(57)【要約】【課題】コイルエンドの成形時における加圧条件を適切なものにする。【解決手段】コイルの相間に挿入する絶縁紙１４に、感熱導電体４６を格子状に内蔵する。従って、この感熱導電体４６の導電率を計測することで、絶縁紙１４に対して印加される圧力分布を計測することができる。そこで、この絶縁紙１４を用いて成形テストを行うことで、適切な条件を決定することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧力に応じて電導度が変化する感圧導電体を複数本互いに離間した位置に内蔵した絶縁紙を、複数相のモータコイルの相間に挿入してモータコイルをステータに巻回する工程と、
この状態で、巻回されたモータコイルに対し、圧力を掛け成形する工程と、
この成形過程における、前記感圧導電体の電導度を検出する工程と、
を有し、
前記検出結果に基づいて、前記成形工程における絶縁紙に対する圧力分布を検出することを特徴とするモータコイル加圧状態検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記感圧導電体の電動を検出する工程において、
所定の周波数の電波を受信し、これを直流電圧に変換し、変換した電圧を前記感圧導電体に印加して、感圧導電体の電導度に基づいて変化した直流電圧を得、得られた直流電圧をその電圧値に応じた周波数の電波に変換して、送信し、
この送信電波の周波数を検出することを各感圧導電体に対して行い、絶縁紙の圧力分布を検出することを特徴とするモータコイル加圧状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルに巻回したモータコイルの成形時における加圧状態を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石モータや、誘導モータなどでは、ステータ側に複数相（例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３相）のモータコイルを巻回する。このモータコイルは、単に巻回した状態では、比較的外側に広がっており、容積が大きく、またその位置も最適化されていない。
【０００３】
そこで、モータコイルをステータに巻回した後、プレス機によって一定形状の型をモータコイルに押し付けモータコイルを成形して、モータコイルの形状位置の最適化を図っている。
【０００４】
ここで、成形時における、プレス機における成形ストローク、スピード、成形荷重を最適化する必要ある。すなわち、ストロークが大きすぎたり、スピードが速すぎたり、成形荷重が大きすぎれば、モータコイルを損傷する可能性があり、ストロークが小さすぎたり、スピードが遅すぎたり、成形荷重が小さすぎれば、成形が十分行えなかったり、成形時間が必要以上に長くなったりする。
【０００５】
このような、モータコイルの成形については、特許文献１、特許文献２等に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−１４９８０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、モータコイルが損傷される場合には、モータコイルの一部に大きな力がかかってしまうからである。従って、適切な成形を行うためには、成形時において巻回された状態のモータコイルにどのような圧力が印加されるを検出する必要がある。
【０００８】
本発明では、成形時におけるモータコイルに対し印加される圧力分布を効果的に検出できる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、内部に圧力に応じて電導度が変化する感圧導電体を複数本互いに離間した位置に内蔵した絶縁紙を、複数相のモータコイルの相間に挿入してモータコイルをステータに巻回する工程と、この状態で、巻回されたモータコイルに対し、圧力を掛け成形する工程と、この成形過程における、前記感圧導電体の電導度を検出する工程と、を有し、前記検出結果に基づいて、前記成形工程における絶縁紙に対する圧力分布を検出することを特徴とする。
【００１０】
また、前記感圧導電体の電動を検出する工程において、所定の周波数の電波を受信し、これを直流電圧に変換し、変換した電圧を前記感圧導電体に印加して、感圧導電体の電導度に基づいて変化した直流電圧を得、得られた直流電圧をその電圧値に応じた周波数の電波に変換して、送信し、この送信電波の周波数を検出することを各感圧導電体に対して行い、絶縁紙の圧力分布を検出することが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、感圧導電体を内蔵した絶縁紙を用いて、成形時のコイル間に働く圧力分を検出する。従って、成形時にコイル間に働く圧力を全体として知ることができ、成形条件の最適化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
モータのステータは、ドーナツ状の積層鋼板からなり、ロータ側（内側）に向けて複数のティースが設けられている。３相モータであれば、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイルが位相を所定角度だけ異ならせて、ティースに巻回されている。
【００１４】
分布巻きにおいては、各層のコイルは、半径方向において重複した位置に巻回され、通常は各相のコイル間には、絶縁紙が配置される。
【００１５】
図１は、この状態を模式的に示した図であり、積層鋼板から構成されるステータ１０には、半径方向内方に伸びる複数のティース１０ａが等間隔で所定数設けられている。そして、このティース１０ａにＵ，Ｖ，Ｗ相のコイル１２がそれぞれ別個に互いに位相を異ならせて巻回されており、各相のコイル１２の間には、絶縁紙１４が挿入されている。
