JP3539841B2 - 軸受磨耗検知用ボビン状コイル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばキャンドモータ等の固定子の端部に設けられて、回転子を支承する軸受の磨耗を検知するための軸受磨耗検知用ボビン状コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
キャンドモータはポンプ用モータとして、例えばプラントに使用されて高い信頼性が要求されているため、その回転子を支承する軸受の磨耗を外部から監視する装置が不可欠なものとなっている。従来、この軸受の磨耗を監視する装置には、図７〜図９に示すような、軸受磨耗検知用コイル（以下サーチコイルという）が使用されている。
【０００３】
このサーチコイル５１は、検出感度を上げるために数十ターン以上の巻回数が必要であり、コイルスペースからみて細い銅線を使用せざるを得ない。したがって、サーチコイル５１のリング状のコイル部５２は、細線を所定回数巻回した構成となり、このコイル部５２から引き出された両端末５２ａ、５２ｂに、リード線５３、５４が例えば半田付け接続されることによって構成されている。そして、サーチコイル５１は、固定子５５の固定子鉄心歯部５６の長手方向の端部に設けた切欠溝５７を利用し、図７の矢印ハの如く、コイル部５２が隣り合う固定子鉄心歯部５６間に設けられたスロット状の主コイル巻回部５８内に挿入される。
【０００４】
このサーチコイル５１は、主コイル巻回部５８に巻回されている主コイル５９（図９参照）の上部に配置され、この状態で、断面コ字状のサーチコイル固定用及び絶縁用のウェッジ６０を、図７の矢印ニの如く主コイル巻回部５８内にはめ込む。これにより、サーチコイル５１のコイル部５２がウェッジ６０内に位置した状態で固定子鉄心歯部５６の端部と切欠溝５７部との間に取り付けられ、軸受の磨耗に伴うサーチコイル５１の磁束変化が、リード線５３、５４に接続され外部に設けられた図示しない処理回路で処理されることによって、キャンドモータの軸受の磨耗が外部から監視されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このサーチコイル５１にあっては、固定子５５への取り付け作業が面倒であると共に、サーチコイル５１自体の強度が劣るという問題点があった。すなわち、サーチコイル５１の固定子５５への取り付けは、サーチコイル５１のコイル部５２を固定子鉄心歯部５６の端部と切欠溝５７部間に挿入した後に、２個のウェッジ６０を２個所の主コイル巻回部５８にそれぞれはめ込むことによって行われるため、取付工程が多くなると共に、サーチコイル５１のコイルエンドの一方が切欠溝５７を横切るため、切欠溝５７部分の絶縁が必要となる等、取付作業の作業性が低下することになる。
【０００６】
特に、一般的なキャンドモータの場合、固定子５５の長手方向（固定子鉄心歯５６の鉄心の積層方向）の両端部に複数個のサーチコイル５１が取り付けられるため、その取付個数が多くなると共に、サーチコイル５１自体が後述する如く強度的に劣ることから、その取り付け時に細心の注意を払う必要が生じ、取付作業が一層面倒になる。
【０００７】
また、コイル部５２の端末５２ａ、５２ｂとリード線５３、５４の接続が、細線からなる電線の両端末を互いに絡げて半田付け等しているのみであるため、その接続部位が強度的に劣ると共に、コイル部５２の巻線が外部に露出しているため、固定子鉄心歯部５６への取り付け時に、外側の巻線が固定子鉄心歯部５６の角部に接触して巻線の絶縁被膜が損傷する場合があり、コイル部５２の絶縁性能が低下する等、サーチコイル５１自体の機械的及び電気的な強度が劣ることになる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、固定子への取付作業を容易に行うことができると共に、コイル自体に十分な強度が得られる軸受磨耗検知用ボビン状コイルを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、電動機固定子鉄心歯の両端部より鉄心の積層方向に向かって検出に必要な長さを隔てた個所に切欠溝部を設け、切欠溝部と固定子鉄心歯端部との間に取り付けられて回転子を支承する軸受の磨耗を検知するコイルであって、中心に開口を有するコイル部と該コイル部の一端側に一対の足部が形成された扁平なボビンを有し、ボビンのコイル部に巻線を巻回して、巻線の両端末を足部に絡げつつ巻線の端末にリード線をそれぞれ接続することによりボビン状コイルを形成し、このボビン状コイルのコイル部を固定子鉄心歯端部と切欠溝部との間に取り付けることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、ボビンが固定子鉄心歯端部に係止され得る鍔部を有することを特徴とする。
