JP5244259B2 - ターン数測定装置及び測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ターン数測定装置及び測定方法に関し、特に集中巻モータステーターにおけるコイルのターン数の測定に用いるターン数測定装置及び測定方法に関する。

現在、モータには分布巻方式又は集中巻方式があり、集中巻モータにおいて、半径方向内方に突出する歯を有するステーターが環状となり、各歯にはコイルが巻かれている。集中巻モータの製作中において、特に試作段階では、手作業でコイルを巻く仕方がよく採用されますが、手作業によるコイル巻きの巻コイルのターン数をコントロールするのは容易ではないので、予め決められたターン数より、完成した巻線のターン数は少なくなったり、多くなったりする可能性が生じてくる。そのため、集中巻モータを製作する際に、集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数を測定するのは極めて必要とされる。

本発明は、上記問題点に鑑み、直接、集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数を測定することができるターン数測定装置及び該装置を利用した測定方法を提供することを目的とする。

具体的な形態は下記の通りである。本発明に係るターン数測定装置は、集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数の測定に用いられるターン数測定装置であって、ベースと、一側に励磁コイルが巻かれ、他側に標準コイルが巻かれたロッド状のローターブラケットと、前記ベースと前記ローターブラケットとを互いに相対に回転でき、前記ベースの平面が前記ローターブラケットに平行であるように、前記ベースと前記ローターブラケットとを接続する接続部材と、被測定集中巻モータステーターと前記ローターブラケットとを同心に且つ同一平面上に位置するように、前記被測定集中巻モータステーターを前記ベースに固定する固定部材と、前記標準コイルに接続され、測定際に前記被測定集中巻モータステーターの被測定コイルと逆直列に接続して回路を構成する電流計とを備えたことを特徴とするターン数測定装置。

また、本発明に係るターン数測定方法は、前記ターン数測定装置を利用して測定を行うターン数測定方法であって、前記ターン数測定装置のベースまたは回転軸を固定する工程と、前記ターン数測定装置のベースに対して前記集中巻モータステーターを固定する工程と、前記集中巻モータステーター上の1つの被測定コイルに通電することにより、該被測定コイルを前記ターン数測定装置のローターブラケットと一直線になる位置に位置決めし、且つ、前記被測定コイルを前記ローターブラケットの標準コイルの一端に近づくように被測定コイルを位置決めする工程と、前記標準コイルと前記被測定コイルとを逆直列接続して回路を構成するとともに、構成された回路に電流計を直列に接続する回路接続工程と、前記ローターブラケットの励磁コイルに交流電流を供給し、電流計の表示数がゼロであるか否かを観測し、ゼロである場合、被測定コイルのターン数が前記標準コイルのターン数と等しいこととなり、逆に、電流計の指針が正であれば、被測定コイルのターン数が前記標準コイルのターン数より少ないことが示され、被測定コイルのターン数を増加すべきであり、電流計の指針が負であれば、被測定コイルのターン数が前記標準コイルのターン数より多いことが示され、被測定コイルのターン数を減少すべきである測定工程とを含めたことを特徴とするターン数測定方法。

本発明のターン数測定装置は、構造が簡単で、実用性が高い、直接、集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数を測定することができる。本発明のターン数測定装置を利用して集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数を測定するターン数測定方法は、直接、集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数を測定することができる、しかも、操作も簡易である。

本発明の実施形態に係るターン数測定装置を示す平面図である。 本発明の実施形態に係るターン数測定装置が使用される状態を示す平面図である。 図2中のA-A線の模式的分解断面図である。 測定際、モータステーター及びローターブラケット上における各コイルの通電方向を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置決めピンの構造を示す模式的図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳しく説明する。

実施形態１
図1は、本発明の実施形態に係るターン数測定装置の平面図である。図2は、本発明の実施形態に係るターン数測定装置（被測定集中巻モータステーターを含む）の平面図である。図3は、図2中のA-A線の模式的分解断面図である。図面に示されたターン数測定装置は例示するものであるが、本発明に係るターン数測定装置は例示のものに限らない。

