JP2007288849A - 計測用配線の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】計測用配線の接続作業を容易性や信頼性の向上を図ることができる計測用配線の接続構造を提供する。
【解決手段】計測対象のロータ２２と計測用スリップリング２４のロータ３１との間に介設される中継端子台２５と、中継端子台を貫通して中継端子台に固定され両端部が中継端子台の両面からロータ２２側と計測用スリップリング２４側とにそれぞれ突出した複数の端子用ボルト２６と、ロータ２２に取り付けられた計測機器に一端が接続された第１の計測用配線３９と、この第１の計測用配線の他端を、ロータ２２側に突出した端子用ボルトの一端部に着脱自在に接続する一対のナット３８，４３と、計測用スリップリング側に突出した端子用ボルトの他端部に一端が接続され、計測用スリップリングのロータ３１に設けられた端子４７に他端が接続された第２の計測用配線４６とを有してなる計測用配線の接続構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は回転体に取り付けられた計測機器に一端が接続された計測用配線の他端を、計測用スリップリングなどの伝送手段に電気的に接続するための計測用配線の接続構造に関する。

回転電機（電動機、発電機）のロータ等の回転体に取り付けられた当該回転体の応力、温度、振動などの物理量を計測するための計測機器（例えば歪みゲージなどの計測素子）から、固定側に設けられた計測機器へ前記物理量の計測信号を伝送する場合や、前記固定側に設けられた電源から、前記回転体に取り付けられた前記物理量を計測するための計測機器（例えばトランスデューサ）に電力を供給する場合には、通常、接触型の伝送機器である計測用スリップリング、或いは、非接触型の伝送機器である回転トランスやテレメータなどが用いられる。

この場合、回転体に取り付けられた計測機器と、計測用スリップリング等の伝送機器とを電気的に接続するための計測用配線（計測信号を伝送するための電線や電力を供給するための電線）は、従来、ハンダ付けによって計測用スリップリング等の伝送機器の回転部の端子に取り付けられていた。

図６は計測用スリップリングを用いた場合の従来の計測用配線の接続構造の例を示す斜視図、図７（ａ）は前記計測用スリップリングの側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線矢視図である。

図６に示すように、回転電機のロータ等の回転体のシャフト(回転軸）１と、計測用スリップリング２は、アダプター３を介して接続されている。図６及び図７に示すように、計測用スリップリング２は回転側のロータ４と固定側のステータ５とを有しており、ステータ５に装着された支持リング８を介して支持部９に支持されている。ロータ４の側面には複数の端子６が配列され、ステータ５の側面には複数の端子７が配列されており、図示は省略するが、これらの端子６，７は計測用スリップリング２内の集電環とこの集電環に摺動接触するブラシとを介して電気的に接続されている。

シャフト１には歪みゲージ１０が取り付けられており、この歪みゲージ１０によるシャフト１の回転中の応力の計測信号が、シャフト１内及びアダプター３内に挿通された計測信号線１１と、計測用スリップリング２及び計測信号線１２を介して外部（固定側）に設置された計測機器に伝送されるようになっている。そして、この従来の計測用配線の接続構造では計測信号線１１の端部を、計測現場でハンダ付けにより、計測用スリップリング２のロータ４の端子６に接続していた。

なお、本願に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００５−２７４５２０号公報 特開昭５６−１９１９９号公報

上記のように従来は回転体側から計測用スリップリングなど伝送機器側への計測用配線の接続を、ハンダ付けにより行っていたため、次のような問題点があった。

（１） 回転体の応力などを計測するたびに計測現場で計測用配線のハンダ付け作業を行う必要があり、このハンダ付け作業は細かな作業であるため、手間と時間がかかる。
（２） ハンダ付けの良否によって計測信号データの質が決まるが、計測現場で良好なハンダ付けを行うことは難しい。ハンダ付けが悪いと、回転中に計測用配線が計測用スリップリングなどの端子から外れてしまう可能性があり、また、計測用配線と端子の接続不良を招く可能性もある。

