(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースにコイル付きのコアを挿入した回転電機におけるケースとコアの接触状況の検査方法において，
コアのコイルに通電し，
通電によるケースの外面の昇温状況を取得し，
取得した昇温状況によって接触の有無を判定することを特徴とするケースとコアの接触状況の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のケースとコアの接触状況の検査方法において，
コイルへの通電開始後の経過時間にかかわらずケースの外面のうち内部にコアがある範囲内の温度分布が均一な温度分布となる対象品を標準品として選択し，
前記標準品における温度分布の変化を取得し，
前記標準品と同形の対象品のコイルに，前記標準品の温度分布の変化を取得したときと同じ電流を流したときに，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，前記標準品の温度分布の変化より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定することを特徴とするケースとコアの接触状況の検査方法。
【請求項３】
請求項１に記載のケースとコアの接触状況の検査方法において，
ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，通電したときに他の箇所より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定することを特徴とするケースとコアの接触状況の検査方法。
【請求項４】
ケースにコイル付きのコアを挿入した回転電機におけるケースとコアの接触状況を検査する検査システムにおいて，
コアのコイルに通電する手段と，
ケースの外面の昇温状況を取得する手段と，
取得した昇温状況によって接触の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とするケースとコアの接触状況の検査システム。
【請求項５】
請求項４に記載のケースとコアの接触状況の検査システムにおいて，
コイルへの通電開始後の経過時間にかかわらずケースの外面のうち内部にコアがある範囲内の温度分布が均一な温度分布となる対象品を標準品として選択し，
前記標準品における温度分布の変化を取得し，
前記標準品における温度分布の変化を記憶する手段を有し，
前記判定手段は，前記標準品と同形の対象品のコイルに，前記標準品の温度分布の変化を取得したときと同じ電流を流したときに，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，前記標準品の温度分布の変化より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定することを特徴とするケースとコアの接触状況の検査システム。
【請求項６】
請求項４に記載のケースとコアの接触状況の検査システムにおいて，
前記判定手段は，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，通電したときに他の箇所より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定することを特徴とするケースとコアの接触状況の検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，コイルが取り付けられたコアがケースに入れられた状態で，そのケースとコアとの接触状況を検査する方法およびそのシステムに関する。さらに詳細には，例えば有底円筒形のケースの側面とモータのステータ等との接触状況の検査方法およびそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，有底円筒形のケースにステータを挿入した構造の回転電機がある。このケースとステータとのはめあいが偏心していたり，傾いて挿入されていたりすると，ケースとステータとの隙間が不均一となる。そのため，回転時に騒音の原因となったり，あるいはその内部に配置されるロータの回転安定性を損なうおそれがある。これに対し，例えば特許文献１には，ステータの外周に複数の凸部が設けられ，ケースに軽圧入される小型電動機が開示されている。この文献に記載の方法によれば，軽圧入によりステータに設けられた凸部が変形して，ケースとの隙間が周方向に均一になるとされている。
【０００３】
ところで，上記のように工夫して挿入されたとしても，実際に隙間が均一になっているかどうかを確認するためには，ステータの挿入後にケースとの隙間の大きさを検出できることが望まれる。その方法として，従来では例えば，ケースとステータとの隙間にスキミゲージを入れて検出する方法があった。
【特許文献１】特開平１１−３５５９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，前記した従来の検査方法では，以下のような問題点があった。ケースとステータとの隙間量はμオーダーから０．１ｍｍ程度であり，スキミゲージによる測定に熟練した者でなければ測定が不可能であった。さらに，ステータが傾いて挿入されている場合や，ステータの積みズレがある場合等では，軸方向に隙間が均一でないこともあり得る。この場合，ケースの開口側にはスキミゲージが使用できるが，ケースの底側の隙間は検出できないという問題点もあった。実際には必ずしも，正確に隙間の大きさを検出する必要はないが，最低限，側面のいずれかの部位においてケースとステータとの接触があるか否かを検査できる必要はある。
