(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の固定子に形成された鉄心歯の縁部から所定寸法隔てた箇所に係合部を設け、該係合部に係合されて回転子を支承する軸受の摩耗を検知する軸受摩耗検知用コイルにおいて、
一方の面に粘着剤が塗布された絶縁性テープを折り畳んで巻線から成るコイルの全表面を貼着しつつ覆うとともに、該コイルの中心部近傍に対応する箇所に中央孔が形成され、当該中央孔にて前記係合部に係合されることを特徴とする軸受摩耗検知用コイル。
【請求項２】
前記絶縁性テープは、ガラス繊維が織り込まれたガラスクロステープであることを特徴とする請求項１記載の軸受摩耗検知用コイル。
【請求項３】
前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、当該巻線とリード線との結合部を含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆ったことを特徴とする請求項１または請求項２記載の軸受摩耗検知用コイル。
【請求項４】
前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、当該巻線とリード線との結合部を被覆する絶縁性スリーブを含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆ったことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の軸受摩耗検知用コイル。
【請求項５】
電動機の固定子に形成された鉄心歯の縁部から所定寸法隔てた箇所に係合部を設け、該係合部に係合されて回転子を支承する軸受の摩耗を検知する軸受摩耗検知用コイルの製造方法において、
一方の面に粘着剤が塗布された絶縁性テープを折り畳んで巻線から成るコイルの全表面を貼着しつつ覆う貼着工程と、
該貼着工程により貼着された絶縁性テープにおける前記コイルの中心部近傍に対応する箇所に中央孔を形成する孔形成工程と、
を含むことを特徴とする軸受摩耗検知用コイルの製造方法。
【請求項６】
前記絶縁性テープは、ガラス繊維が織り込まれたガラスクロステープであることを特徴とする請求項５記載の軸受摩耗検知用コイルの製造方法。
【請求項７】
前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、前記貼着工程において前記巻線とリード線との結合部を含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆いつつ貼着することを特徴とする請求項５または請求項６記載の軸受摩耗検知用コイルの製造方法。
【請求項８】
前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、前記貼着工程において前記巻線とリード線との結合部を被覆する絶縁性スリーブを含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆いつつ貼着することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の軸受摩耗検知用コイル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばキャンドモータ等の固定子の端部に設けられて、回転子を支承する軸受の摩耗を検知するための軸受摩耗検知用コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャンドモータは、ポンプ用モータとして、例えばプラントに使用されて高い信頼性が要求されているため、その回転子を支承する軸受の摩耗を外部から監視する手段が不可欠なものとなっている。従来、この軸受の摩耗を検知する手段として、図９に示すように、絶縁性樹脂から成るボビン１０１に巻線１０２を巻回した軸受摩耗検知用コイル１００が使用されていた。
【０００３】
かかる軸受摩耗検知用コイル１００におけるボビン１０１は、所定寸法離間した２枚の板体１０３及び１０４から成り、板体１０３には図示の如く２本の脚部１０１ａ、１０１ｂが突出成形されるとともに、その幅方向に張り出した鍔部１０１ｃ、１０１ｄが成形されている。
【０００４】
そして、板体１０３及び１０４の離間部に形成された凹部に絶縁被膜で被覆された細い銅線等から成る巻線１０２を所定回数（例えば数十回）巻回してコイルを成すとともに、この巻線１０２の両端をボビン１０１の脚部１０１ａ、１０１ｂに引き出して絡げている。
【０００５】
この脚部１０１ａ、１０１ｂに絡げた巻線１０２の先端は、脚部１０１ａ、１０１ｂに同様に絡げられたリード線１０５の先端と半田付け接続されて、リード線１０５に電気的に接続されている。尚、リード線１０５の他端は、図示しないキャンドモータの外部に設けられた軸受摩耗監視装置（図示せず）に接続されている。