従って、本発明は上記の事情に鑑み、計測用配線の接続作業を容易性や信頼性の向上を図ることができる計測用配線の接続構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の計測用配線の接続構造は、円板状に形成された電気的な絶縁体であって、計測対象の回転体と、計測信号又は計測信号及び電力の伝送手段の回転部との間に介設される中継端子台と、
前記中継端子台を貫通して前記中継端子台に固定され、両端部が前記中継端子台の両面から前記回転体側と前記伝送手段側とにそれぞれ突出した複数の棒状導電体と、
前記回転体に取り付けられた計測機器に一端が接続された第１の計測用配線と、
この第１の計測用配線の他端を、前記回転体側に突出した前記棒状導電体の一端部に着脱自在に接続する着脱手段と、
前記伝送手段側に突出した前記棒状導電体の他端部に一端が接続され、前記伝送手段の回転部に設けられた端子に他端が接続された第２の計測用配線と、
を有してなることを特徴とする。

また、第２発明の計測用配線の接続構造は、第１発明の計測用配線の接続構造において、前記棒状導電体は前記中継端子台の径方向の外側と内側とにそれぞれ、前記中継端子台の周方向に沿い間隔をあけて円環状に配列され、且つ、前記外側で円環状に配列された複数の棒状導電体と前記内側で円環状に配列された複数の棒状導電体は互いに前記周方向の位置がずれていること特徴とする。

また、第３発明の計測用配線の接続構造は、第１又は第２発明の計測用配線の接続構造において、
前記棒状導電体は端子用ボルトであり、
前記第１の計測用配線の他端には穴又は凹部を有する端子が設けられており、
前記着脱手段は、前記穴又は凹部に前記端子用ボルトの一端部を挿通するようにして前記一端部に装着された前記端子を、前記一端部に螺合した一対のナットで挾持することによって前記一端部に着脱自在に接続する構成であることを特徴とする。

また、第４発明の計測用配線の接続構造は、第１，第２又は第３発明の計測用配線の接続構造において、
前記伝送手段は、計測用スリップリングであり、前記回転部は、この計測用スリップリングのロータであることを特徴とする。

第１発明の計測用配線の接続構造によれば、計測現場では第１の計測用配線の他端を、ハンダ付けすることなく、着脱手段によって中継端子台の棒状導電体に接続するだけでよく、また、第２の計測用配線の伝送手段の端子への接続は、ハンダ付けの場合であっても、事前に（計測現場ではなく）行うことができるため、計測用配線の接続作業の容易性や信頼性の向上を図ることができる。

第２発明の計測用配線の接続構造によれば、棒状導電体は中継端子台の径方向の外側と内側とにそれぞれ、中継端子台の周方向に沿い間隔をあけて円環状に配列され、且つ、外側で円環状に配列された複数の棒状導電体と内側で円環状に配列された複数の棒状導電体は互いに前記周方向の位置がずれているため、多数の第１の計測用配線や第２の計測用配線を中継端子台の棒状導電体に接続する場合でも、これらの計測用配線を、計測用配線同士が絡み合ったりすることなく整然と且つ確実に棒状導電体に接続することができる。

第３発明の計測用配線の接続構造によれば、計測現場では第１の計測用配線の他端の端子を、ハンダ付けすることなく、一対のナットによって中継端子台の端子用ボルトに接続するだけでよく、また、第２の計測用配線の伝送手段の端子への接続は、ハンダ付けの場合であっても、事前に（計測現場ではなく）行うことができるため、計測用配線の接続作業の容易性や信頼性の向上を図ることができる。しかも、着脱手段の構成が簡易で着脱作業が非常に容易である。

第４発明の計測用配線の接続構造によれば、計測用スリップリングを用いる場合において上記第１，第２又は第３発明の効果を奏する優れた計測用配線の接続構造を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態例に係る計測用配線の接続構造を一部破断して示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ線矢視図、図４は前記計測用配線の接続構造を構成する中継端子台の正面図、図５は計測用配線接続部の分解斜視図である。

図１に示すように、計測対象の回転体である電動機２１のロータ２２と、計測信号又は計測信号及び電力の伝送手段としての計測用スリップリング２４との間に中継端子台２５が介設されている。計測用スリップリング２４は回転部のロータ３１と固定部のステータ３２とを有しており、ステータ３２に装着された支持リング３３を介して図示しない支持部に支持されている。