【０００５】
本発明は，前記した従来の検査方法が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，ステータがケースに挿入された状態で，ステータとケースとの接触の有無を側面全体にわたって容易に検査できるケースとコアの接触状況の検査方法およびそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のケースとコアの接触状況の検査方法は，ケースにコイル付きのコアを挿入した回転電機におけるケースとコアの接触状況の検査方法であって，コアのコイルに通電し，通電によるケースの外面の昇温状況を取得し，取得した昇温状況によって接触の有無を判定するものである。
【０００７】
本発明のケースとコアの接触状況の検査方法によれば，ケースにコイル付きのコアを挿入した回転電機のコイルに通電するので，コアが昇温される。ここで，通電によるケースの外面の昇温状況を取得すれば，ケースとコアとの接触状況を把握できる。例えば，接触している箇所ではコアの昇温が早くケースに伝達されるので，短時間でケースが昇温されるからである。従って，ステータがケースに挿入された状態で，ステータとケースとの接触の有無を側面全体にわたって容易に検査できる検査方法となっている。
【０００８】
さらに本発明では，コイルへの通電開始後の経過時間にかかわらずケースの外面のうち内部にコアがある範囲内の温度分布が均一な温度分布となる対象品を標準品として選択し，標準品における温度分布の変化を取得し，標準品と同形の対象品のコイルに，標準品の温度分布の変化を取得したときと同じ電流を流したときに，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，標準品の温度分布の変化より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定することが望ましい。あるいは，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，通電したときに他の箇所より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定しても良い。ケースとコアとの距離が他の箇所よりも近くなっている箇所では，標準品より早く昇温したり，他の箇所より早く昇温するからである。
【０００９】
また本発明は，ケースにコイル付きのコアを挿入した回転電機におけるケースとコアの接触状況を検査する検査システムであって，コアのコイルに通電する手段と，ケースの外面の昇温状況を取得する手段と，取得した昇温状況によって接触の有無を判定する判定手段とを有するケースとコアの接触状況の検査システムにも及ぶ。
【００１０】
さらに本発明では，コイルへの通電開始後の経過時間にかかわらずケースの外面のうち内部にコアがある範囲内の温度分布が均一な温度分布となる対象品を標準品として選択し，標準品における温度分布の変化を取得し，標準品における温度分布の変化を記憶する手段を有し，判定手段は，標準品と同形の対象品のコイルに，標準品の温度分布の変化を取得したときと同じ電流を流したときに，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，標準品の温度分布の変化より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定することが望ましい。あるいは，判定手段は，ケースの外面のうち内部にコアがある範囲内に，通電したときに他の箇所より早く昇温する箇所がある場合に接触があると判定しても良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のケースとコアの接触状況の検査方法およびそのシステムによれば，ステータがケースに挿入された状態で，ステータとケースとの接触の有無を側面全体にわたって容易に検査できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，ステータとケースとの接触状況を検査する検査システムに本発明を適用したものである。
【００１３】
本形態の検査システム１は，図１にその概略構成を示すように，電源１１，３台の温度分布撮影装置１２，およびこれらを制御するコントローラ１３を備えている。また，本形態の検査システム１による検査対象であるワーク２は，有底円筒形のケース２１に略円環状のステータ２２が挿入されたものである。また，ステータ２２は，積層鋼板製のコア２３にコイル線２４が配置された構成となっている。ワーク２のステータ２２としては，例えば，自動車用モータに用いられる３相ステータ等を対象とする。
【００１４】
電源１１は，ワーク２の各相のコイル線２４に通電するためのものである。ここではステータ２２が３相であるので，電源１１は３相交流を通電可能なものを選択している。また，温度分布撮影装置１２は，２次元的に温度分布を取得できるカメラである。３台の温度分布撮影装置１２は，ワーク２の周囲に等間隔で配置される。また，各温度分布撮影装置１２の左右の視野角は，ワーク２の外面の１２０度以上をカバーしている。従って，３台の温度分布撮影装置１２で同時に撮影することにより，ワーク２の側面全体の温度分布を同時に取得できる。
