JP5532893B2 - 計測装置およびダイナモ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、計測装置、特に回転数や回転速度を検出する回転検出器を備えた計測装置に関する。

ダイナモ試験装置は、電動機などの供試体のトルク特性、発電機などの供試体の出力特性などを評価するための試験装置である。例えば、電気自動車用の試験装置として用いられる。ここで、ダイナモ試験装置に取り付けられたトルク計などの計器のノイズ対策（電気ノイズ対策）に関する技術として、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１に記載された技術は、ダイナモの負荷側の軸受部付近にイオナイザを配置して、当該軸受部周辺にイオンを照射するというものである。これにより、軸受部周辺に帯電している電荷はイオンで中和されて放電が防止される。その結果、計器に悪影響を与える電気ノイズの発生を抑制することができる。

特開２００８−９２７４９号公報

ここで、ダイナモ試験装置に取り付けられ回転検出器が付属するトルク計におけるケースについて説明する。前記ダイナモ試験装置では、回転検出器による回転数や回転速度の検出が不安定でその検出に支障をきたすことがあった。主な原因は、回転検出器への電気ノイズが十分に除去できていなかったことであった。一方、前記した特許文献１に記載された技術は、電気ノイズの発生を抑制する技術であるが、非常に高価な機構である。すなわち、ダイナモ試験装置に取り付けられた、ここではトルク計付属の回転検出器のノイズ対策（電気ノイズ対策）として、回転検出器へ電気ノイズが到達しないように当該電気ノイズを除去する簡便で安価な技術が求められていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、付属する回転検出器へ到達しようとする電気ノイズを除去できる構造を備えた計測装置を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、回転体に取り付けられたスリット板の先端から、その円周上外側に位置する回転検出器の筐体へ向けて放電していると実験により確認し、当該スリット板の外側に位置する回転検出器端面に導電性部材を配置することにより、前記課題を解決できることを見出し、この知見に基づき本発明が完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、リング状もしくはほぼリング状からなるステータ部材と当該ステータ部材の下端に取り付けられたステータベースとを具備してなるステータと、前記ステータ部材の内側に配置されたロータと、周方向に連続する複数のスリットを有し、前記ロータの外周面に取り付けられたスリット板と、前記スリット板の外側に配置され、前記ステータに取り付けられた回転検出器と、を備え、前記回転検出器は、前記発光部を収容する第１筐体部と、前記発光部からの光を受ける受光部を収容する第２筐体部と、前記第１筐体部と前記第２筐体部との間に位置し、前記スリット板外側に配置される第３筐体部と、を具備してなり、少なくとも前記第３筐体部周りが、アース接続された導電性部材で覆われている計測装置である。

この構成によると、スリット板外側の回転検出器端面を導電性部材で覆うことにより、回転検出器へ到達しようとする電気ノイズを当該導電性部材で遮断することができる。すなわち、回転検出器へ到達しようとする電気ノイズを除去することができる。

また本発明において、前記導電性部材は金属板であって、前記スリット板外側の前記回転検出器の筐体周り全周にわたって前記金属板が配置されていることが好ましい。

この構成によると、回転検出器へ到達しようとする電気ノイズを導電性部材（金属板）でより確実に遮断することができる。また、スリット板外側の回転検出器の筐体周りを金属板で囲うことにより、回転検出器から導電性部材（金属板）がはずれてしまうことを防止できる。

さらに本発明において、前記第３筐体部周りと、前記第１筐体部および前記第２筐体部のうち前記ステータ部材から遠い側に位置する筐体部周りとが、前記導電性部材により覆われていることが好ましい。

この構成によると、回転検出器へ到達しようとする電気ノイズを導電性部材（金属板）でさらに確実に遮断することができる。

さらに本発明において、前記導電性部材が、導電性の観点からアルミニウムまたは銅からなることが好ましい。

その理由として、アルミニウムおよび銅は、いずれも、比較的安価で加工しやすい材料である。この構成によると、回転検出器への電気ノイズ除去対策を低コストで実施することができる。

また本発明は、その第２の態様によれば、前記した回転検出器を備えるダイナモ試験装置である。この構成によると、ダイナモ試験装置の回転検出精度が向上する。

本発明によると、本発明の構成要件、特に、スリット板外側の回転検出器端面を導電性部材で覆うことにより、回転検出器へ到達しようとする電気ノイズを除去することができる。また、回転検出器内には、電気回路が内蔵されているが、当該電気回路から発生する電磁ノイズも本発明の構成要件により遮断することができる。