中継端子台２５はプラスチックなどの電気的な絶縁材料を用いて円環状に形成された電気的な絶縁体である。中継端子台２５のロータ２２側の面（裏面）２８には、ロータ２２のシャフト（回転軸）２３の先端に設けられたフランジ２７が当接し、中継端子台２５の計測用スリップリング２４側の面（表面）２９の凹部３０には、計測用スリップリング２４のロータ３１が嵌合されている。そして、計測用スリップリング２４のロータ３１と中継端子台２５は、バネザガネ４９及びザガネ５０を介して六角穴付きボルト３４（六角頭ボルトでもよい）により、フランジ２７に固定されている。従って、ロータ２２（シャフト２３）が回転すると、これにともなって中継端子台２５及び計測用スリップリング２４のロータ３１も回転する。

図４に示すように、中継端子台２５には複数（図示例では３６個）の貫通穴３５が形成されている。これらの貫通穴３５は中継端子台２５の径方向の外側と内側にそれぞれ、中継端子台２５の周方向に沿い間隔をあけて（図示例では前記周方向に一定の間隔をあけて）円環状に配列されている。また、前記外側で円環状に配列された複数（図示例では１８個）の貫通穴３５と、前記内側で円環状に配列された複数（図示例では１８個）の貫通穴３５は、互いに前記周方向の位置がずれている。

そして、図１〜図３に示すように、これらの貫通穴３５のそれぞれに棒状導電体としての端子用ボルト２６が挿通されている。従って、これらの端子用ボルト２６は貫通穴３５の配列にしたがって中継端子台２５の径方向の外側と内側にそれぞれ、中継端子台２５の周方向に沿い間隔をあけて（図示例では前記周方向に一定の間隔をあけて）円環状に配列されている。また、前記外側で円環状に配列された複数（図示例では１８本）の端子用ボルト２６と、前記内側で円環状に配列された複数（図示例では１８本）の端子用ボルト２６は、互いに前記周方向の位置がずれている。即ち、中継端子台２５を径方向からみたときに、前記外側の列の端子用ボルト２６と前記内側の例の端子用ボルト２６とが重ならないようになっている。

端子用ボルト２６は長手方向全体にネジが切られた全ネジボルトであり、中継端子台２５を貫通してロータ２２側の一端部２６Ａと、計測用スリップリング２４側の他端部２６Ｂとが、中継端子台２５の両面２８，２９からロータ２２側と計測用スリップリング２４側とにそれぞれ突出している。端子用ボルト２６の両端部２６Ａ，２６Ｂには何れも、ザガネ３６及びバネザガネ３７が装着されるともともにナット３８が螺合されており、これらのナット３８を中継端子台２５の両側から締め付けることによって、端子用ボルト２６を中継端子台２５に固定している。

ロータ２２側には、複数の第１の計測用配線３９（計測信号を伝送するための電線や電力を供給するための電線）が配線されている。これらの計測用配線３９は中空のシャフト２３内に挿通されており、図示は省略するが、一端が、ロータ２２の回転中の応力、温度、振動などの物理量を計測するためにロータ２２の各部（例えばシャフト２３など）に取り付けられた計測機器（例えば歪みゲージなどの計測素子やトランスデューサなど）に接続されている。一方、計測用配線３９の他端はシャフト２３の穴４０からシャフト２３の外へ取り出され、圧着端子４１が圧着されている。圧着端子４１は穴４１ａが形成された端子本体部４１ｂと圧着部４１ｃとを有している。

そして、計測用配線３９の他端（圧着端子４１）は、着脱手段により、端子用ボルト２６の一端部２６Ａに着脱自在に接続されている。即ち、図１〜図３及び図５に示すように、前記着脱手段は、穴４２にボルト２６の一端部２６Ａを挿通するようにして前記一端部２６Ａに装着された圧着端子４１を、端子用ボルト２６の一端部２６Ａに螺合した一対のナット３８，４３で挾持することによって端子用ボルト２６の一端部２６Ａに着脱自在に接続する構成となっている。なお、図示例では圧着端子４１の接続をより確実にするため、圧着端子４１とナット３８の間及び圧着端子４１とナット４３の間にそれぞれ、ザガネ４４とバネザガネ４５が介設されている。