【０００６】
このような軸受摩耗検知用コイル１００を固定子１０７に係合するには、鉄心歯１０８の縁部と該縁部から所定寸法隔てて形成された切欠溝部１０９とを両側面とする凸部１０８ａに、ボビン１０１の略中央に形成された中央孔１０６を図９中矢印ａで示す方向から嵌入した後、同図中矢印ｂで示す方向へ押し込むことにより行われていた。
【０００７】
矢印ｂ方向への押し込みにより、固定子巻線としての主コイル（図示せず）が巻回されるスロット状の主コイル巻回部１１０、１１１の上縁（鉄心歯１０８’及び１０８’’のそれぞれにおける拡幅部）に鍔部１０１ｃ、１０１ｄが係止され、軸受摩耗検知用コイル１００の上方への抜けが防止できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の軸受摩耗検知用コイル１００にあっては、ボビン１０１が絶縁性樹脂から成るため柔軟性が十分とは言えず、中央孔１０６が凸部１０８に嵌入した状態から同図の矢印ｂ方向へ軸受摩耗検知用コイル１００を押し込む際、鍔部１０１ｃ、１０１ｄが切欠溝部１０９を有する鉄心歯１０８と隣り合う鉄心歯１０８’又は１０８’’に当接して破断する虞があった。このような破断が生じると、主コイル巻回部１１０上縁への係止が不十分となって、軸受摩耗検知用コイル１００の位置決め精度を悪化させるばかりでなく、脚部１０１ａ又は１０１ｂが破断して折れた場合、巻線１０２を断線させてしまう虞があるという問題があった。
【０００９】
また、上記の如く、耐熱性が必要なタイプの製品があるが、２５０℃以上の耐熱性を満足するボビン用樹脂材料としては、ポリイミド（２８０℃程度の耐熱性）程度しか存在せず、耐熱性を要求する程硬くて脆い材料のものになってしまう。本願発明者は、ガラスクロスを使用した、もしくはガラスクロスを主体とした絶縁テープは、耐熱性があり、かつ柔軟であることに着目した。尚、耐熱性が必要なタイプの製品としては、巻線温度が３００℃と４５０℃になるものがあり、樹脂は一般的に２５０℃付近が限界温度となっている。
【００１０】
そして、ガラスクロスを使用したテープは、収束性を高めるために柔軟樹脂を併用していて、その柔軟樹脂が耐熱性に欠けていたとしても、テープとしては耐熱性を有しているため使用可能である。尚、併用する柔軟樹脂に、ポリイミドなどの樹脂を用いた場合においても十分に使用可能である。勿論、ガラスクロスのみからなるテープは、ガラスの耐熱性をそのまま有しており、かつ柔軟である。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、絶縁性を維持しつつ柔軟性を向上させて固定子への取り付け時における破断を防止することができる軸受摩耗検知用コイル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、電動機の固定子に形成された鉄心歯の縁部から所定寸法隔てた箇所に係合部を設け、該係合部に係合されて回転子を支承する軸受の摩耗を検知する軸受摩耗検知用コイルにおいて、一方の面に粘着剤が塗布された絶縁性テープを折り畳んで巻線から成るコイルの全表面を貼着しつつ覆うとともに、該コイルの中心部近傍に対応する箇所に中央孔が形成され、当該中央孔にて前記係合部に係合されることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、鉄心歯の縁部と前記係合部とを両側面とする凸部に前記中央孔を嵌入することにより、軸受摩耗検知用コイルを電動機の固定子に係合させ、回転子のラジアル方向及びスラスト方向への変位に伴う磁束の増減を計測することにより当該回転子を支承する軸受の摩耗を検知する。
【００１４】
ここで絶縁性テープとは、絶縁抵抗の値が大きい材質（２００Ｖ回路で０．２ＭΩ以上）から成る可撓性に富んだシート状のもののことをいう。尚、かかる可撓性が富んだ絶縁テープは、軸受摩耗検知用コイルの柔軟性を向上することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記絶縁性テープが、ガラス繊維が織り込まれたガラスクロステープであることを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、当該巻線とリード線との結合部を含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆ったことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、当該巻線とリード線との結合部を被覆する絶縁性スリーブを含