JP2006042450A - モータ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータとステータとを組み付けた後に、短絡等のモータの不具合の有無を比較的容易に検査可能なモータ検査方法を提供すること。
【解決手段】モータ８の不具合を検出するモータ検査方法であって、モータ８の外部に、モータ８から生じる音を採取して特定の周波数のノイズの強さを示すノイズデータを測定するノイズ測定装置２をセットし、モータ８に通電してモータ８を回転させると共に、ノイズ測定装置２によりノイズデータを測定し、ノイズデータを基にしてモータ８の不具合の有無を判定する。ノイズデータは、検査対象のモータが有する磁極の回転周波数に依存する周波数に関するものであることが好ましい。ノイズデータの測定は、モータ８の回転数を変更しながら行うことが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータにおけるコイルを構成する電線の短絡等の不具合が有るか否か等を検査するモータ検査方法に関する。

例えばモータのコイルを構成する電線同士が短絡しているか否かを検査する方法としては、いわゆるインパルス試験が一般的に用いられている。このインパルス試験は、モータの使用電圧の数倍の大きさのパルス電圧を瞬間的にコイル端子間に印加して、コイルに発生する応答波形を測定し、これをマスタ波形と比較して短絡の有無を判定するというものである。具体的なインパルス試験方法としては、種々の方法があるが、インパルス試験装置としては、例えば、後述する特許文献１、２等がある。

このインパルス試験は、例えばステータの内部にロータを備えたタイプのモータに対しては、コイルを配置したステータに対して行う。この場合、インパルス試験をステータとロータとの組み付けを終えた後に行うと、ロータが有する磁極からの影響を受ける。そのため、インパルス試験は、ステータとロータとを組み付ける前に行うことが好ましい。しかしながら、この場合には、検査後の組み付け完了までに何らかの理由により短絡等の不具合が生じた場合に、この不具合を発見することができない。

一方、ステータとロータとを組み付けた後においては、ロータの磁極位置を所定位置に固定することによってインパルス試験を適用することが可能となる。しかしながら、この場合には、磁極位置の検出装置とロータの固定装置とを追加する必要があるので、インパルス試験を行うための設備の高コスト化が避けられない。

特開平１０−３３２７５８号公報 特開平１０−２６０２１８号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ロータとステータとを組み付けた後に、短絡等のモータの不具合の有無を比較的容易に検査可能なモータ検査方法を提供しようとするものである。

本発明は、モータの不具合を検出するモータ検査方法であって、
上記モータの外部に、該モータから生じる音を採取して特定の周波数のノイズの強さを示すノイズデータを測定するノイズ測定装置をセットし、
上記モータに通電して該モータを回転させると共に、上記ノイズ測定装置により上記ノイズデータを測定し、該ノイズデータを基にして上記モータの不具合の有無を判定することを特徴とするモータ検査方法にある（請求項１）。

本発明のモータ検査方法では、上記ノイズデータを測定可能なノイズ測定装置を用い、組み付け後の上記モータを実際に回転させ、その外部から上記ノイズデータを測定する。そして、測定した上記特定のノイズデータを基にして上記モータの不具合の有無を判定する。そのため、従来のインパルス試験を採用した場合の問題点を解消することができ、組み付け後において比較的容易に検査することができる。

例えば短絡の不具合を有するモータにおいては、モータを回転させた場合に、短絡電流が生じてモータトルクのアンバランスが生じる。このモータトルクのアンバランスは、モータが回転する際に生じる音のうち、少なくとも特定の周波数のノイズに影響を及ぼす。本発明者はこの点に着目し、上記ノイズデータを基にして短絡等の不具合の有無を判定する方法を初めて実現したのである。

なお、判定する不具合の種類としては、コイルを構成する電線同士の短絡だけでなく、特定のノイズデータに影響が生ずる不具合ならばすべて適用できる。そして、具体的な判定方法としては、後述するような様々な方法を採用することができる。

上記ノイズデータは、検査対象のモータが有する磁極の回転周波数に依存する周波数に関するものであることが好ましい（請求項２）。モータに不具合が生じた場合には、モータが有する磁極の回転周波数に依存する周波数のノイズデータに影響を及ぼす場合が多い。そのため、このようなノイズデータによって判定することにより、判定精度を高めることができる。ここで、磁極の回転周波数とは、１秒間に磁極が所定位置まで回転してくる数を意味しており、同一回転数の場合には磁極の数が多いほど周波数は高くなる。そして、この磁極の回転周波数に依存する周波数とは、例えば磁極の回転周波数をＡとすると、周波数Ａのノイズ、Ａの整数倍の周波数のノイズ、Ａを整数で割った周波数のノイズ等をいう。

