきい値設定を、経験によることなく、容易に行うことができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、コイルの良否判定をより早い段階で行うことができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、被測定コイルを備えたステータ内に、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータが挿入されているため、この状態でインパルス電圧を印加することで、電圧印加時にコイルから発生する磁束が、磁化された部材に影響されることなくロータを効率よく通過し、コイルの良否を的確に判断することができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、ロータに使用する珪素鋼板は、磁束の通しやすい材料であるため、電圧印加時にコイルから発生する磁束がより効率よくロータを通過し、コイルの良否をより的確に判断することができる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、ロータとステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段が介在されているため、ロータとステータとの適正な位置関係が確保され、電圧印加時にコイルから発生する磁束がより効率よくロータを通過し、コイルの良否をより的確に判断することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
図１は、この発明の実施の一形態を示すコイル試験方法に用いる被測定コイル７を備えたワークＷの断面図である。このワークＷは、円筒状のステータ９の内周面に、上下方向に延長して形成されるスロット１１が円周方向に沿って多数形成され、このスロット１１に、上記した被測定コイル７が挿入され、かつステータ９内の図示しないロータが挿入される部位には、磁化された部材が非装着の磁性材からなるロータ１３が挿入配置されている。なお、ここでのワークＷは、３相交流同期モータに適用されるものとする。
【００２７】
ロータ１３は、図示しない実際のモータに使用されるロータ用の円形の珪素鋼板１５を多数積層して構成したもので、この積層した珪素鋼板１５を上下の円形の鉄製プレート１７，１９で挟持固定している。なお、鉄製プレート１７，１９は、樹脂製としてもよい。下部のプレート１９の中心には、シャフト２１が図中で上方に向けて突出し、シャフト２１は、積層した珪素鋼板１５の貫通孔１５ａおよび上部のプレート１７の貫通孔１７ａをそれぞれ貫通しており、プレート１７の上からナット２３をシャフト２１に締結することで珪素鋼板１５が固定される。
【００２８】
ステータ９内に挿入配置されているロータ１３は、ステータ９の内周面との間に、図示しないスペーサを、例えば円周方向等間隔の４カ所に挿入して位置調整を行っている。このスペーサは、ロータ１３とステータ９との相対位置を一定とする手段を構成している。なお、上記した位置調整は、ワークＷを本試験装置にセットする図示しない治具側で行う構造とすることもできる。
【００２９】
珪素鋼板１５は、モータに実際に使用されるロータを構成する珪素鋼鈑の磁石を取り付ける孔が形成されていないものを使用する。図２は、中心線Ｌより右側が、実際のロータに使用される珪素鋼鈑２５で、同左側が、ロータ１３で使用する珪素鋼鈑１５を示している。実際のロータに使用する珪素鋼鈑２５は、外周側近傍にて円周方向等間隔に形成されている磁石孔２５ａに、磁石Ｍが埋め込まれて配置されているが、ここでのロータ１３で使用する珪素鋼鈑１５は、その磁石孔２５ａが形成されていない。
【００３０】
通常、ロータの珪素鋼板２５は、量産時にはプレス打ち抜きで、非量産時にはワイヤカットの工法で、それぞれ製作されるが、いずれの場合にも、ロータ１３に使用する珪素鋼板１５は、珪素鋼板２５を製作する際の工順の途中で抜き取ることで入手が容易であり、専用の材料を使用するわけではなく、したがって安価に製作することができる。
【００３１】
図３は、上記したワークＷにおける被測定コイル７に対し、インパルス巻線テストを実施する試験装置のブロック図で、インパルス電圧発生回路２７は、制御部２９からのタイミング信号に基づいて、高圧インパルス電圧を発生させて被測定コイル７に印加する。この電圧印加により被測定コイル７で発生した減衰振動電圧波形は、波形分析判定回路３１で分析され、事前に記憶してある比較用振動電圧波形と比較し、両波形相互のずれ量から被測定コイル７の良否を判定する。
【００３２】