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆ったことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、電動機の固定子に形成された鉄心歯の縁部から所定寸法隔てた箇所に係合部を設け、該係合部に係合されて回転子を支承する軸受の摩耗を検知する軸受摩耗検知用コイルの製造方法において、一方の面に粘着剤が塗布された絶縁性テープを折り畳んで巻線から成るコイルの全表面を貼着しつつ覆う貼着工程と、該貼着工程により貼着された絶縁性テープにおける前記コイルの中心部近傍に対応する箇所に中央孔を形成する孔形成工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、前記絶縁性テープが、ガラス繊維が織り込まれたガラスクロステープであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明は、前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、前記貼着工程において前記巻線とリード線との結合部を含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆いつつ貼着することを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明は、前記コイルを成す巻線の両端がそれぞれリード線に結合され、前記貼着工程において前記巻線とリード線との結合部を被覆する絶縁性スリーブを含んで前記絶縁性テープが前記コイルを覆いつつ貼着することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
まず、第１の実施形態が適用される電動機は、図６で示すようなキャンドモータポンプにおけるキャンドモータ部１７であり、このキャンドモータ部１７はアダプタ１８を介してポンプ部１６と接続されるとともに、軸受摩耗監視装置２７を立設するものである。
【００２３】
ポンプ部１６は、取扱液を吸入、吐出するための吸入口２５及び吐出口２６が形成されており、回転子軸２２の先端に連結されたインペラ１９の回転に伴い、吸入口２５から取扱液を吸入するとともに、吸入した取扱液を吐出口２６から吐出するよう構成されている。
【００２４】
キャンドモータ部１７は、両端が軸受２４で回転自在に支承された回転子軸２２を具備しており、この回転子軸２２の略中央には、回転子２０が固定されている。そして、固定子９に電圧が印加されると、電磁誘導作用により回転子２０が回転駆動するよう構成されている。
【００２５】
また、回転子２０が配置された空間と固定子９との間には液密のキャン２３が配設されており、回転子２０が配置された空間に流入した取扱液が固定子９側に漏洩しないようになっている。
【００２６】
軸受摩耗監視装置２７は、長期に亘る回転子軸２２の回転により軸受２４が摩耗した場合、それを検知するものであり、固定子９に配設された軸受摩耗検知用コイルと配線２１で電気的に連結されている。以下、本実施形態の軸受摩耗検知用コイルについて詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態に係る軸受摩耗検知用コイルは、図１（ｃ）で示すように、巻線２が構成するコイル７を絶縁性テープとしてのガラスクロステープ１で覆い、コイル７の中心部近傍に対応する箇所に中央孔６が形成されたものである。
【００２８】
巻線２は、絶縁被膜で被覆された細い銅線等からなり、図１（ａ）で示すように、所定回数（例えば数十回）巻回されてコイル７を構成し、その両端２ａ、２ｂがそれぞれリード線３の芯部４に絡げられた後、半田付け等で結合されたものである。図１中符号５は、リード線３と巻線２とが結合された部位（以下、結合部という。）を示している。
【００２９】
一方、リード線３の他端は、軸受摩耗監視装置２７（図６参照）に接続されており、該軸受摩耗監視装置とコイル７とが電気的に接続された状態とされている。即ち、コイル７内部を通過する磁束が変化するのに伴い巻線２に発生する電圧が変化した場合、これを軸受摩耗監視装置２７が検知し得るよう構成されている。
【００３０】
ガラスクロステープ１は、ガラス繊維が織り込まれたシート状の絶縁性テープであり、その一方の面１ａには粘着剤が予め塗布されている（但し、他方の面１ｂには粘着剤は塗布されていない）。また、使用するガラスクロステープ１として、取り付ける固定子の大きさ及び鉄心歯のピッチ等を勘案した幅のものを選択して用いる。
【００３１】
そして、ガラスクロステープ１が面１ａを内側にして２つに折り畳まれ、その間にコイル７がその全表面を覆われて粘着保持された状態とされている。ここで、コイル７の全表面とは、図７で示すように、コイル７の表面７ａ、裏面７ｂ、外側面７ｃ及び内側面７ｄを含んだ面をいう。