【００１１】
このように構成することにより、例えば細い銅線等からなる巻線は、扁平なボビンのコイル部に所定回数巻回され、その両端末がボビンの足部に絡げられると共にリード線が接続されてボビン状コイルが形成される。このボビン状コイルは、そのコイル部を固定子鉄心歯端部と切欠溝部間に挿入し、ボビンの鍔部を固定子鉄心歯端部に係止させることによって取り付けられ、その際、完成された固定子巻線に何ら手をかけることなく取り付けできて、取付作業が容易となる。
【００１２】
また、巻線の両端末とリード線の端末は、ボビンの足部に絡げられて半田付け等で接続されるため、機械的な接続強度が向上すると共に、巻線がボビンで保護されているため巻線の絶縁被膜の損傷等が防止されて電気的な強度も向上し、コイル自体に十分な強度を持たせることができる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明は、ボビンの開口部の長さが、固定子鉄心歯の端部より切欠溝部までの検出コイル用鉄心幅と、ボビンの開口部の足部側の端面から鍔部先端までの長さの和より大きいことを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、ボビンの中心の開口部の長さが、固定子鉄心歯の検出コイル用鉄心幅とボビンの鍔部の必要長の和以上に作られており、ボビンのコイル部は、固定子鉄心歯端部と切欠溝部との間の挿入箇所に、ボビンの鍔部を避けて挿入される。そして、このボビンは切欠溝部方向に押し込まれることにより、鍔部がスロット内に挿入され固定子鉄心歯端部に係止されて固定子に取り付けられる。ボビンは、固定子巻線の通常のスペースファクターであれば、上記の手順で固定子鉄心歯端部と切欠溝部との間に容易に挿入でき、取り付けが極めて容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる軸受摩耗検知用ボビン状コイルの一実施例を示し、図１がその平面図、図２が図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３が固定子への取付方法を示す斜視図、図４がその取り付けた状態の要部平面図、図５が図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【００１６】
図１及び図２において、サーチコイルとしてのボビン状コイル１は、扁平に形成されたボビン２と、このボビン２に巻回された巻線３とで形成されている。ボビン２は、一端側４ａが幅狭で他端側４ｂが幅広に形成された板体４を有し、この板体４の一端側４ａには連結板６により所定の間隔を有して板体５が対向配置されてコイル部７が形成されている。この板体５と板体４との間で、連結板６の内側には長方形状の開口８が形成され、連結板６の外側には巻線３が巻回される凹部９が形成されている。
【００１７】
また、ボビン２の板体４の他端側４ｂには、一対の足部１０ａ、１０ｂが突出して形成されると共に、幅方向の両側に板体５の幅より広い鍔部１１ａ、１１ｂが形成されている。
【００１８】
そして、ボビンの凹部９には、絶縁被膜で被覆された細い銅線等からなる上記巻線３が所定回数（例えば数十回）巻回され、この巻線３の両端末３ａ、３ｂは、ボビン２の足部１０ａ、１０ｂ方向に引き出されて足部１０ａ、１０ｂの基端側に絡げられている。
【００１９】
また、巻線３の端末３ａ、３ｂは、足部１０ａ、１０ｂの先端側に絡げられたリード線１２、１３の端末１２ａ、１３ａと、例えば半田付け接続されて、リード線１２、１３に電気的に接続されている。この巻線３とリード線１２、１３の接続部位である足部１０ａ、１０ｂには、必要に応じて接続部位を保護するために例えばガラス製のスリーブ１４が嵌装される。
【００２０】
なお、リード線１２、１３の反端末１２ａ、１３ａ側の他端は、図示しないキャンドモータの外部に設けられた軸受磨耗監視装置（図示せず）に接続されている。また、ボビン２は、例えば絶縁性プラスチックによって足部１０ａ、１０ｂ及び鍔部１１ａ、１１ｂを有する板体４と連結板６及び板体５が一体成形され、このボビン２の開口８等の各寸法は、次の如く設定されている。
【００２１】
すなわち、図４に示すように、開口８の長さＬは、開口８の足部１０ａ、１０ｂ側端面と鍔部１１ａ、１１ｂ先端までの寸法ｌ１と、検出コイル用鉄心幅となる後述する検出用鉄心部１６ｂの幅ｌ２（図４参照）との和より大きく（Ｌ＞ｌ１＋ｌ２）設定されている。また、開口８の幅Ｗは、検出コイル用鉄心部１６ｂの幅ｗ３より大きく設定され、ボビン２のコイル部７の幅ｗ１は、固定子鉄心歯１７、１８間の幅ｗ４より小さく、さらに、鍔部１１ａ、１１ｂの幅ｗ２は幅ｗ４より大きく設定されている。