本発明の実施形態に係るターン数測定装置は、ベース6と、回転軸７と、ローターブラケット4と、励磁コイル1と、標準コイル2と、固定部材と、電流計17とを備える。本実施形態における固定部材がステーター位置決めピン10を採用する。ベース6が円盤状となっており、その中心部には、玉軸受8及びスラスト軸受9を収納できる軸受室13と、軸受室13より断面積が小さい中心通穴15が設けられ、ベース6の周辺に３つの凸起座16が設けられ、該凸起座16が、測定の際、被測定集中巻モータステーターを支持すると共に、被測定集中巻モータステーターとベース6との間を同じ高さを保つことに用いられる。凸起座16のそれぞれには、ねじ孔14が設けられ、これら３つのねじ孔14同士がそれぞれベース6の円心に対して120°の間隔を持つ。ステーター位置決めピン10の一端がそれぞれねじ孔14と接合し、他端が被測定集中巻モータステーター5の接合に用いられる。製作において、凸起座16の数は任意にしても良く、ステーター位置決めピン10の数も任意にしても良い、さらに、ベース６の円心に対する間隔も任意な角度にしても良い、これらの数を実際の状況に応じて調整することができる。ベース６上には、さらに固定孔12が設けられ、該固定孔12を介してベース6を平台に固定することができる。他の固定方式として、３つの凸起座16上に、モータステーターと同一の外径を持つ止め口を増設することで、被測定集中巻モータステーターを位置決めすることもできる、こうして、被測定集中巻モータステーターとローターブラケットとが同心的となることを確保できる。

ローターブラケット4がロッド状に形成され、その中心部に中心孔が設けられる。ローターブラケット4において、ローターブラケット4の端部を露出させるように、中心孔から一側に励磁コイル1が巻きられ、また、ローターブラケット4の端部を露出させるように、中心孔から他側に標準コイル2が巻かれている。測定の際、励磁コイル1には交流電源（図示しない）が外部から接続され、交流電流が供給されるとき、巻コイルのターン数を、実際の電流の大きさに応じて調整することができる。その目的は、磁路の飽和をなくすことを確保し、電磁漏洩による測定の誤差を低減するためである。論理上では、標準コイル2の巻コイルのターン数は被測定コイル3の目標ターン数と同一にならなければならないが、エアギャップの存在によって磁路中に漏磁場が生じてしまうので、実際の測定結果に基づいて標準コイル2の巻かれる実際ターン数を確定することが必要とされる。測定の際に、標準コイル2のターン数がすでに事前に確定される。

回転軸7の一端が玉軸受8とスラスト軸受9とに固定され、スラスト軸受9が回転軸7の軸方向移動の防止に用いられ、玉軸受8が、回転軸7とベース6との垂直度を保つ上、回転軸7とモータステーター5との同心度を保つことに用いられる。回転軸7の他端は、ローターブラケット4の中心孔を介して、固定ナット11を用いてローターブラケット4を固定する。取付けの際に、ローターブラケット4と回転軸7とを垂直的になるようにすることで、ローターブラケット4がベース6の平面と平行になるようにすることができる。測定の際に、ローターブラケット4と回転軸7とが、一体に固定され、かつベース６に対して回転することができる。

測定中において、標準コイル2と被測定コイル3とを逆直列に接続する。即ち、標準コイル2と被測定コイル3の中に誘導される起電力方向を逆にさせ、標準コイル2及び被測定コイル3から構成された回路には電流計17が直列に接続され、電流計17の表示数を観測することによって、被測定コイル3のターン数を測定する。電流計の表示数がゼロになった場合、被測定コイル3のターン数が前記標準コイル2のターン数と等しいことを判定できる。逆に、例えば、電流計の指針が正になったとすれば、被測定コイル３のターン数が標準コイル2のターン数より少ないことが分かり、被測定コイル３のターン数を増加すべきである。また、電流計の指針が負になったとすれば、被測定コイル３のターン数が標準コイル2のターン数より多いことが分かり、被測定コイル３のターン数を減少すべきである。

本実施形態のステーター位置決めピン10の構造を示す模式的図が図5に示され、ステーター位置決めピン10の下端Aに、例えば、ねじ構造が採用され、下端Aがベース6のねじ孔14と接合する、中部Bの断面積が下端Aの断面積より大きいので、ステーター位置決めピン10を位置決めする役割を果たすことができる。ステーター位置決めピン10をベース6のねじ孔14に捩り込む際に、最大限では、中部Bと下端Aとの結合部までしか捩り込むことができない。このように、各々のステーター位置決めピン10における中部Bと下端Aとの結合部から上端Cまでの距離が同一であることを確保できると共に、ステーター位置決めピン10をベース6のねじ孔14に最大限までに捩り込むことができれば、被測定集中巻モータステーター5の取付けの同位度を確保できる。上端Cは、多角形、例えば四方形、三角形などの構造を採用できる。被測定集中巻モータステーター5との固定をしやすくするため、該上端Cを前記集中巻モータステーター上の対応形状の位置決め孔に挿す。このような構造を持つステーター位置決めピン10には取付け及び取替えの作業が簡単に済むメリットがある。ステーター位置決めピン10の長さにより、被測定集中巻モータステーターが取付けられる際に、集中巻モータステーターとローターブラケット4とを同一平面に位置することを確保できる。