また、上記ノイズデータの測定は、上記モータの回転数を変更しながら行うことが好ましい（請求項３）。不具合の種類によっては、モータの回転数が特定の範囲にある場合に特に上記ノイズデータに大きな影響を与える場合がある。そのため、モータの回転数を変更しながら上記ノイズデータを測定することにより、異なる回転数におけるノイズデータが採取でき、判定精度を高めることができる。なお、モータの回転数を変化させた場合には、磁極の回転周波数も変化するので、この磁極の回転周波数に依存する周波数のノイズデータを採っている場合には、当然にモータの回転数の変化に合わせて採取するノイズデータの周波数も変化させる必要がある。
また、モータ回転数の変更方法としては、直線的に変更する方法、階段状に変更する方法等様々な方法を採ることができる。

また、上記モータには、その出力軸に負荷を付与する出力側モータを接続し、上記モータは出力トルクが一定となるようにトルク制御をして回転させ、一方、上記出力側モータは回転数を制御する回転数制御をして回転させ、該出力側モータの回転数を変更することにより上記モータの回転数を変更しながら上記ノイズデータの測定を行うことが好ましい（請求項４）。この場合には、モータの制御を出力トルク一定に制御しながら回転数を変更できるので、モータの回転数を変更した場合にも、モータに生じた不具合の発生をより正確に上記ノイズデータに反映させることができる。

また、上記判定は、予め正常なモータにより測定した上記ノイズデータである基準データと、検査対象のモータの上記ノイズデータである検査対象データとを比較することにより行うことが好ましい（請求項５）。この場合には、正常なモータにおける実測値を用いて判定基準を定めることができるので、その基準の設定が容易であり、判定精度も向上させることができる。
なお、上記基準データは、正常なモータより採取した１種類のノイズデータをそのまま用いることもできるが、複数のノイズデータから、平均その他の様々な演算手法を用いて標準化したデータを採用することができる。

また、上記判定は、上記基準データに基づいて上記ノイズデータに対するしきい値を設定し、該しきい値を上記検査対象データが超えたか否かにより行うことが好ましい（請求項６）。この場合には、判定が非常に容易である。

また、上記判定は、上記検査対象データの積分値と上記基準データの積分値とを比較することにより行うことが好ましい（請求項７）。この場合には、積分値同士を比べるので、突飛なデータの変化をある程度緩和して、総合的な判定を行うことができる。なお、この場合の積分値の求め方としては、例えば、上記ノイズデータを予め定めた横軸と縦軸の中で波形として示し、所定の範囲における横軸と波形とによって囲まれる面積によって求める方法がある。

また、上記判定は、上記検査対象データの平均値と、上記基準データの平均値とを比較することにより行うことも好ましい（請求項８）。この場合にも、上記と同様に総合的な判定を行うことができる。なお、平均値の算出方法としては、各ノイズデータを構成する全てのサンプリング値を平均する方法もあるが、予め定めた一部のサンプリング値を平均して求めてもよい。

また、上記判定は、上記検査対象データの二乗平均値と、上記基準データの二乗平均値とを比較することにより行うことも好ましい（請求項９）。この場合にも、上記と同様に総合的な判定を行うことができる。なお、二乗平均値の算出方法としては、各ノイズデータを構成する全てのサンプリング値を二乗平均する方法もあるが、予め定めた一部のサンプリング値を二乗平均して求めてもよい。

また、上記判定は、上記検査対象データと上記基準データとの差を積分して判定値を算出し、該判定値が予め定めた所定の範囲を超えるか否かにより行うことも好ましい（請求項１０）。この場合にも、上記と同様に総合的な判定を行うことができる。また、上記と同様に、各ノイズデータを構成する全てのサンプリング値に対して上記差を求めてもよいし、予め定めた一部のサンプリング値のみに対して上記差を求めてもよい。

また、上記判定は、上記検査対象データと上記基準データとの差を二乗平均して判定値を算出し、該判定値が予め定めた所定の範囲を超えるか否かにより行うことができる（請求項１１）。この場合にも、上記と同様に総合的な判定を行うことができる。また、上記と同様に、各ノイズデータを構成する全てのサンプリング値に対して上記差を求めてもよいし、予め定めた一部のサンプリング値のみに対して上記差を求めてもよい。