本発明の一実施形態に係るダイナモ試験装置を示す概略の側面図である。 図１に示す回転検出器付属のトルク計の詳細図である。 図２に示すトルク計の正面図（Ｂ矢視図）である。 図２のＣ部拡大図である。 図４に示す回転検出器部分の正面図（Ｄ矢視図）および平面図（Ｅ矢視図）である。 銅板製カバーの第１変形例を示すための図である。 銅板製カバーの第２変形例を示すための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

（ダイナモ試験装置）
ダイナモ試験装置１００の構成について、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、ダイナモ試験装置１００は、ダイナモ２、トルク計１（回転検出器付属のトルク計測器）、軸受ユニット４、カップリング５、および共通ベース６を備えている。ダイナモ２とトルク計１とはカップリング５を介して連結されている。また、トルク計１を挟むようにダイナモ２の反対側には軸受ユニット４が配置されている。ダイナモ２、カップリング５、トルク計１、および軸受ユニット４は、相互に同心で連結された状態で、共通ベース６上に配置されている。ダイナモ試験装置１００に対して、供試体である電動機３が連結されている。本実施形態のダイナモ試験装置１００の場合、ダイナモ２が擬似負荷として機能する。なお、発電機などの供試体がダイナモ試験装置１００に対して連結される場合もある。トルク計１は、本発明の計測装置の一例である。

（回転検出器付属のトルク計測器）
トルク計１の構成について、図２〜図５を参照しつつ説明する。図２および図３に示すように、トルク計１は、ステータ７、ロータ８、回転検出器１０、およびスリット板９を備えている。

（ステータ）
ステータ７は、リング状部材１２とリング状部材１２の下端に取り付けられたステータベース１３とを有する。後述するように、リング状部材１２の内側にロータ８が配置される。本実施形態では、ダイナモ試験装置１００の共通ベース６に対してステータベース１３が固定されている。ステータ７は金属製である。リング状部材１２は、本発明に係るリング状もしくは円弧状のステータ部材の一例である。

（ロータ）
ロータ８は、リング状部材１２の内側に配置されるとともにカップリング５および軸受ユニット４と連結される。ダイナモ２と電動機３とを連結する軸（例えば軸２３（図１））と一体的にロータ８は回転する。ロータ８は金属製である。

ロータ８は、起歪筒状部８ｂと、起歪筒状部８ｂの両側にそれぞれ設けられた第１フランジ部８ａおよび第２フランジ部８ｃとを有する。起歪筒状部８ｂには歪みゲージが貼り付けられている。歪みゲージからの信号に基づいてトルクがもとめられる。起歪筒状部８ｂの外径は、第１フランジ部８ａおよび第２フランジ部８ｃの外径よりも小さく、第２フランジ部８ｃの外径は、第１フランジ部８ａの外径よりも小さい。

（スリット板）
第２フランジ部８ｃの外周面にはスリット板９が取り付けられている。スリット板９は、その内径が第２フランジ部８ｃの外径とほぼ等しいリング状の板である。また、スリット板９には、その周方向に連続する複数のスリット（不図示）が全周にわたって等間隔で形成されている。なお、図４に示したように、スリット板９は、リング状固定部材１９およびネジ２０を用いて第２フランジ部８ｃに対して取り付けられている。

（回転検出器）
回転検出器１０は、ダイナモ２（電動機３）の回転数もしくは回転速度を検出・測定するための計器であり、ステータ７のステータベース１３に取り付けられている。

回転検出器１０は、第１筐体部１４、第２筐体部１５、および第３筐体部１６を備えている。第１筐体部１４には発光部１４ａが収容されている。第２筐体部１５には受光部１５ａが収容されている。受光部１５ａは発光部１４ａからの光（水平に進む光）を受ける部分である。第３筐体部１６にはプリント基板などの回路が収容されている。各筐体部は樹脂製（非導電性材料製）である。

第１筐体部１４および第２筐体部１５は、いずれも上下方向が長い直方体形状である。第１筐体部１４の下部と第２筐体部１５の下部とを連結させるような形態で第３筐体部１６は形成される。第３筐体部１６はスリット板９の外側（本実施形態では、スリット板９の直下）に配置される。発光部１４ａと受光部１５ａとは所定の間隔をあけて対向配置される。発光部１４ａと受光部１５ａとの間に回転するスリット板９が位置するように、回転検出器１０はスリット板９の外側に配置される。さらには、発光部１４ａから受光部１５ａへの光が、回転するスリット板９のスリット（不図示）を通過するように、回転検出器１０はスリット板９の外側に配置される。

<回転数もしくは回転速度の検出原理>
スリット板９が回転（ロータ８が回転）すると、発光部１４ａから受光部１５ａへの光は、スリット板９のスリットを通過して受光部１５ａへ到達したり、スリット板９に遮られたりする。すなわち、発光部１４ａから受光部１５ａへの光は回転数もしくは回転速度に応じたパルス波を形成する。回転検出器１０に収容されている回路は、受光部１５ａが受けたパルス波をＦ／Ｖ変換して電圧値としたのちスケーリングして回転数もしくは回転速度に変換する。