実施形態２
本実施形態において、ターン数測定装置における玉軸受8がローターブラケット4に取付けられる。即ち、対応的にローターブラケット4に軸受室を設け、玉軸受8を該軸受室の中に設置する。回転軸7の一端が玉軸受8に固定され、他端がベース6に固定される。こうして、回転軸7とベース6とが一体に固定され、且つローターブラケット4に対して回転することができる。その以外の構造は実施形態1と類似するので、ここで重複して述べない。

次に、本実施形態のターン数測定装置を利用し、集中巻モータステーターの巻コイルのターン数を測定する方法について詳しく説明する。

被測定集中巻モータステーター5が環状であり、複数の歯、例えば24個の歯を有する。当然、モータステーター5の歯数を実際の必要に応じて設定することができる。被測定コイル3がモータステーター5の各々の異なる歯に巻きられる。測定の際、ステーター位置決めピン10を介して、集中巻モータステーター5をベース6に固定する。取付けの際に、集中巻モータステーター5とローターブラケット4とを同心に、且つ同一平面に位置するように確保しなければならない。集中巻モータステーター5の外周にステーター位置決めピン10と接合できる接合孔が設けられ、取付けの際、ステーター位置決めピン10をそれぞれ、該接合孔に接合することにより、被測定集中巻モータステーター5を固定する。こうして、測定の際に、集中巻モータステーター5とベース6とは一体に固定され、そしてローターブラケット4と回転軸7に対して回転することができる。取付けの際に、ローターブラケット4と集中巻モータステーター5とを同一平面に位置させると共に、ローターブラケット4の2つの端面と集中巻モータステーター5との間のエアギャップを0.2ｍｍかそれより小さくすることを確保することで、電磁漏洩を低減することができる。当然、エアギャップが0.2ｍｍより大きくても良いが、0.2ｍｍより大きくなった場合、計算に基づいて標準コイル2のターン数を調整することができ、そして、エアギャップによる電磁漏洩の影響を補償できる。

被測定コイル3がモータステーター5の各々の異なる歯に巻かれているため、2つの方案を採用することにより、被測定コイル3のターン数を測定することができる。

第1測定方案において、ローターブラケット4により、モータステーター5の異なる歯における被測定コイル3の測定を実現する。

該方案において、ネジを用い、固定孔12を介してベース6を平台上に固定する。

被測定集中巻モータステーター5をベース6に固定する。上述したように、ステーター位置決めピン10を用いて、被測定集中巻モータステーター5をベース6に固定するか、それとも3つの凸起座16上に、集中巻モータステーター5の外径と同じ止め口を増設することによって、集中巻モータステーターを位置決めする。これにより、ベース6及びその上に固定された集中巻モータステーター5が固定される状態を保ちつつ、被測定コイル3に通電されると、ローターブラケット4を回転することができる。

集中巻モータステーター5上にある歯上の被測定コイル3を測定する際に、まず、該歯上の被測定コイル3を位置決めする。即ち、標準コイル2に接近している歯上の被測定コイル3に通電され、ローターブラケット4の標準コイル2を被測定コイル3に対向する位置まで回転させる、即ち、ローターブラケット4と被測定コイル3とを一直線に位置するようにする。ローターブラケット4と被測定コイル3との位置決めに関して、機械固定方式を利用して両者を一直線に位置するようにすることもできる。

次に、標準コイル2と被測定コイル3とを逆直列に接続する。即ち、標準コイル2と被測定コイル3との誘導される起電力方向を逆にさせ、標準コイル2と被測定コイル3の間に電流計17を直列に接続する。そして、励磁コイル1を交流電源に接続する。