また、上記判定は、上記検査対象データを構成する一部又は全部の個別データの和と、上記基準データを構成する一部又は全部の個別データの和とを比較することにより行うことも好ましい（請求項１２）。この場合にも、上記と同様に総合的な判定を行うことができる。また、この場合には、上記積分値を用いる場合とほぼ同じような効果が得られるが、その算出が積分値の場合よりも容易となるので、より実用的である。

また、上記判定は、上記検査対象データを構成する一部又は全部の個別データを、対応する上記基準データの個別データで除することにより得られた値を積分又は加算して判定値を算出し、該判定値が予め定めた所定の範囲を超えるか否かにより行うことが好ましい（請求項１３）。この場合にも、上記と同様に総合的な判定を行うことができる。

また、上記モータは、ハイブリッド車両用駆動装置に組み込まれるトランスミッションに組み付けられるモータであり、該モータの検査を行うに当たっては、該モータを上記トランスミッションに組み付けてトランスミッションアッシーを構成しておき、該トランスミッションアッシー内の上記モータに通電して該モータを回転させ、上記トランスミッションアッシーから生じる音を上記ノイズ測定装置により採取して行うことが好ましい（請求項１４）。

上記トランスミッションアッシーは、エンジンと連結される前の状態のものであり、モータとトランスミッションとを合わせて組み上げられるものである。この状態でモータの検査を行うことにより、モータ自体が完成するまでの不具合の発生はもとより、モータが完成してからトランスミッションアッシーが完成するまでの間にモータに生じた不具合を検査することが可能となる。それ故、モータ、及びこれを組み込んだトランスミッションアッシー、ひいてはハイブリッド車両用駆動装置の品質保証体制を一段と向上させることができる。

（実施例１）
本発明の実施例に係るモータ検査方法につき、図１、図２を用いて説明する。
本例のモータ検査方法は、図１に示すごとく、モータ８の外部に、モータ８から生じる音を採取して特定の周波数のノイズの強さを示すノイズデータを測定するノイズ測定装置２をセットし、上記モータ８に通電してモータ８を回転させると共に、ノイズ測定装置２により上記ノイズデータを測定し、該ノイズデータを基にしてモータ８の不具合の有無を判定する方法である。
以下、これを詳説する。

本例で用いるモータ検査装置１は、図１に示すごとく、検査対象のモータ８の回転制御を行う制御装置１１と、モータ８の出力軸８１に負荷を付与するための出力側モータ１２と、上記ノイズデータを測定するノイズ測定装置２とを有している。
ノイズ測定装置２は、モータ８の外部からマイクロフォン２１を介して音を採取する騒音計本体２０と、騒音計本体２０から採取した音データを受け取って特定の周波数のノイズデータを出力するＦＦＴアナライザ２２と、その出力値を解析する解析パソコン２３とを有している。
制御装置１１は、モータ８の回転制御と、該モータ８に負荷を与える出力側モータ１２の回転制御とを行うと共に、モータ８の回転数データをＦＦＴアナライザ２２に送信するように構成されている。

このような構成のモータ検査装置１を用いてモータ検査方法を実施した一例を以下に示す。
まず、予め全く不具合がない正常なモータを複数個準備し、そのうちの１つをモータ検査装置１にセットする。そして、その正常なモータからノイズデータを測定して、基準データを得る。本例では、モータの回転数を直線状に変更しながらノイズデータを測定した。より具体的には、検査対象のモータ８（図１）は出力トルクが一定となるようにトルク制御し、一方、モータ８の出力軸８１に連結された出力側モータ１２は回転数を制御する回転数制御を行うことによって、上記モータ８の回転数を変更するようにした。また、このノイズデータとしては、モータが有する磁極の回転周波数に依存する周波数に関するものとした。具体的には、上記モータ８が有する磁極の数が８個であるので、モータの回転周波数の８倍の周波数（モータ８次周波数という）が磁極の回転周波数であり、これと同じ周波数のノイズデータを用いた。

そして、図２に示すごとく、横軸にモータ回転数を、縦軸に上記モータ８次周波数のノイズデータの音圧（ｄＢ）をとって、基準データａよりなる波形を上記解析パソコン２３上において作成する。
同様にして、複数の正常なモータについて基準データを測定し、その波形を作成する。そして、複数の基準データａ１のばらつきの範囲を正常領域ａ２とし、その上限値をしきい値ａ３として定める。

次に、検査すべきモータ８を上記と同様にセットしてモータ８次周波数のノイズデータ（検査対象データ）を採取する。
そして、その波形ｂ１が上記しきい値ａ３を１回でも超えるか否かにより、検査したモータが不具合を有するか否かを判定する。図２には、不具合を有する波形ｂ１を例示している。同図における基準データａ１と同様にしきい値ａ３を超えない波形が得られた場合には、不具合が無いと判定できる。