【００１５】
取得された温度分布は，図２や図３中の右側に例示するように，コントローラ１３の表示装置３１に温度範囲ごとに色分けして表示される。なお，これらの図では，温度の高い部分を濃く示している。１台の温度分布撮影装置１２によって取得される温度分布の範囲は，図中上下方向にケース２１の全範囲であり，図中左右方向にケース２１の側面の３分の１以上である。
【００１６】
一般に，ステータ２２のコイル線２４に通電すると，ステータ２２は加熱される。このとき，コイル線２４はステータ２２の周方向に対してほぼ均一に配置されているので，各相に同時に通電すれば，ステータ２２の全体がほぼ均一に加熱される。一方，ケース２１は，ステータ２２と接触している部分ではその熱が素早く伝達されるが，接触していない部分では実際に昇温するまでにある程度の時間がかかる。そこで，コイル線２４に通電してから所定時間経過後のケース２１の温度分布を検査すれば，ステータ２２とケース２１との接触状況を判定することができる。
【００１７】
例えば，接触部位が無いワーク２の場合では，図２に示すように，通電開始から所定時間後の温度分布はほぼ均一である。表示装置３１には，図２中右側に示すように温度分布撮影装置１２の取得結果が表示される。すなわち，ケース２１のうちステータ２２がある範囲は他よりやや温度が高く，その範囲内ではほぼ一定の温度分布となっている。そして，３台の温度分布撮影装置１２によって取得された温度分布画像は，いずれもほぼ同様のものとなる。
【００１８】
一方，ステータ２２が傾いて挿入され，その一部がケース２１と接触しているワーク２の場合では，図３に示すように，通電開始から所定時間後の温度分布にはムラがある。表示装置３１には，図３中右側に示すように，ムラのある温度分布が表示される。すなわち，ステータ２２がケース２１に接触している部位の周辺のみが急速に加熱されている。一方で，ステータ２２とケース２１とが遠い部位では昇温の速度が遅い。さらに，３台の温度分布装置１２では，それぞれ異なる温度分布画像が得られる。
【００１９】
なお，この温度分布状態は，ケース２１の伝熱によって時間とともに変化する。まず，あまり早いうちは昇温不十分であり，ムラが出るべきワークでもムラが出ない。そして，ある程度の時間が経過すると，図２や図３に示すように，ワークによってはムラが出る等の差異が現れる。さらに時間が経過すると，ケース２１の全体に熱が伝わり，ワークの挿入状況にかかわらず，ケース２１の全体において温度がほぼ均一な飽和状態となる。そのため，この状態になるまで時間が経過したら，それ以後は温度分布によってステータ２２の挿入状況を判定することはできない。
【００２０】
そこで，本形態では，基準となる温度変化を示す標準品を選択して，その標準品の温度分布の時間変化と各ワーク２の温度変化とを比較する。すなわち，標準品より早く昇温するものは，その箇所でステータ２２がケース２１に接触していると判断する。あるいは，ケース２１全体の昇温の速度に比較して，特定の箇所で早く昇温するものは，その箇所でステータ２２がケース２１に接触していると判断する。
【００２１】
次に，標準品の選択方法を説明する。まず，同形の複数のワーク２を用意し，それぞれ温度分布撮影装置１２の画像の時間変化を取得する。具体的には，各ワーク２を検査システム１の３台の温度分布撮影装置１２の中央に配置して，コイル線２４に通電するとともに，各温度分布撮影装置１２によってケース２１の表面の温度分布を撮影する。なおこの時，ワーク２の各コイル線２４に通電するのに適した通電電流値は，ワーク２の種類によって異なる。一般的なハイブリッド自動車の走行用モータでは，数十Ａ〜２００Ａ程度が好ましい。
【００２２】
そして，３台のいずれの温度分布撮影装置１２の画像も，その経過時間にかかわらず，図２に示すようにほぼ均一な温度分布となっているワーク２を選択する。むろんこれは接触のない良品である。このワーク２を標準品とするとともに，このワーク２の温度分布変化を標準温度分布として，コントローラ１３に記憶させる。ここで，温度分布は２次元画像データとして記憶しても良いし，所定の測定点を設定して，各測定点ごとの温度として記憶しても良い。
【００２３】
これに対し，同じタイプのワークであり，温度分布にムラがあるワークについての温度分布の時間変化を別に取得する。そして，このワークと標準品との差異がはっきりと把握できるタイミング（通電開始からの経過時間）を選択して，このタイプのワークについての待機時間Ｙ（秒）に設定する。すなわち，昇温不十分でも飽和でもない時間を選ぶ。接触の程度等によって適切な待機時間Ｙ（秒）が異なる場合は，複数の待機時間Ｙ（秒）を設定しておいても良い。
【００２４】
ここで，一般に待機時間Ｙは通電電流Ｘと関係があり，通電電流Ｘを大きくすると早く昇温するため待機時間Ｙは小さくてよい。その一方，通電電流Ｘを大きくするためには電源１１の電源容量を大きくする必要があり，消費電力も大きくなる。そこで，各ワークのタイプごとに適切なＸとＹの組を選択して，コントローラ１３に設定しておくと良い。
【００２５】