ここでは、前記図６および図７に示した従来例同様に、図１に示されるＵ相とＶ相との間に、１０００Ｖの電圧をインパルス電圧発生回路２７にて印加して、インパルス巻線テストを実施する。
【００３３】
一般に実施されるインパルス巻線テストでの減衰振動電圧波形と、ロータ１３を挿入して行うインパルス巻線テストでの減衰振動電圧波形とを比べると、全く異なる波形を示すが、インパルス巻線テストが、事前に記録した正常状態のコイルのサンプル波形と被測定ワークのコイルの波形とを比較して良否判定する方法であるため、波形の形状自体は問題ではなく、不良状態の場合の正常状態に対する変化代が重要である。
【００３４】
この変化代を検出する際に、本実施形態によれば、磁石が非装着の珪素鋼板１５を使用したロータ１３をステータ９内に挿入した状態で高圧インパルス電圧を印加するようにしたため、電圧印加時に被測定コイル７から発生する磁束が、磁石（磁化された部材）に影響されることなくロータ１３を効率よく通過し、被測定コイル７の良否を的確に判断することができる。
【００３５】
また、ロータ１３に使用する珪素鋼板１５は、磁束の通しやすい材料であるため、電圧印加時に被測定コイル７から発生する磁束がより効率よくロータ１３を通過し、発生する減衰振動電圧波形が適正なものとなり、被測定コイル７の良否をより的確に判断できる。さらに、ロータ１３とステータ９との間に、これら両者の相対位置を一定とする手段としてのスペーサが介在されているため、ロータ１３とステータ９との適正な位置関係が確保され、被測定コイル７の良否をより的確に判断することができる。
【００３６】
なお、この実施形態では、前記両者の相対位置を一定とする手段として、スペーサを介在する例を示したが、これに限らず、前記治具側で両者を保持するようにしてもよい。
【００３７】
上記実施の形態では、事前に記録した正常状態のコイルのサンプル波形と、被測定コイル７の波形とを比較して、被測定コイル７の良否判定を行うようにしたが、正常状態のコイルおよび不良状態のコイルのそれぞれのサンプル波形を事前に記録して良否を判定する例を、次に説明する。
【００３８】
この例は、３相交流同期モータの製作において、ある仕様の初号機を製作する場合、または１台のみを製作する場合にて、上記した正常状態および不良状態の各コイルのサンプル波形に基づくしきい値で、コイルの良否判定を行う事例である。ここでのモータは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相にてそれぞれ３極分のコイルが存在するものとする。
【００３９】
まず、仕様に沿ってステータ９のスロット１１に、Ｕ相の３極分のコイルをすべて挿入する。そして、Ｕ相における各極毎にインパルス巻線テストを実施する。通常検出される減衰振動電圧波形はすべての極で一致するが、一致しない極以外の１極を任意に選択し、これを正常状態のコイルのサンプル波形として記憶する。すなわち、これが正規ＯＫ（正常）マスタとなる。このとき、最初に減衰振動電圧波形を検出した極が他の２極と波形が一致していれば、この最初にＯＫマスタとして仮登録した極を正規のＯＫマスタとすることで、後の２極をＯＫマスタとして登録する必要がなく、作業効率が向上する。
【００４０】
次に、ＯＫマスタとした極のコイルを故意に細工して最も検出しにくいと思われる不良状態を再現させるか、またはＯＫマスタとした極のコイルを除去して、最も検出しにくいと思われる不良状態を再現させたコイルを新たに挿入して除去したコイルと入れ替え、ＮＧ（不良）マスタを製作する。図４は、例えば１極分のコイルを示したもので、３ターンで構成されており、ＮＧマスタを製作するには、このうち、互いに隣接する各ターンのＡ部とＢ部とを短絡させればよい。このとき、不良状態を故意に再現したコイルを判別できるように、目印となるものを付加するなどの措置を施しておく。
【００４１】
このようにして製作したＮＧマスタにおいて、不良状態を再現した極のコイルに対し、インパルス巻線テストを実施し、不良状態のコイルのサンプル波形として記憶する。
【００４２】
ＯＫマスタおよびＮＧマスタの各サンプル波形を記憶した後は、計測機（波形分析判定回路３１）におけるしきい値の設定を行う。ここでのしきい値は、ＯＫ波形とＮＧ波形の中間としてある。経験的にＯＫ範囲が中間よりもどちらかに偏ることがわかっていれば、中間とする必要はない。
【００４３】
図５に、ＯＫマスタの波形（実線）および、ＮＧマスタの波形（破線）の一例をそれぞれ示す。図５において、時間ｔ１からｔ２までの区間Ｔで、被測定コイルの減衰振動電圧波形をしきい値と比較する。
【００４４】