このように、本例のモータ検査方法では、上記ノイズデータを測定可能なノイズ測定装置１を用い、組み付け後のモータ８を実際に回転させ、その外部からノイズデータを測定する。そして、測定した上記特定のノイズデータを基にしてモータの不具合の有無を判定する。そのため、従来のインパルス試験を採用した場合の問題点を解消することができ、組み付け後において比較的容易に検査することができる。

なお、本例では、モータ８次の周波数のノイズデータを用いたが、これを別の周波数のものに変更することも可能である。用いる周波数の決定方法としては、例えば、不具合を有するモータと正常なモータとを用いて、複数種類の周波数によってノイズデータを採取し、不具合を有するモータのノイズデータ（検査対象データ）と基準データとの差が最も明確に現れる周波数を調査し、その周波数を実際の検査に適用する方法がある。いずれにしても、最適な周波数は、モータの種類、大きさ、その他の構成によって変化するので、このような予備的な調査を行う必要がある。

（実施例２）
本例では、実施例１における判定方法を、検査対象データの積分値と基準データの積分値との比較により行う方法に変更した例である。
すなわち、まず、正常なモータから得られる基準データを、所定の検査時間分において積分して面積データｓ１を算出する。そして、これを複数の正常なモータに対して行って、その平均値を基準面積データｓ２とする。
次に、図３、図４に示すごとく、検査すべきモータから得られたノイズデータ（検査対象データ）を積分して面積データｃ１、ｃ２を得る。
次いで、これらの面積データｃ１、ｃ２が上記基準面積データｓ２以上か、未満かによって不具合の有無を判断する。

本例の場合には、上記のごとくノイズデータを直接比較するのではなく、その積分値（面積データ）を比較する。そのため、過剰検査を低減することができる。
すなわち、ノイズデータそのものを直接比較した場合、不具合に起因することなく何らかの別の要因、例えば検査装置に起因する要因等により、突発的に過大なノイズデータが得られた場合であっても、上記のしきい値を超える限り不具合があると判定されてしまう。

例えば、図３に示す例は、不具合が無い場合の例であるが、この面積データｃ１は基準面積データｓ３より小さいために不具合がないとされる例である。しかし、実施例１と同様にしきい値ａ３により判断する場合には、例えば、図３におけるｄ１の部分の波形が突発的に大きくなっている場合には、不具合があると判定されてしまう。つまり過剰検査が生じてしまう。ところが、積分して面積データにした場合には、それほど大きな面積データの増加につながらず、基準面積データを超えずに正常と判断することができる。
また、図４に示すごとく、不具合がある場合には、しきい値ａ３で評価しても確実に不具合があると判定できる。

このように、本例の場合には、ノイズデータを積分して比較することにより、突発的なノイズデータの有無の影響が緩和され、過剰検査となる確率を大幅に低減させることができる。
その他は実施例１と同様の作用効果が得られる。

（実施例３）
本例は、図５に示すごとく、ハイブリッド車両用駆動装置用のモータを、トランスミッションアッシーに組み込まれた状態で検査する例である。
すなわち、本例で検査するモータは、それ自体が完成した後にトランスミッションに組み付けられ、トランスミッションアッシーとなった状態で、エンジンと連結される前段階で検査を行う。

本例の検査装置５は、図５に示すごとく、検査対象のモータを組み込んだトランスミッションアッシー９の回転制御を行う制御装置５５と、トランスミッションアッシー９の２つの出力軸９１、９２に負荷を付与するための出力側モータ５１、５２と、トランスミッションアッシー９のエンジン連結用の入力軸９３に負荷を付与するための入力側モータ５３と、上記ノイズデータを測定するノイズ測定装置２とを有している。

ノイズ測定装置２は、実施例１と同様に、トランスミッションアッシー９の外部からマイクロフォン２１を介して音を採取する騒音計本体２０と、騒音計本体２０から採取した音データを受け取って特定の周波数のノイズデータを出力するＦＦＴアナライザ２２と、その出力値を解析する解析パソコン２３とを有している。
制御装置５５は、これに接続された設定用パソコン５６によって種々の条件を設定するように構成されており、トランスミッションアッシー９に組み込まれたモータ（図示略）の制御と、出力側モータ５１、５２及び入力側モータ５３の制御を行うと共に、モータの回転数データをＦＦＴアナライザ２２に送信するように構成されている。