一方、計測用スリップリング２４側には、複数の第２の計測用配線４６（計測信号を伝送するための電線や電力を供給するための電線）が配線されている。第２の計測用配線４６の一端は端子用ボルト２６の他端部２６Ｂに接続され、第２の計測用配線４６の他端は計測用スリップリング２４のロータ３１の端子４７に接続されている。詳述すると、第２の計測用配線４６の他端は、事前に（計測現場ではなく）、ハンダ付けによってロータ３１の端子４７に接続されている。第２の計測用配線４６の一端には第１の計測用配線２３の場合と同様に圧着端子４１が圧着されており、この圧着端子４１も第１の計測用配線３９の場合と同様に着脱手段により、端子用ボルト２６の他端部２６Ｂに着脱自在に接続されている。即ち、穴４２にボル２６トの他端部２６Ｂを挿通するようにして前記他端部２６Ｂに装着された圧着端子４１を、前記他端部２６Ｂに螺合した一対のナット３８，４３で挾持することによって前記他端部２６Ｂに着脱自在に接続する構成となっている。また、この場合にも圧着端子４１の接続をより確実にするため、圧着端子４１とナット３８の間及び圧着端子４１とナット４３の間にそれぞれ、ザガネ４４とバネザガネ４５が介設されている。

なお、図示例では計測用スリップリング２４のロータ３１とステータ３２の端子４７，４８も、端子用ボルト２６と同様の配列になっている。即ち、複数（図示例では３６個）の端子４７はロータ３１の径方向の外側と内側にそれぞれ、ロータ３１の周方向に沿い間隔をあけて円環状に配列され、且つ、前記外側で円環状に配列された複数（図示例では１８個）の端子４７と、前記内側で円環状に配列された複数（図示例では１８個）の端子４７は、互いに前記周方向の位置がずれている。複数（図示例では３６個）の端子４８もステータ３２の径方向の外側と内側にそれぞれ、ステータ３２の周方向に沿い間隔をあけて円環状に配列され、且つ、前記外側で円環状に配列された複数（図示例では１８個）の端子４８と、前記内側で円環状に配列された複数（図示例では１８個）の端子４８は、互いに前記周方向の位置がずれている。

図示は省略するが、ロータ３１の端子４７とステータ３２の端子４８は、計測用スリップリング２４内の集電環とこの集電環に摺動接触するブラシとを介して電気的に接続されている。ステータ３２の端子４８には第３の計測用配線５１（計測信号を伝送するための電線や電力を供給するための電線）の一端がハンダ付けによって接続されており、第３の計測用配線５１の他端は図示しない固定側に設けられた計測機器や電源に接続されている。

以上のように、本実施の形態例の計測用配線の接続構造によれば、計測現場では第１の計測用配線３９の他端の圧着端子４１を、ハンダ付けすることなく、一対のナット３８，４３によって中継端子台２５の端子用ボルト２６に接続するだけでよく、また、第２の計測用配線４６の計測用スリップリング２４の端子４７への接続は、ハンダ付けであっても、事前に（計測現場ではなく）行うことができるため、計測用配線の接続作業の容易性や信頼性の向上を図ることができる。しかも、着脱手段の構成が簡易で着脱作業が非常に容易である。また、第２の計測用配線４６の端子用ボルト２６への接続は、事前に行うこともできるが、計測現場で行う場合であっても上記の第１の計測用配線３９の場合と同様に一対のナット３８，４３からなる着脱手段によって容易且つ確実に行うことができる。なお、端子本体部４１ｂに穴４１ａを有する圧着端子４１に代えて、端子本体部に凹部（例えば端子本体部がＵ字状のものなど）を有する圧着端子を用いてもよく、更には圧着端子に代えて、ハンダ付けなどで計測用配線３９，４８の端部に取り付ける方式の端子を用いてもよい。

また、本実施の形態例の計測用配線の接続構造によれば、端子用ボルト２６は中継端子台２５の径方向の外側と内側とにそれぞれ、中継端子台２５の周方向に沿い間隔をあけて円環状に配列され、且つ、外側で円環状に配列された複数の端子用ボルト２６と内側で円環状に配列された複数の端子用ボルト２６は互いに前記周方向の位置がずれているため、多数の第１の計測用配線３９や第２の計測用配線４６を中継端子台２５の端子用ボルト２６に接続する場合でも、これらの計測用配線３９，４６を、計測用配線同士が絡み合ったりすることなく整然と且つ確実に端子用ボルト２６に接続することができる。

