(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ステータ９のスロット１１に被測定コイル７を挿入する。被測定コイル７に高圧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７の良否を判断する際に、ステータ９内にロータ１３をセットする。ロータ１３は、中空孔１５ａを備えた環状の珪素鋼板１５を多数積層したもので、中空孔１５ａに、絶縁材となる樹脂部材１６を挿入する。このロータ１３に対し、上下両側を鉄製プレート１７，１９にて挟持固定する。珪素鋼板１５は、実際のロータに使用される珪素鋼板の磁石孔の開いていないものを使用する。【選択図】      図１
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【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料からなるロータを挿入し、このロータに中空部を設けたことを特徴とするコイル試験装置。
【請求項２】
前記中空部に、ロータを構成する部材より軽量な絶縁材を設置したことを特徴とする請求項１記載のコイル試験装置。
【請求項３】
前記ロータを、複数の板材を積層して構成し、このロータの中心部に軸方向に沿って貫通する前記中空部を設け、この中空部に絶縁材を設置したことを特徴とする請求項１記載のコイル試験装置。
【請求項４】
前記絶縁材を、樹脂で構成したことを特徴とする請求項２または３記載のコイル試験装置。
【請求項５】
前記ロータを珪素鋼で構成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のコイル試験装置。
【請求項６】
前記ロータと前記ステータとの間に、これら両者の相対位置を一定とする手段を介在した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コイル試験装置。
【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料からなる中空部を備えた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コイル試験方法。
【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コイル試験装置および方法に関する。
【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、特許文献１、特許文献２参照）。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】
【特許文献１】
特開平６−８８８４９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第３１０２４３３号公報
【０００５】
例えば、モータの巻線テストを実施する場合には、図５および図６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を用意する。こ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７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してあ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。
【０００６】
【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を挿入するロータ挿入部位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。
【０００７】
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。
【０００８】
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極を交互に等配列しているため、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う。このため、永久磁石を備えた実際のロータを挿入した状態では、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。
【０００９】
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、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前記被測定コイルの良否を判定する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料からなるロータを挿入し、このロータに中空部を設けた構成としてある。
【００１１】
【発明の効果】
この発明によれば、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料からなるロータを挿入し、このロータに中空部を設けたため、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とともに、ロータの軽量化を図ることができる。また、ロータを軽量化することで、ロータをステータ内の空間に挿入する際の作業性が向上する。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は、この発明の実施の一形態を示すコイル試験装置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を、円周方向に沿って多数設けてある。このスロット１１に上記した被測定コイル７を挿入し、かつステータ９内の図示しない実際のロータを挿入する部位には、磁化された部材が非装着のロータ１３を挿入配置している。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。
【００１４】
ロータ１３は、図示しない実際のロータに使用する円形の珪素鋼板１５を多数積層して構成している。そして、各珪素鋼板１５には、半径方向中心部に貫通孔を設けてあり、これにより珪素鋼板１５の積層体には、図１中で上下に貫通する中空部としての中空孔１５ａが形成される。
【００１５】
図２に、上記した珪素鋼板１５の積層体を斜視図として示す。この珪素鋼板１５の積層体の中空孔１５ａには、絶縁材としての円柱状の樹脂部材１６を挿入設置する。この樹脂部材１６は、ロータ１３を構成する部材である珪素鋼板１５より軽量であり、中心部には軸方向に貫通する貫通孔１６ａを設けてある。
【００１６】
上記積層した珪素鋼板１５の積層体および樹脂部材１６は、上下の円形の鉄製プレート１７，１９で挟持固定する。
【００１７】
下部の鉄製プレート１９の中心には、シャフト２１が図中で上方に向けて突出している。シャフト２１は、樹脂部材１６の貫通孔１６ａおよび上部の鉄製プレート１７の貫通孔１７ａをそれぞれ貫通しており、鉄製プレート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の積層体および樹脂部材１６を固定する。
【００１８】
なお、鉄製プレート１７，１９に代えて樹脂製プレートとしてもよい。
【００１９】
ステータ９内に挿入配置してあるロータ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。
【００２０】
珪素鋼板１５は、モータに実際に使用するロータを構成する珪素鋼鈑の磁石を取り付ける孔を形成していないものを使用する。図３は、中心線Ｌより右側が、実際のロータに使用する珪素鋼鈑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してある磁石孔２５ａに、磁石Ｍを埋め込んで配置してあるが、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を形成していない。
【００２１】
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、それぞれ製作するが、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。
【００２２】
図４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を、波形分析判定回路３１で分析し、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。
【００２３】
ここでは、前記図５および図６に示した従来例同様に、図１に示した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。
【００２４】
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。
【００２５】
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している。
【００２６】
このため、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。
【００２７】
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、これら両者の間隔を保持するスペーサを介在してあるため、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。
【００２８】
また、ロータ１３を構成する珪素鋼板１５の積層体に中空孔１５ａを設け、この中空孔１５ａに、ロータ１３を構成する部材である珪素鋼板１５より軽量な樹脂部材１６を挿入設置してあるので、ロータ１３は、中空孔１５ａを設けない場合に比べて軽量化する。
【００２９】
この軽量化によって、ロータ１３をステータ９に挿入する作業が容易となって作業性が向上し、ロータ１３のコイル７端部への接触によるコイル７の損傷を防止することができる。
【００３０】
さらに、中空孔１５ａを設けることで、珪素鋼板１５は、この中空孔１５ａに対応する部分をプレスなどによって排除した廃材を、他のものに使用することができ、材料の歩留まりを向上させることができる。
【００３１】
また、上記したロータ１３のステータ９内への挿入作業を、自動化した場合、ロータ１３の軽量化により、アクチュエータなどの仕様も小型化が可能であり、設備費用も少なくて済む。
【００３２】
さらに、中空孔１５ａに樹脂部材１６を挿入しているので、多数積層する珪素鋼板１５の半径方向の互いのずれを防止できるとともに、上下の鉄製プレート１７，１９による珪素鋼板１５の固定を容易に行うことができる。そして、上記した樹脂部材１６を絶縁材とすることで、ロータ１３を通過してくる若干の漏れ磁束の通過を防止することができ、検出精度が向上する。
【００３３】
なお、中空孔１５ａを設けることによる珪素鋼板１５の半径方向の残り幅Ｈ（図１，図２参照）は、中空孔１５ａの直径Ｌを１００ｍｍとした場合、最低７ｍｍあれば、検出出力は中空孔１５ａを設けない場合と比較してほとんど差がない。したがって上記した残り幅Ｈを７ｍｍ程度とすることで、ロータ１３は最大限の軽量化が達成できる。
【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装置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】図１のコイル試験装置に用いる中空孔を備えたロータの斜視図である。
【図３】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４】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５】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６】図５の試験方法の説明図である。
【図７】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
１５ａ  中空孔（中空部）
１６  樹脂部材（絶縁材）
Ｍ  磁石（磁化された部材）
【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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