測定中において、一定周波数の交流電流を励磁コイル1に供給し、励磁コイル1に交流電流が通電されると、励磁磁場によって標準コイル2及び被測定コイル3中に誘導起電力を発生させることができる。励磁コイル1、標準コイル2、被測定コイル3の通電方向は図4に示す。コイル中の誘導電流はターン数と正比例となるので、ターン数が同じコイルに誘導された電流は等しくなるべきである。本測定方案において、標準コイル2と被測定コイル3とを逆直列に接続するため、標準コイル2と被測定コイル3とに誘導された電流の方向が逆となり、標準コイル2と被測定コイル3とにより構成された回路の電流が互いに相殺する。標準コイル2と被測定コイル3とのターン数は同じであれば、誘導された電流は等しくとなるので、標準コイル2と被測定コイル3とにより構成された回路の電流はゼロとなる。

上述の原理に基づいて、本測定方案において、電流計17の指針の方向と表示数の大きさを観測することにより、被測定コイル3のターン数を判断することができる。標準コイル2と被測定コイル3とのターン数は同じであれば、電流計17の表示数はゼロとなる。逆に、電流計17の表示数はゼロにならず、電流計17の指針が正になった場合、被測定コイル3のターン数が標準コイル2より少ないので、被測定コイル3のターン数を増加すべきである、そして、電流計17の表示数がゼロになるまで、被測定コイル3を続けて巻いてゆく。また、電流計17の指針が負になった場合、被測定コイル3のターン数が標準コイル2より多いので、被測定コイル3のターン数を減らすべきである、そして、電流計17の表示数がゼロになるまで、被測定コイル3に巻かれるターン数を減らしてゆく。

第2の測定方案では、モータステーター5を回転させることで、モータステーター5の異なる歯上の被測定コイル３を測定する。該測定方案が第1の測定方案と異なるのは、回転軸7及びその上に固定されたローターブラケット4を動かないように固定させ、ベース6及びその上に固定されたモータステーター5を、ローターブラケット4に対して回転させることである。

本測定方案において、玉軸受8とスラスト軸受9とに固定された回転軸7の一端を、さらに延伸し、ベース6の中心通孔15から伸び出し、且つ平台上に固定することができる。このように、回転軸7及びその上に固定されたローターブラケット4が平台上に動かないように固定される。被測定コイル3に通電されると、ベース6及びその上に固定されたモータステーター5が、ローターブラケット4に対して回転することができる。

モータステーター5のある歯上の被測定コイル3を測定の際に、まず、被測定コイル3を位置決め、即ち、標準コイル2に接近している該歯の被測定コイル3に通電させ、被測定コイル3がローターブラケット4と相対する位置になるまで、モータステーター5を回転させる。即ち、ローターブラケット4と被測定コイル3とを一直線に位置するようにする。

本測定方案において、これ以外に、測定工程及び測定原理は、第1の測定方案と類似するので、ここで重複して述べない。

本実施形態におけるターン数測定装置は、構造が簡単で、実用性が高く、直接、集中巻モータステーターの巻コイルのターン数を測定することができる。また、本実施形態に提供される集中巻モータステーターの巻コイルのターン数を測定する方法が、直接、集中巻モータステーターの巻コイルのターン数を測定することができ、操作も簡易である。

また、集中巻モータステーターとベースとの固定には、ステーター位置決めピンが採用されたが、当然、他の固定部材、例えばネジなどを用いて固定することもできる。また、集中巻モータステーターとベースとの固定には、スナップ固定方式が採用されることもできる。

そして、上記の実施形態において、3つのステーター位置決めピン10を採用して集中巻モータステーター5を固定するが、当然、4つ、5つなどの複数のステーター位置決めピン10を採用することにより、集中巻モータステーター5を固定することもできる。これは必要に応じて決まる。

また、上記の実施形態において、ベース6の周辺に3つの凸起座16が設けられているが、被測定集中巻モータステーター5とベース6との間を同じ高さに保つことができれば、該凸起座16の数は3つに限らない。また、被測定集中巻モータステーター5のステーター位置決めピン10の一端を直接にベースに設けて、凸起座16の設置を省略することもできる。

さらに、上記の実施形態において、玉軸受8とスラスト軸受9とを採用して回転軸7を固定するとしているが、回転軸7が軸方向に移動しないことを確保できれば、スラスト軸受9の設置も省略できる、例えば、1つの広幅玉軸受を使用してローターブラケット4を位置決めする。

当然、本発明の実施形態は、例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではないと理解すべきである。本発明には他の実施形態もありうる。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者は、本発明に種々の変更や変形を加えることが可能である。しかも、これらの対応的な変更や変形などのすべてが本発明の特許請求範囲に属することとする。

Claims (10)