なお、本発明の計測用配線の接続構造は、計測対象が電動機のロータである場合に限らず、発電機のロータや、その他の回転体の場合にも広く適用することができる。

また、本発明の計測用配線の接続構造は、計測用スリップリングを用いる場合に限らず、その他の伝送機器（例えば非接触型の伝送機器である回転トランスやテレメータなど）を用いる場合にも適用することができる。

本発明は回転体に取り付けられた計測機器に一端が接続された計測用配線の他端を、計測用スリップリングなどの伝送手段に電気的に接続するための計測用配線の接続構造に関するものであり、計測現場での計測用配線の接続作業の容易性や信頼性の向上を図る場合に適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例に係る計測用配線の接続構造を一部破断して示す側面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視図である。 図１のＢ−Ｂ線矢視図である。 前記計測用配線の接続構造を構成する中継端子台の正面図である。 計測用配線接続部の分解斜視図である。 計測用スリップリングを用いた場合の従来の計測用配線の接続構造の例を示す斜視図である。 （ａ）は前記計測用スリップリングの側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視図である。

符号の説明

２１ 電動機
２２ ロータ
２３ シャフト
２４ 計測用スリップリング
２５ 中継端子台
２６ 端子用ボルト
２６Ａ 一端部
２６Ｂ 他端部
２７ フランジ
２８ 裏面
２９ 表面
３０ 凹部
３１ ロータ
３２ ステータ
３３ 支持リング
３４ ボルト
３５ 貫通穴
３６ ザガネ
３７ バネザガネ
３８ ナット
３９ 第１の計測用配線
４０ 穴
４１ 圧着端子
４１ａ 穴
４１ｂ 端子本体部
４１ｃ 圧着部
４３ ナット
４４ ザガネ
４５ バネザガネ
４６ 第２の計測用配線
４７，４８ 端子
４９ バネザガネ
５０ ザガネ
５１ 第３の計測用配線

Claims (4)

1. 円板状に形成された電気的な絶縁体であって、計測対象の回転体と、計測信号又は計測信号及び電力の伝送手段の回転部との間に介設される中継端子台と、
   前記中継端子台を貫通して前記中継端子台に固定され、両端部が前記中継端子台の両面から前記回転体側と前記伝送手段側とにそれぞれ突出した複数の棒状導電体と、
   前記回転体に取り付けられた計測機器に一端が接続された第１の計測用配線と、
   この第１の計測用配線の他端を、前記回転体側に突出した前記棒状導電体の一端部に着脱自在に接続する着脱手段と、
   前記伝送手段側に突出した前記棒状導電体の他端部に一端が接続され、前記伝送手段の回転部に設けられた端子に他端が接続された第２の計測用配線と、
   を有してなることを特徴とする計測用配線の接続構造。
2. 請求項１に記載の計測用配線の接続構造において、
   前記棒状導電体は前記中継端子台の径方向の外側と内側とにそれぞれ、前記中継端子台の周方向に沿い間隔をあけて円環状に配列され、且つ、前記外側で円環状に配列された複数の棒状導電体と前記内側で円環状に配列された複数の棒状導電体は互いに前記周方向の位置がずれていること特徴とする計測用配線の接続構造。
3. 請求項１又は２に記載の計測用配線の接続構造において、
   前記棒状導電体は端子用ボルトであり、
   前記第１の計測用配線の他端には穴又は凹部を有する端子が設けられており、
   前記着脱手段は、前記穴又は凹部に前記端子用ボルトの一端部を挿通するようにして前記一端部に装着された前記端子を、前記一端部に螺合した一対のナットで挾持することによって前記一端部に着脱自在に接続する構成であることを特徴とする計測用配線の接続構造。
4. 請求項１，２又は３に記載の計測用配線の接続構造において、
   前記伝送手段は、計測用スリップリングであり、前記回転部は、この計測用スリップリングのロータであることを特徴とする計測用配線の接続構造。

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