計測機でのしきい値設定が終了したら、不良状態を再現したコイルはステータ９から除去し、除去した部位へ正常なコイルを挿入して正常状態に戻す。
【００４５】
ステータ９へのＵ相各極のコイル挿入後は、Ｖ相の各極をステータ９の別のスロット１１に挿入し、上記したＵ相と同様な作業により計測機にてＶ相でのしきい値設定を行う。Ｗ相については、Ｖ相でのしきい値設定後、Ｗ相をステータ９のさらに別のスロット１１に挿入して、Ｕ相と同様な作業によりＷ相のＯＫマスタの波形を記憶し、Ｗ相のＮＧマスタ作成前に、引出線を仮結線する。この状態、すなわちＵ相，Ｖ相，Ｗ相がすべてステータ９に挿入されたステータアッシー状態で、ＯＫマスタの波形を記憶するが、ここでは、Ｗ相にＶ相を仮結線した状態で、電圧印加してＶ相−Ｗ相間のＯＫマスタの波形を記憶する。
【００４６】
次に、仮結線を解き、上記したＵ相と同様にしてＷ相のＮＧマスタを作成し、Ｗ相におけるＮＧマスタの波形検出・記憶を行い、上記したＷ相のＯＫマスタの波形と合わせて、計測機にてＷ相のしきい値の設定を行う。
【００４７】
Ｗ相のしきい値設定終了後は、Ｗ相をＮＧマスタとした状態、つまりＷ相に不良状態を故意に作成したコイルを挿入した状態で再度、Ｗ相とＶ相とを仮結線する。この仮結線状態で、Ｖ相−Ｗ相間に電圧印加してＮＧマスタの波形を記憶する。この記憶したＮＧマスタのサンプル波形と、上記したステータアッシー状態でのＯＫマスタのサンプル波形とで、ステータアッシー状態でのしきい値を計測機にて設定する。このしきい値は、前記した各相毎のしきい値と同様に、ＯＫ波形とＮＧ波形の中間とする。
【００４８】
最後に、仮結線を解き、不良状態を再現したコイルは除去し、この除去した部位へ正常のコイルを挿入する。これによりワークＷは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相がステータ９に挿入された正常状態のステータアッシーとなる。
【００４９】
以上により、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相でのしきい値設定および、Ｖ相−Ｗ相を仮結線したステータアッシー状態でのしきい値設定が終了する。このようなしきい値設定は、作業者の経験によるものではないので、容易に行うことができる。
【００５０】
これにより、モータとして製作台数が１台でも、被測定コイルに発生する減衰振動電圧波形と比較するためのしきい値の設定が可能であり、しきい値に基づいてコイルの良否を定量的に判定することができる。
【００５１】
コイルの良否判定作業は、上記したＯＫマスタおよびＮＧマスタ製作時と同様にして、各相、各極をステータ９に挿入する毎に、インパルス電圧を印加して発生した減衰振動電圧波形をしきい値と比較し、ＮＧ判定がないことを確認して次へ進む。ＮＧとなった場合は、ＮＧとなったコイルの極を調査し、必要があれば正常なコイルと適宜交換する。このように、コイルの各相、各極をステータ９に組み付ける毎に、コイルの良否判定を行うので、コイルの良否判定をより早い段階で行うことができる。
【００５２】
次に、Ｕ相−Ｖ相間，Ｖ相−Ｗ相間，Ｗ相−Ｕ相間を順次仮結線し、結線毎に、電圧印加して発生した減衰振動電圧波形を、Ｖ相−Ｗ相間で設定したしきい値と比較し、ＮＧ判定がないことを確認して次へ進む。ＮＧとなった場合は、ＮＧとなった相間を調査し、必要があれば正常なコイルと適宜交換する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態を示すコイル試験方法に用いる被測定コイルを備えたワークの断面図である。
【図２】実際のロータに使用される珪素鋼鈑と、ロータで使用する珪素鋼鈑とを、中心線を境にして左右別々に示した説明図である。
【図３】被測定コイルに対しインパルス巻線テストを実施する試験装置のブロック図である。
【図４】１極分のコイルを示した斜視図である。
【図５】正常状態および不良状態の各コイルに発生する減衰振動電圧波形図である。
【図６】従来例に係わるコイル試験方法に適用されるワークの断面図である。
【図７】図５の試験方法の説明図である。
【図８】インパルス巻線テストでコイルに発生する減衰振動電圧波形図である。
【符号の説明】
７  被測定コイル
９  ステータ
１３  ロータ
１５  珪素鋼板
Ｍ  磁石
【図１】
0003578111.tif 000002
【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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【図８】
0003578111.tif 000009