1. 集中巻モータステーターにおける巻コイルのターン数の測定に用いられるターン数測定装置であって、
   ベースと、
   一側に励磁コイルが巻かれ、他側に標準コイルが巻かれたロッド状のローターブラケットと、
   前記ベースと前記ローターブラケットとが互いに相対に回転でき、前記ベースの平面が前記ローターブラケットに平行であるように、前記ベースと前記ローターブラケットとを接続する接続部材と、
   被測定集中巻モータステーターと前記ローターブラケットとを同心に且つ同一平面に位置するように、前記被測定集中巻モータステーターを前記ベースに固定する固定部材と、
   前記標準コイルに接続され、測定の際に前記被測定集中巻モータステーターの被測定コイルと逆直列に接続して回路を構成する電流計と、
   を備えたことを特徴とするターン数測定装置。
2. 前記接続部材は、玉軸受と、回転軸とを含み、
   前記回転軸の一端が前記玉軸受に固定され、前記回転軸の他端が前記ローターブラケットに固定され、
   前記玉軸受が前記ベースに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のターン数測定装置。
3. 前記回転軸の他端が前記ローターブラケットの中心孔を通してナットにより固定されることを特徴とする請求項２に記載のターン数測定装置。
4. 前記接続部材は、玉軸受と、回転軸とを含み、
   前記回転軸の一端が前記玉軸受に固定され、前記回転軸の他端が前記ベースに固定され、
   前記玉軸受が前記ローターブラケットに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のターン数測定装置。
5. 前記ローターブラケットの２つの端面のそれぞれと、前記被測定集中巻モータステーターとの間の間隙はいずれも０．２ｍｍより大きくならないことを特徴とする請求項１に記載のターン数測定装置。
6. 前記固定部材は、一端がねじ構造とされ、前記ねじ構造が前記ベースのねじ孔に接合され、他端の横断面が多角形構造とされ、前記多角形構造が前記被測定集中巻モータステーターの対応形状の接合孔に挿入されることを特徴とする請求項１に記載のターン数測定装置。
7. 前記固定部材が３つ設けられ、互いに１２０度の間隔を持つことを特徴とする前記請求項１〜６のいずれか一つに記載のターン数測定装置。
8. 請求項１に記載のターン数測定装置を利用して集中巻モータステーターの巻コイルを測定するターン数測定方法であって、
   前記ターン数測定装置のベースを固定する工程と、
   前記集中巻モータステーターを前記ターン数測定装置のベースに対して固定する工程と、
   前記集中巻モータステーター上の１つの被測定コイルに通電することにより、該被測定コイルを前記ターン数測定装置のローターブラケットと一直線になる位置に位置決めし、且つ、前記被測定コイルを前記ローターブラケットの標準コイルの一端に近づくように、被測定コイルを位置決めする工程と、
   前記標準コイルと前記被測定コイルとを逆方向接続して回路を構成するとともに、構成された回路に電流計を直列に接続する回路接続工程と、
   前記ローターブラケットの励磁コイルに交流電流を供給し、前記電流計の表示数がゼロであるか否かを観測する測定工程と、
   を含めたことを特徴とするターン数測定方法。
9. 請求項２に記載のターン数測定装置を利用して集中巻モータステーターにおける巻コイルを測定するターン数測定方法であって、
   玉軸受に固定された前記ターン数測定装置の回転軸の一端を、ベースの通孔を介して平台に固定する前記ターン数測定装置の回転軸を固定する工程と、
   前記集中巻モータステーターを前記ターン数測定装置のベースに対して固定する工程と、
   前記集中巻モータステーターにおける１つの被測定コイルに通電することにより、該被測定コイルを前記ターン数測定装置のローターブラケットと一直線になる位置に位置決めし、且つ、前記被測定コイルを前記ローターブラケットの標準コイルの一端に近づくように被測定コイルを位置決めする工程と、
   前記標準コイルと前記被測定コイルとを逆方向接続して回路を構成するとともに、構成された回路に電流計を直列に接続する回路接続の工程と、
   前記ローターブラケットの励磁コイルに交流電流を供給し、前記電流計の表示数がゼロであるか否かを観測する測定工程と、
   を含めたことを特徴とするターン数測定方法。
10. 前記測定工程において、前記電流計の表示数がゼロではない場合、電流計の表示数がゼロになるまで、前記被測定コイルのターン数を増減することを特徴とする前記請求項８又は９に記載のターン数測定方法。

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