本例の場合には、上記モータ検査装置５にセットしたトランスミッションアッシー９内のモータを回転させ、トランスミッションアッシー９の外部からその音を採取し、ノイズデータを計測する。そして、このノイズデータを用いて、実施例１又は２と同様にして、トランスミッションアッシー９に組み込まれているモータの検査を行う。

そのため、検査対象のモータ自体が完成するまでの不具合の発生はもとより、モータが完成してからトランスミッションアッシーが完成するまでの間に生じた不具合を検査することが可能となる。また、モータの検査と共にトランスミッション部分の不具合についてのノイズデータを予め調査しておくことによって、トランスミッションの検査を合わせて行うことも可能である。それ故、モータ、及びこれを組み込んだトランスミッションアッシー、ひいてはハイブリッド車両用駆動装置の品質保証体制を一段と向上させることができる。
その他は実施例１又は２と同様の作用効果が得られる。

なお、上述した実施例１〜３における判定方法の具体例は一例であり、しきい値の決め方や積分値の決め方、その他の具体的方法は種々変更することが可能である。

実施例１における、モータ検査装置の構成を示す説明図。 実施例１における、測定したノイズデータの判定方法を示す説明図。 実施例２における、基準データから得られる基準面積データを示す説明図。 実施例２における、不具合を有するノイズデータから得られる面積データを示す説明図。 実施例３における、モータ検査装置の構成を示す説明図。

符号の説明

１、５ モータ検査装置
１１、５５ 制御装置
１２、５１、５２ 出力側モータ
５３ 出力側モータ
２ ノイズ測定装置
２０ 騒音計本体
２１ マイクロフォン
２２ ＦＦＴアナライザ
２３ 解析パソコン
８ モータ
９ トランスミッションアッシー

Claims (14)

1. モータの不具合を検出するモータ検査方法であって、
   上記モータの外部に、該モータから生じる音を採取して特定の周波数のノイズの強さを示すノイズデータを測定するノイズ測定装置をセットし、
   上記モータに通電して該モータを回転させると共に、上記ノイズ測定装置により上記ノイズデータを測定し、該ノイズデータを基にして上記モータの不具合の有無を判定することを特徴とするモータ検査方法。
2. 請求項１において、上記ノイズデータは、検査対象のモータが有する磁極の回転周波数に依存する周波数に関するものであることを特徴とするモータ検査方法。
3. 請求項１又は２において、上記ノイズデータの測定は、上記モータの回転数を変更しながら行うことを特徴とするモータ検査方法。
4. 請求項３において、上記モータには、その出力軸に負荷を付与する出力側モータを接続し、上記モータは出力トルクが一定となるようにトルク制御をして回転させ、一方、上記出力側モータは回転数を制御する回転数制御をして回転させ、該出力側モータの回転数を変更することにより上記モータの回転数を変更しながら上記ノイズデータの測定を行うことを特徴とするモータ検査方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項において、上記判定は、予め正常なモータにより測定した上記ノイズデータである基準データと、検査対象のモータの上記ノイズデータである検査対象データとを比較することにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
6. 請求項５において、上記判定は、上記基準データに基づいて上記ノイズデータに対するしきい値を設定し、該しきい値を上記検査対象データが超えたか否かにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
7. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データの積分値と上記基準データの積分値とを比較することにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
8. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データの平均値と、上記基準データの平均値とを比較することにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
9. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データの二乗平均値と、上記基準データの二乗平均値とを比較することにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
10. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データと上記基準データとの差を積分して判定値を算出し、該判定値が予め定めた所定の範囲を超えるか否かにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
11. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データと上記基準データとの差を二乗平均して判定値を算出し、該判定値が予め定めた所定の範囲を超えるか否かにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
12. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データを構成する一部又は全部の個別データの和と、上記基準データを構成する一部又は全部の個別データの和とを比較することにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
13. 請求項５において、上記判定は、上記検査対象データを構成する一部又は全部の個別データを、対応する上記基準データの個別データで除することにより得られた値を積分又は加算して判定値を算出し、該判定値が予め定めた所定の範囲を超えるか否かにより行うことを特徴とするモータ検査方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項において、上記モータは、ハイブリッド車両用駆動装置に組み込まれるトランスミッションに組み付けられるモータであり、該モータの検査を行うに当たっては、該モータを上記トランスミッションに組み付けてトランスミッションアッシーを構成しておき、該トランスミッションアッシー内の上記モータに通電して該モータを回転させ、上記トランスミッションアッシーから生じる音を上記ノイズ測定装置により採取して行うことを特徴とするモータ検査方法。

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