【００１６】
なお、図は、ステータ１０の一方側の断面を示しており、ステータ１０のハッチングをした部分がドーナツ状の外縁部であり、この外縁部から内側に向けてティース１０ａが伸び、ティース１０ａで囲まれる円筒状空間がロータが配置される空間である。また、ティース１０ａで円周方向において挟まれる空間がコイル１２用のスロットである。
【００１７】
図２には、コイルエンド成形用のプレス機２０が示されている。基台２２には、固定部材２４が設けられ、この固定部材２４が成形対象であるコイル１２が巻回されたステータ１０を固定する。
【００１８】
一方、基台２２の上部には、加圧シリンダ２６が設けられている。この加圧シリンダ２６には、移動ロッド２８が収容されており、この移動ロッド２８が加圧シリンダ２６への流体圧を供給制御によって上下方向に移動する。この移動ロッド２８の下端には成形型３０が取り付けられている。この成形型３０は、コイル１２を成型する形に凹部が形成され、これをコイル１２のエンドに押し付けることによって、コイル１２のエンドの形状を成型することができる。なお、図においては、成形型３０を上側のみ示したが、通常は下側にも設け上下の成形型により、コイルエンドの成型を行う。
【００１９】
移動ロッド２８と成形型３０の間には、ロードセル３２が介在されており、このロードセル３２により成形型３０のコイル１２への押し付け圧力、すなわち成形力が計測される。
【００２０】
また、移動ロッド２８の上端部には、変位計３４と、速度計３６が取り付けられており、これらによって移動ロッド２８の変位および移動速度が検出される。なお、後述するように、本実施形態では、コイル１２に挿入される絶縁紙にセンサが内蔵されており、これによって面圧（絶縁紙に対する圧力分布）も計測される。
【００２１】
そして、コントローラ８０は、加圧シリンダ２６への流体圧の供給を制御するものであり、このコントローラ８０によって、成形力、変位、速度が制御され、これによって各種条件における面圧が測定される。
【００２２】
これらの計測値は、計測ユニット３８に供給される。そして、計測結果は、コンピュータなどの解析装置によって、解析され、適切な成形力、および成形型３０の変位、速度が算出される。
【００２３】
そして、実際の成形においては、コントローラ８０によって、成型力、変位、速度が計算通りになるように制御される。
【００２４】
一方、この成形の条件を決定するために、絶縁紙１４として、センサを内蔵したものを用いる。図３は、本実施形態に係る絶縁紙１４の断面を示すものである。表面および裏面には、耐熱アラミド紙（例えば、デュポン社製Ｎｏｍｅｘ（登録商標））４０が配置される。この耐熱アラミド紙４０の内側には、接着剤層４２を介し、基材層４４が設けられている。接着剤層４２は、樹脂系のもので通常の絶縁紙と同様のものが利用できる。また、基材層４４は、ポリプロピレンなど比較的強度のあるプラスチック材などが利用される。
【００２５】
基材層４４の内側に線状の感圧導電体４６が設けられるとともに、この感圧導電体４６の周囲を覆ってカバー層４８が設けられている。感圧導電体４６としては、市販されている感圧導電性インクなど、導電性フィラーを混入した樹脂材料などが利用される。なお、感圧導電ゴムなども利用可能である。また、カバー層４８は、基材層４４と同様のプラスチック材で形成できる。
【００２６】
ここで、この線状の感圧導体層４６およびカバー層４８は、図における上側のものが、紙面に直交する方向、図における下側のものが紙面と平行な方向に配置されている。従って、絶縁紙１４を平面的に見た場合、感圧導体層４６およびカバー層４８は、格子状に配置されている。
【００２７】
さらに、基材層４４間には、カバー層４８を覆って充填層５０が充満されており、この充填層５０によって、上側の感圧導体層４６およびカバー層４８と、下側の感圧導体層４６およびカバー層４８とが絶縁紙１４の厚み方向で離間されている。この充填層５０は、通常の絶縁紙に利用されるポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などで構成される。
【００２８】
ここで、実際のモータにおいて使用される絶縁紙１４は、一対の接着剤層４２の内部に基材層４４が形成されている。そして、本実施形態のセンサを内蔵する絶縁紙１４の厚さは、通常の絶縁紙と同一の厚さに形成されており、その厚みは、２００〜３００μｍである。
【００２９】
図４には、感圧導電体４６の導電率計測のための回路構成が示されている。格子状に配列された感圧導電体４６には、計測器５２がそれぞれ独立に接続されており、この計測器５２によって、各感圧導電体４６の導電率がそれぞれ検出される。
【００３０】
従って、感圧導電体４６の導電率は、そこに掛かっている圧力に応じて変化する。そこで、図における縦方向の感圧導電体４６の導電率を計測する計測器５２によって、横方向のどこの圧力が高いかを検出することができ、また図における横方向の感圧導電体４６の導電率を計測する計測器５２によって、縦方向のどこの圧力が高いかを検出することができる。
【００３１】
このようにして、本実施形態に係るセンサ内蔵の絶縁紙１４を、コイル相間に挿入することで、成型時におけるコイル相間にかかる圧力分布（面圧）を計測することができる。そこで、コントローラ８０を用い、成形型３０のストローク（変位）、速度、成形圧を各種設定し、その場合の面圧を計測することができる。従って、計測値に基づいて、そのタイプのステータについてのコイルエンドの成形条件の最適化を図ることができる。
【００３２】
なお、計測器５２の計測データは収集器によって、収集記憶され、これがコンピュータによる解析器に供給されて、解析器において解析がなされ、最適条件が求められる。