（銅板製カバー（導電性部材））
図４および図５にその詳細を示したように、少なくともスリット板９外側に位置する回転検出器１０の筐体のうちスリット板９の端部と対向する面１６ｂを覆うように、回転検出器１０の第３筐体部１６周りと第１筐体部１４周りとは銅板製カバー１１により覆われている。すなわち、第３筐体部１６および第１筐体部１４は銅板製カバー１１によりカバーされている。なお、図４に示したように、第１筐体部１４周りのうち発光部１４ａ側の面１４ｂのみは銅板製カバー１１が取り付けられていないが、発光部１４ａからの光を遮らない態様で面１４ｂのほとんどを銅板製カバー１１で覆うことがより好ましい。

第３筐体部１６周りの４面は、すべて銅板製カバー１１により覆われている。第１筐体部１４周りに関しては、上記のとおり、面１４ｂを除くすべての面が銅板製カバー１１により覆われている。

なお、本実施形態では、ステータ７のリング状部材１２に近い側に受光部１５ａを収容する第２筐体部１５が位置しているが、リング状部材１２に近い側に発光部１４ａを収容する第１筐体部１４が位置する場合もある。この場合は、リング状部材１２から遠い側に位置する第２筐体部１５周りを銅板製カバー１１により覆う。すなわち、リング状部材１２に近い側に第１筐体部１４が位置する場合は、第３筐体部１６周りと第２筐体部１５周りとを銅板製カバー１１により覆う。ステータ７のリング状部材１２近くには導電性の物体を配置することが好ましくないからである。

また、本実施形態では、第１筐体部１４に発光部１４ａが収容され、第２筐体部１５に受光部１５ａが収容されているが、一方の筐体部（例えば、第１筐体部１４）に発光部および受光部が収容され、他方の筐体部の対向面（例えば、第２筐体部１５の面１５ｂ）に反射板（または反射シート）が取り付けられる場合がある。発光部からの光が反射板（または反射シート）で反射して受光部に到達するように、発光部および受光部の配置などが決められる。さらには、発光部からの光が反射板（または反射シート）に到達するまで、または反射板（または反射シート）からの反射光が受光部に到達するまでに、光（または反射光）がスリット板９に当たるように、発光部、受光部、スリット板９の配置が決められる。この場合も同様、リング状部材１２から遠い側に位置する筐体部（例えば、第１筐体部１４）周り、および第３筐体部１６周りを銅板製カバー１１により覆う。

銅板製カバー１１（導電性部材）は銅製ではなく、アルミニウム、銀、金などの導電性（電気伝導性）の高い材料からなるものであることが好ましいが、導電性があればよく、すなわち金属製であればよい。なお、銀および金は高価であるので、比較的安価でかつ加工しやすいという観点から、アルミニウムまたは銅でカバーを形成することが好ましい。

なお、銅板製カバーは、銅板を折り曲げて形成してもよいし、複数の銅板を接合して形成してもよい。また、銅板製カバーは、板材でなく箔材からなるものであってもよい。すなわち、板材よりも薄いもの（例えば箔材）からなるものであってもよい。

第１筐体部１４の上面を覆う部分の銅板製カバー１１部位にはアース線１８の一端がビス１７により接続されている。アース線１８の他端はステータベース１３に接続されている。なお、アース線１８の一端を接続する箇所は、第１筐体部１４の上面を覆う部分の銅板製カバー１１部位に限られることはない。また、アース線１８の他端を接続する箇所もステータベース１３に限られることはない。また、銅板製カバー１１の一部をステータベース１３などの金属部位に接触させていれば、アース線１８を設ける必要は特にない。すなわち、銅板製カバー１１を他の金属部位にアース接続すればよいのである。

（効果）
ロータ８の第２フランジ部８ｃ外周面に取り付けられたスリット板９先端外側の回転検出器１０の上面１６ｂを銅板製カバー１１で覆うことにより、回転検出器１０へ到達しようとする電気ノイズを銅板製カバー１１で遮断することができる。すなわち、回転検出器１０へ到達しようとする電気ノイズを除去することができる。回転検出器１０へ到達しようとする電気ノイズは、銅板製カバー１１からアース線１８およびステータベース１３を経由して大地へ逃げる。

（実証結果）
銅板製カバー１１なしのときは、回転検出器１０にノイズがのり、回転検出が行なえないことがあったが、銅板製カバー１１を設けることにより、ノイズが除去され優良な回転数や回転速度の測定結果が得られた。