次に，ワーク２の接触状況を検査する方法について，図４のフローチャートを使用して説明する。まず，接触状況の検査を行う対象となるワーク２を用意し，３台の温度分布撮影装置１２の中央に配置する。そして，電源１１によってワーク２の各コイル線２４に通電開始する（Ｓ１０１）。このとき通電される電流は，このワーク２のタイプに応じて上記のように決定された所定の通電電流Ｘ（Ａ）とする。次に，通電開始から所定の待機時間Ｙ（秒）の経過を待つ（Ｓ１０２）。
【００２６】
待機時間Ｙ（秒）が経過したら（Ｓ１０２：Ｙｅｓ），ワーク２の側面の温度分布を各温度分布撮影装置１２によって計測する（Ｓ１０３）。ここでは，図５に示すように，温度分布撮影装置１２の画像にメッシュを重ねた場合の各交点位置をそれぞれ測定点（第Ｎ点）とする。そして，各測定点の温度を検出してその番号（Ｎ）とともに記憶させる。
【００２７】
そして，検出した各測定点の温度を記憶されている標準ワークのその位置の温度と比較する。まず，第１の測定点（Ｎ＝１）に着目する（Ｓ１０４）。そして，その測定点の温度を以下の式１で求められる基準温度範囲Ｔｎと比較する（Ｓ１０５）。
Ｔｎ＝Ｔｎａ＋Ｋ（Ｔｎｂ−Ｔｎｃ）±Ｚ    …（式１）
ここで，Ｔｎａは，標準ワークにＸ（Ａ）を通電した際のＹ（秒）後の温度，Ｔｎｂは，Ｔｎａ設定の際の標準ワークの初期温度，Ｔｎｃは，本ワーク２の初期温度，Ｋは，負の係数，Ｚは，温度測定誤差や接触状況の差（接触圧等）の影響を考慮するための公差である。なお，Ｚは，実際には実機測定によって決定する。
【００２８】
本ワーク２について測定された温度分布のうち，いずれかの測定点（第Ｎ点）の温度が，基準温度範囲Ｔｎより大きい場合は（Ｓ１０５：Ｙｅｓ），この第Ｎ点付近にケース２１にステータ２２が接触している箇所があると判断できる（Ｓ１０６）。あるいは，検出された第Ｎ点の温度が，基準温度範囲Ｔｎ以下である場合は（Ｓ１０５：Ｎｏ），この第Ｎ点の付近ではケース２１にステータ２２が接触している箇所はないと判断できる（Ｓ１０７）。
【００２９】
そして，全測定点について接触しているか否かの判断が終了したかどうかを確認し（Ｓ１０８），全測定点についての判断が終了するまで，Ｎを順に繰り上げて（Ｓ１０９），上記と同様に接触しているか否かの判断を行う。全測定点についての判断が終了したら（Ｓ１０８：Ｙｅｓ），この処理を終了する。
【００３０】
この結果，所定の個数以上の測定点で基準温度範囲Ｔｎを超えている場合には，このワーク２はケース２１に接触していると判断できる。そして，接触ありと判断された測定点が集中している領域の中心部が接触箇所であろうと判断できる。表示装置３１にワーク２の温度分布を表示させ，基準温度範囲Ｔｎを超えている点をマークして重ねて表示させれば，コア２３がどの方向に傾いて挿入されているか，あるいは，どのように積みズレが発生しているか等を判断できる。一方，接触ありと判断された測定点が所定の個数以下であるワーク２は，良品として処理できる。
【００３１】
また標準品のデータがないワーク等では，全測定点の温度分布のバラツキを取得して，バラツキが所定の範囲を超えて大きい場合には，接触ありと判断しても良い。この方法でも，表示装置３１に温度分布と特に温度の高い箇所とを表示させることで，コア２３の接触状況を把握することができる。
【００３２】
以上詳細に説明したように，本形態の接触状況検査システムによれば，コイル線２４に通電しつつ温度分布撮影装置１２で撮影するので，ケース２１の外側面の温度上昇の程度が検出される。このとき，ケース２１とステータ２２との接触がない標準ワークでの温度上昇の程度をあらかじめ記憶しておき，これとの比較によって対象ワークの接触の有無が判断される。従って，ステータがケースに挿入された状態で，ステータとケースとの接触の有無を側面全体にわたって容易に検査できる接触状況検査方法となっている。
【００３３】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，ワークが３相以外であれば，その相数に合わせた電源を使用すると良い。また例えば，温度分布撮影装置１２の台数は３台に限らず，各温度分布撮影装置１２の視野やワーク２の大きさ等に応じて決定すればよい。またあるいは，検査したい部位があらかじめ限定されている場合には，その部分のみを撮影するようにしても良い。また，温度検出方法は２次元的な撮影装置に限らず，熱電対等の他の温度検出手段を設置することによってもよい。また，１台の温度分布撮影装置１２を用いてワーク２を回転軸の周りに回転させつつ撮影する方法によっても良い。その場合は，通電開始から撮影までの経過時間に応じて，基準温度範囲Ｔｎを設定しておくことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本形態に係る接触状況検査システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】接触状況検査システムによる検査例を示す説明図である。
【図３】接触状況検査システムによる検査例を示す説明図である。
【図４】接触状況検査方法を示すフローチャートである。
【図５】接触状況検査システムによる検査方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  検査システム
１１  電源
１３  コントローラ
２１  ケース
２３  コア
【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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