【００２２】
次に、このボビン状コイル１のキャンドモータの固定子１５への取り付け方法の一例を図３〜図５に基づいて説明する。先ず、固定子１５の各固定子鉄心歯部１６〜１８間のスロット状の主コイル巻回部１９、２０に、固定子巻線としての主コイル２１（図５参照）を巻回する。そして、リード線１２、１３が接続されたボビン状コイル１を、図３に示すように、そのコイル部７を固定子鉄心歯部１６に設けられた切欠溝２２部に、矢印イの如く移動させて、コイル部７の開口８内に、固定子鉄心歯部１６の切欠溝２２から端部１６ａ方向に形成されている検出コイル用鉄心部１６ｂを位置させる。
【００２３】
この時、ボビン状コイル１の鍔部１１ａ、１１ｂが、図３及び図４の二点鎖線で示すように、固定子鉄心歯部１６〜１８の端部１６ａ〜１８ａの外側（図３の手前側）に位置するようにして上方（矢印イ方向）から挿入する。この挿入の際、前述した如く開口８の長さＬが、寸法ｌ１と検出コイル用鉄心部１６ｂの幅ｌ２の和より大きく設定されているため、鍔部１１ａ、１１ｂが固定子鉄心歯１７、１８の端部１７ａ、１８ａ上面に接触しない状態で挿入し得ると共に、開口８の幅Ｗやコイル部７及び鍔部１１ａ、１１ｂの幅ｗ１、ｗ２が、上述した如く設定されているため、ボビン２が固定子鉄心歯１６〜１８に接触しない状態で挿入し得る。
【００２４】
この上方から挿入した状態で、ボビン状コイル１のボビン２を矢印ロ方向（固定子鉄心歯１６〜１８の鉄心の積層方向）に押し込むと、図４及び図５に示すように、ボビン２の鍔部１１ａ、１１ｂが主コイル巻回部１９、２０の上縁に係止され、ボビン状コイル１の固定子１５からの上方への抜けが防止される。なお、ボビン状コイル１と主コイル２１間には、必要に応じて絶縁紙２３（図５参照）が介装される。
【００２５】
これにより、１個のボビン状コイル１が固定子鉄心歯部１６の端部１６ａと切欠溝２２部との間に取り付けられ、この取り付けは、ボビン状コイル１を上方から検出コイル用鉄心部１６ｂに挿入し、後方（切欠溝２２方向）に押し込むという連続した作業によって、完成されている主コイル２１（固定子巻線）等に何ら手をかけることなく行うことができる。
【００２６】
そして、固定子１５の長手方向の両端部に４個ずつボビン状コイル１をそれぞれ取り付け、合計８個のボビン状コイル１のリード線１２、１３をキャンドモータの外部にそれぞれ引き出して軸受磨耗監視装置に接続することによって、軸受摩耗検知用のボビン状コイル１がキャンドモータに取り付けられる。このボビン状コイル１が、キャンドモータの軸受の摩耗による回転子１５のラジアル及びスラスト方向の変位を磁束変化によって検知し、これが軸受磨耗監視装置のモニターに表示されることにより、軸受の摩耗度合いをキャンドモータの外部から監視することができる。
【００２７】
このように、上記実施例のボビン状コイル１によれば、巻線３が巻回され鍔部１１ａ、１１ｂを有する扁平なボビン２を、そのコイル部７の開口８を、固定子鉄心歯部１６の検出コイル用鉄心部１６ｂに上方から挿入して後方に押し込むだけで、ボビン状コイル１を固定子１５に取り付けることができるため、取り付け作業を略ワンタッチ操作で行うことができ、従来のように一対のウェッジ６０を主コイル巻回部１９、２０に一々はめ込む必要がなくなる。
【００２８】
また、細い巻線３がボビン２の凹部９内に位置して板体４、５で保護されると共に、巻線３の端末３ａ、３ｂとリード線１２、１３の端末１２ａ、１３ａがボビン２の足部１０ａ、１０ｂに絡げられて接続されているため、接続強度が高まると共に、ボビン状コイル１の固定子１５への取り付け時に、ボビン状コイル１と固定子鉄心歯部１６〜１８の端縁との接触による絶縁被膜の損傷等に気を使う必要がなくなる。これらのことから、ボビン状コイル１の固定子１５への取付作業を極めて簡単に行うことができ、特に、キャンドモータのように、固定子１５に８個のボビン状コイル１を取り付ける場合にあって大きな効果が期待できる。
【００２９】
さらに、上述した如く、巻線３がボビン２の板体４、５で保護されているため、固定子１５への取り付け時に巻線３の絶縁被膜の損傷を確実に防止することができると共に、絶縁性のボビン２を用いることにより、コイル部７における巻線３の絶縁性能を確実に確保することができる等、ボビン状コイル１の電気的な強度を向上させることができる。
【００３０】
また、巻線３の端末３ａ、３ｂとリード線１２、１３の端末１２ａ、１３ａのボビン２の足部１０ａ、１０ｂを利用した接続によって、機械的な接続強度が高まるため、リード線１２、１３の配線時に、接続部位が外れる等の接続不良の発生をなくすことができると共に、キャンドモータの振動等によって接続状態が変化することもない。これらにより、ボビン状コイル１自体に十分な機械的及び電気的強度が得られると共にその信頼性を向上させることが可能になる。