（銅板製カバーの第１変形例）
次に、図６を参照しつつ、銅板製カバー（導電性部材）の第１変形例について説明する。第１変形例の銅板製カバー２１は、スリット板９外側の回転検出器１０の第３筐体部１６周り全周にわたって配置されている。銅板製カバー２１は、帯状の銅板を折り曲げて形成されてなる。なお、複数の銅板を接合して銅板製カバー２１を形成してもよい。また、図示を省略するが、銅板製カバー２１は、ステータベース１３などの他の金属部位にアース接続されている（後述する第２変形例においても同様）。

回転検出器１０の第３筐体部１６周り全周を銅板製カバー２１で囲うことにより、回転検出器１０から銅板製カバー２１がはずれてしまうことを防止できる。この効果については、前記した銅板製カバー１１においても同様である。

（銅板製カバーの第２変形例）
次に、図７を参照しつつ、銅板製カバー（導電性部材）の第２変形例について説明する。第２変形例の銅板製カバー２２は、スリット板９外側（本実施形態では、スリット板９の直下（下方））の回転検出器１０上面（第３筐体部１６上面）のみに配置されている。すなわち、第３筐体部１６の上面に１枚の銅板を配置している。

本変形例のように、スリット板９外側の回転検出器１０上面のみに銅板を配置しても、ノイズ遮断効果を得ることができる。なお、前記した銅板製カバー２１のように、第３筐体部１６周り全周を導電性部材で囲ったり、前記した銅板製カバー１１のように、第３筐体部１６周りおよび第１筐体部１４周りをいずれも導電性部材で囲ったりしたほうが、より優れたノイズ遮断効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

例えば、前記した実施形態では、回転検出器１０の第３筐体部１６周りおよび第１筐体部１４周りを導電性部材で覆う形態（銅板製カバー１１）、第３筐体部１６周りを導電性部材で覆う形態（銅板製カバー２１）、ならびにスリット板９外側の回転検出器１０上面のみを導電性部材で覆う形態（銅板製カバー２２）を示したが、本発明はこれら形態に限られることはない。すなわち、少なくともスリット板９外側の回転検出器１０上面を導電性部材で覆っていればよい。

また、スリット板は、位置制御用に２相パルス用のスリットが入ったスリット板のものでも適用可能である。さらに、前記した実施形態では、ステータベース１３が、ステータベース１３の下方に位置する試験装置の共通ベース６に接続されるため、回転検出器１０の位置がトルク計1の下方に配置され、回転検出器の筐体の上面が覆われている形態を示したが、回転検出器の１０の位置は、トルク計１の下方に限らず、トルク計1の側方に配置し、回転検出器１０の筐体の側面が覆われている形態でもよい。換言すれば、回転検出器１０自体の配置に特に限定はなく、回転検出器１０の筐体の外面のうち、スリット板９の先端に対して対向する面が導電性部材で覆われていればよい。
さらに、リング状部材１２は完全な環状でなく一部を欠いたほぼリング状の円弧状部材であってもよい。

１：トルク計（計測装置）
２：ダイナモ
３：電動機（供試体）
４：軸受ユニット
５：カップリング
６：共通ベース
７：ステータ
８：ロータ
９：スリット板
１０：回転検出器
１１：銅板製カバー（導電性部材）
１２：リング状部材
１３：ステータベース
１００：ダイナモ試験装置

Claims (5)

1. リング状もしくは円弧状のステータ部材と当該ステータ部材の下端に取り付けられたステータベースとを具備してなるステータと、
   前記ステータ部材の内側に配置されたロータと、
   周方向に連続する複数のスリットを有し、前記ロータの外周面に取り付けられたスリット板と、
   前記スリット板の外側に配置され、前記ステータに取り付けられた回転検出器と、
   を備え、
   前記回転検出器は、
   前記発光部を収容する第１筐体部と、
   前記発光部からの光を受ける受光部を収容する第２筐体部と、
   前記第１筐体部と前記第２筐体部との間に位置し、前記スリット板外側に配置される第３筐体部と、を具備してなり、
   少なくとも前記第３筐体部周りが、アース接続された導電性部材で覆われていることを特徴とする、計測装置。
2. 請求項１に記載の計測装置において、
   前記第３筐体部周りと、前記第１筐体部および前記第２筐体部のうち前記ステータ部材から遠い側に位置する筐体部周りとが、前記導電性部材により覆われていることを特徴とする、計測装置。
3. 請求項１または２に記載の計測装置において、
   前記導電性部材は金属板であって、
   前記スリット板外側の前記回転検出器の筐体周り全周にわたって前記金属板が配置されていることを特徴とする、計測装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の計測装置において、
   前記導電性部材がアルミニウムまたは銅からなることを特徴とする、計測装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の計測装置を備えるダイナモ試験装置。

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