【００３３】
ここで、図５に成形テストの処理フローを示す。まず、所定の仕様によって作成されたコイルが巻回されたステータを用意し、これについての成形条件を設定する（Ｓ１１）。そして、成型機２０にセットし、成型をスタートする（Ｓ１２）。そして、成形時において時系列で、各種データを取得する（Ｓ１３）。そして、取得したデータを解析器で解析して評価する（Ｓ１４）。
【００３４】
この評価結果によって、ＮＧの場合には、コイル仕様変更、コイル形状変更、絶縁紙仕様変更などの設計条件の見直し（Ｓ１５）を行うとともに、成型荷重、ストローク、速度などの機械条件の見直しを行う（Ｓ１６）。そして、見直した条件で、再度成型を行う。これを繰り返し、Ｓ１４の評価において、ＯＫとなった場合にシミュレーションを完了として（Ｓ１７）、テストを終了する。
【００３５】
このようなテストによって、コイルと、絶縁弛緩の面圧を時系列で計測することができる。そこで、製造（コイルエンドの成形）条件の正確な評価を行うことができる。従って、この評価結果を設計や機械条件の設定へフィードバックして、迅速な設計仕様の決定ができる。
【００３６】
ここで、図６〜図１０には、解析の例を示す。図６は、速度を変更した場合の変位（ストローク）と、成形荷重の関係を示すものであり、速度１より速度２の方が速度が大きく、速度が大きいことで同一のストロークにおいても成形荷重が大きくなることが分かる。
【００３７】
また、図７には、成形荷重と、各種の位置における面圧の関係を示している。このように、位置によって、面圧は大きく変化することが分かる。図８〜図１０は、ストロークａｍｍ、ｂｍｍ、ｃｍｍにおける各位置の面圧の測定結果を示している。このように、特定の位置において、面圧が大きくなっていることが分かる。この位置からコイルの仕様変更などが必要であることなどが判定できる。
【００３８】
ここで、計測器５２は、収集器側と無線接続されることが好適である。図１１には、このための構成が示されている。
【００３９】
まず、収集器側には、ステータアンテナ６０が設けられている。このステータアンテナ６０は、トランス６２の２次側に接続されている。従って、トランス６２の１次側に所定の交流信号を入力することによって、これがステータアンテナ６０から電波として送信される。
【００４０】
計測器５２には、受信アンテナ７０が設けられ、この受信アンテナ７０には、交流直流変換器７２が接続されている。従って、受信した交流電流は、交流直流変換器７２において直流電圧に変換される。
【００４１】
交流直流変換器７２には、４つの抵抗からなるブリッジ７４の対角点に接続される。ここでこの４つの抵抗の内３つは抵抗値固定の抵抗とし、１つを感圧導電体４６にする。そして、ブリッジ７４の他の対角点２つは、電圧周波数変換器７６に接続されている。従って、感圧導電体４６の導電率（抵抗値）変化に伴って、電圧周波数変換器７６の電圧が変化し、この電圧変化に応じた周波数の信号が電圧周波数変換器７６から出力される。
【００４２】
電圧周波数変換器７６には、送信アンテナ７８が接続されており、感圧導電体の抵抗値変化を示す周波数の電波がここから送信される。
【００４３】
送信アンテナ７８からの電波は、収集器側のステータアンテナ６０によって受信され、受信器６４によって受信処理されて、信号処理部６６に供給される。信号処理部６６は、入力信号に応じて感圧導電体４６の導電率（抵抗値）についての信号を出力する。
【００４４】
このような構成を各感圧導電体４６について設けることによって、各感圧導電体４６の導電率を検出することができる。なお、切り換えスイッチによって、感圧導電体４６をブリッジ７４の１つとして順次入れ替えて接続すれば、すべての感圧導電体４６の導電率を順次計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ステータに対するコイルおよび絶縁紙の装着状態を示す図である。
【図２】絶縁紙の内部構成を示す図である。
【図３】成型機の構成を示す図である。
【図４】絶縁紙に対する接続状態を示す図である。
【図５】成形テストの処理フローを示す図である。
【図６】速度毎の変位と成形荷重の関係を示す図である。
【図７】各位置における成形荷重と面圧の関係を示す図である。
【図８】位置と面圧の関係を示す図である。
【図９】位置と面圧の関係を示す図である。
【図１０】位置と面圧の関係を示す図である。
【図１１】無線を利用した測定のための構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ステータ、１０ａ  ティース、１２  コイル、１４  絶縁紙、２０  プレス機、２２  基台、２４  固定部材、２６  加圧シリンダ、２８  移動ロッド、３０  成形型、３２  ロードセル、３４  変位計、３６  速度計、３８  計測ユニット、４０  耐熱アラミド紙、４２  接着剤層、４４  基材層、４６  感圧導電体、４８  カバー層、５０  充填層、５２  計測器、６０  ステータアンテナ、６２  トランス、６４  受信器、６６  信号処理部、７０  受信アンテナ、７２  交流直流変換器、７４  ブリッジ、７６  電圧周波数変換器、７８  送信アンテナ、８０  コントローラ。
【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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【図１０】
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【図１１】
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