【００３２】
また、ガラスクロステープ１は、コイル７とともに結合部５をも包含して折り畳まれている。これにより、コイル７の外部に対する絶縁性を付与するとともに、結合部５における絶縁性（結合部５の外部に対する絶縁性及び２つの結合部５同士の絶縁性を含む）も付与することができる。
【００３３】
尚、ガラスクロステープ１は、面１ａ、１ｂの両方共粘着剤が塗布されていないものを用いてもよく、この場合、別途の接着手段にて接着するようにしてもよい。また、同一寸法の２枚のガラスクロステープ１を、コイル７の上下面から挟み込むように構成してもよく、結合部５を含まずコイル１のみを覆うようにガラスクロステープ１の長さ寸法を設定してもよい。
【００３４】
中央孔６は、コイル７の中心部近傍に対応する箇所にパンチ８等により形成された孔であり、その外縁が矩形形状とされたものである。この中央孔６の寸法は、取り付ける固定子における鉄心歯の幅及び後述する切欠溝部の形成位置に基づき決定されるものとする。
【００３５】
次に、上記軸受摩耗検知用コイルの製造方法について説明する。
まず、巻線２を所定回数巻回してコイル７を形成した後、巻線２の両端２ａ、２ｂをリード線３の芯部４に絡げ、半田付け等で結合して結合部５を形成する。その後、図１（ａ）で示すように、ガラスクロステープ１の一端部１ｃがリード線３の先端部近傍に達する位置に合わせ、そこからコイル７の全面を覆いつつ折り返し、他端部１ｄを一端部１ｃに合致させる。即ち、コイル７の表面及び裏面にガラスクロステープ１を貼着して、その全面を覆う工程（貼着工程）が施される。
【００３６】
この状態で、表裏から均等に押圧して、重ね合わさったガラスクロステープ１同士を強固に粘着させるとともに、コイル７及び結合部５を外部から遮蔽する（同図（ｂ）参照）。また、ガラスクロステープ１は不透明であるため、覆われたコイル７及び結合部５の状態を視認することはできないが、表裏面を押圧することにより、内在するコイル７の形状が凸状となって判別でき、その位置を外部から認識することができる。
【００３７】
そして、同図（ｃ）で示すように、粘着工程により粘着されたガラスクロステープ１におけるコイル７の中心部近傍に所定寸法のパンチ８で孔明けし、中央孔６を形成する（孔形成工程）。かかる孔形成工程においては、可撓性に富んだガラスクロステープ１をパンチ８にて剪断することにより行われるため、容易且つ正確に孔明けすることができる。尚、この孔明け作業は、パンチ８で行うものに限らず、他の剪断手段（カッター等）にて行うことができる。
【００３８】
以上、第１の実施形態に係る軸受摩耗検知用コイルの製造方法について説明したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、孔形成工程の後に粘着工程を施すものとしてもよい。即ち、ガラスクロステープ１の所定箇所（折り曲げた時に対応する２箇所）に予め中央孔６を形成しておき、そのガラスクロステープ１を２つの中央孔６が一致するように折り曲げるようにしてもよい。
【００３９】
次に、上記軸受摩耗検知用コイルをキャンドモータの固定子へ取り付けるための方法について説明する。
図２及び図３に示すように、電動機の固定子９に形成された鉄心歯１０の縁部１０ａから所定寸法隔てた箇所に係合部としての切欠溝部１１が設けられており、この切欠溝部１１と縁部１０ａとを両側面とする凸部１０ｂに軸受摩耗検知用コイルの中央孔６を嵌入する。その際、鉄心歯１０と隣り合う鉄心歯１０’及び１０’’の上端面との当接を避けるべく、ガラスクロステープ１を撓ませつつ挿入する。これにより、軸受摩耗検知用コイルが切欠溝部１１に係合されることとなり、軸受摩耗検知用コイルが固定子９の軸方向へ移動するのを規制することができる。
【００４０】
その後、主コイル巻回部１３の幅と略同一幅を有する所定長さのウェッジ１２を、係合した軸受摩耗検知用コイルの上側（主コイル巻回部１３の開口側）にそれぞれ挿入する。従って、固定子９に取り付けられた軸受摩耗検知用コイルは、図４に示すように、主コイル１４とウェッジ１２とによって、その上下を挟まれて固定されているので、軸受摩耗検知用コイルが主コイル巻回部１３から上方へ抜けてしまうのを防止することができる。
【００４１】
上記の如く固定子９の端部に取り付けられた軸受摩耗検知用コイルにより、キャンドモータ部１７の軸受２４が摩耗した際に生じる磁束の変化を検知して、軸受摩耗監視装置２７に軸受２４の摩耗を表示することができる。尚、本実施形態においては、鉄心歯１０に切欠溝部１１が形成されているが、ガラスクロステープ１に形成された中央孔６を係合し得るものであれば他のものであってもよく、例えば鉄心歯１０の縁部１０ａ近傍に凸部を形成し、これに中央孔６を係合するようにしてもよい。