【００３１】
また、ボビン２は絶縁性プラスチックの一体成形によって形成することができるため、部品コストの増加を極力抑えることができ、組付性向上によるコストの低減と合わせ、従来の構造に比較して、製造コストを低減させることが可能になる。またさらに、キャンドモータは、一般的にその容量等により固定子１５の全長が異なる場合があるが、上記のボビン状コイル１にあっては、固定子１５の全長に関係なく取り付けることができるため、各種容量（形態）のキャンドモータに容易に取り付けることができて、汎用性の優れたサーチコイルが得られる。
【００３２】
なお、上記実施例におけるボビン２の形状は一例であって、例えば図６に示すように形成することもできる。上記実施例のボビン２と同一部位には同一符号を付して説明する。このボビン２４は、一方の板体５に足部１０ａ、１０ｂを設け、他方の板体４に鍔部１１ａ、１１ｂを設け、この両板体４、５を連結板６で連結することにより、連結板６の内側に長方形状の開口８を有し、外側に凹部９を有するようにしたものである。このボビン２４においても、上記実施例のボビン２と全く同様の作用効果が得られる。
【００３３】
また、上記実施例におけるボビンの足部１０ａ、１０ｂの位置、鍔部１１ａ、１１ｂの形状等も一例であって、固定子１５の端部形状に合わせて適宜に設定することができる。さらに、上記実施例においては、ボビン状コイル１をキャンドモータの軸受磨耗検知用に使用する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、軸受部の摩耗を検知する必要がある他の適宜の電動機にも適用し得る。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１または２記載の発明によれば、巻線をボビンに巻回することにより、ボビン状コイルの固定子への取り付けを略ワンタッチ操作で行うことができて、取付作業を極めて容易に行うことができる。また、巻線を絶縁性のボビンに巻回しその端末を足部に絡げることにより、リード線との接続部位の強度を高めることができると共に、絶縁性能の低下が防止される等、コイル自体に十分な強度を持たせることができる。
【００３５】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１、２記載の発明の効果に加え、ボビンの中心の開口部の長さが、固定子鉄心歯の検出コイル用鉄心幅とボビンの鍔部の必要長の和以上に作られており、ボビン状コイルの固定子への取付作業を一層容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる軸受磨耗検知用ボビン状コイルの平面図
【図２】同図１のＡ−Ａ線矢視断面図
【図３】同固定子への取付方法を示す斜視図
【図４】同その取り付けた状態の要部平面図
【図５】同図５のＢ−Ｂ線矢視断面図
【図６】本発明に係わる軸受磨耗検知用ボビン状コイルのボビンの他の実施例を示す斜視図
【図７】従来の検知用コイルの取付方法を示す斜視図
【図８】同その取付状態の要部平面図
【図９】同図８のＣ−Ｃ線矢視断面図
【符号の説明】
１ ボビン状コイル
２ ボビン
３ 巻線
３ａ、３ｂ 端末
４、５ 板体
７ コイル部
８ 開口
９ 凹部
１０ａ、１０ｂ 足部
１１ａ、１１ｂ 鍔部
１２、１３ リード線
１２ａ、１３ａ 端末
１５ 固定子
１６〜１８ 固定子鉄心歯部
１６ａ〜１８ａ 端部
１６ｂ 検出コイル用鉄心部
１９、２０ 主コイル巻回部
２１ 主コイル
２２ 切欠溝
２４ ボビン

Claims (3)

1. 電動機固定子鉄心歯の両端部より鉄心の積層方向に向かって検出に必要な長さを隔てた個所に切欠溝部を設け、該切欠溝部と固定子鉄心歯端部との間に取り付けられて回転子を支承する軸受の磨耗を検知するコイルであって、
   中心に開口を有するコイル部と該コイル部の一端側に一対の足部が形成された扁平なボビンを有し、該ボビンのコイル部に巻線を巻回して、該巻線の両端末を前記足部に絡げつつ巻線の端末にリード線をそれぞれ接続することによりボビン状コイルを形成し、該ボビン状コイルのコイル部を前記固定子鉄心歯端部と切欠溝部との間に取り付けることを特徴とする軸受磨耗検知用ボビン状コイル。
2. 前記ボビンが固定子鉄心歯端部に係止され得る鍔部を有することを特徴とする請求項１記載の軸受磨耗検知用ボビン状コイル。
3. 前記ボビンの開口部の長さが、固定子鉄心歯の端部より切欠溝部までの検出コイル用鉄心幅と、ボビンの開口部の足部側の端面から鍔部先端までの長さの和より大きいことを特徴とする請求項１または２記載の軸受磨耗検知用ボビン状コイル。

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