【００４２】
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る軸受摩耗検知用コイルは、図５に示すように、コイル７を構成する巻線２の両端とリード線３との結合部がガラススリーブで被覆されたものに、ガラスクロステープ１を貼着したものである。尚、第１の実施形態と同様の部材に対しては同じ符号を付した。
【００４３】
ガラスクロステープ１は、ガラススリーブ１５を含んで折り畳まれており、ガラススリーブ１５とガラスクロステープ１との重なった部分について絶縁性を更に向上することができる。尚、製造方法及び固定子９への取り付け方法については、第１の実施形態と略同様である。
【００４４】
次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る軸受摩耗検知用コイルは、図８に示すように、コイル７を構成する巻線２の両端とリード線３との結合部５がガラスクロステープ１より外側に位置するとともに、巻線２の先端がガラススリーブ１５で被覆され、該ガラススリーブ１５の一部がガラスクロステープ１で包含されるように構成されている。
【００４５】
また、結合部５には絶縁テープ２８を巻着しており、この部分における絶縁性を維持している。尚、絶縁テープ２８は、公知の絶縁性を有する種々のテープを使用することができるが、ガラススリーブ１５と同様のもの（結合部５の大きさに合致したもの）としてもよい。
【００４６】
かかる構成によれば、結合部５を温度が高くなる主コイルから離間することができ、ガラススリーブ１５とガラスクロステープ１との重なった部分について絶縁性を向上させるとともに、結合部５の高温による悪影響を回避することができる。
【００４７】
上記三つの実施形態によれば、コイル７の全面がガラスクロステープ１で覆われているため、可撓性に富み、柔軟性を向上することができる。更に、ガラスクロステープ１は、耐熱性に優れており、固定子９の発熱による悪影響も回避することができる。
【００４８】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えばキャンドモータ以外の電動機に適用してもよい。また、ガラスクロステープ１の代わりに、他の可撓性の良好なテープを用いてもよく、この場合、耐熱性が高いものを使用するのが好ましい。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１、請求項４、請求項５、及び請求項８の発明によれば、軸受摩耗検知用コイルの絶縁性を維持しつつ柔軟性を向上させて固定子への取り付け時における破断を防止することができる。
【００５０】
請求項２及び請求項６の発明によれば、軸受摩耗検知用コイルの絶縁性の維持及び柔軟性の向上に加え、耐熱性を向上することができる。
請求項３及び請求項７の発明によれば、コイルの外部に対する絶縁性を付与するとともに、結合部の外部に対する絶縁性及び結合部同士の絶縁性をも付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受摩耗検知用コイルを製造工程毎に示す斜視図
【図２】本発明に係る軸受摩耗検知用コイルの固定子に対する取り付けを示す斜視図
【図３】本発明に係る第１の実施形態の軸受摩耗検知用コイルの固定子に対する取り付けを示す上面図
【図４】図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図
【図５】本発明に係る第２の実施形態の軸受摩耗検知用コイルを示す斜視図
【図６】本発明に係る軸受摩耗検知用コイルが適用されるキャンドモータポンプを示す一部透視図
【図７】本発明に係る軸受摩耗検知用コイルのコイルを示す斜視図
【図８】本発明に係る第３の実施形態の軸受摩耗検知用コイルを示す斜視図
【図９】従来の軸受摩耗検知用コイルの固定子に対する取り付けを示す斜視図
【符号の説明】
１…ガラスクロステープ（絶縁性テープ）
２…巻線
２ａ、２ｂ…両端
３…リード線
４…芯部
５…結合部
６…中央孔
７…コイル
８…パンチ
９…固定子
１０…鉄心歯
１０ａ…縁部
１０ｂ…凸部
１１…切欠溝部（係合部）
１２…ウェッジ
１３…主コイル巻回部
１４…主コイル
１５…ガラススリーブ
１６…ポンプ部
１７…キャンドモータ部
１８…アダプタ
１９…インペラ
２０…回転子
２１…配線
２２…回転子軸
２３…キャン
２４…軸受
２５…吸入口
２６…吐出口
２７…軸受摩耗監視装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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