JP2006280158A - 多相モータの偏心測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無とその偏心方向及び偏心量を測定できる多相モータの偏心測定方法およびその装置を提供すること。
【解決手段】本発明の多相モータの偏心測定方法は，奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータ（ここでは，Ｙ結線型の３相モータである供試モータ１０）を対象とする多相モータの偏心測定方法であって，供試モータ１０を駆動モータ１２によって回転させるとともにその際の１つのコイル相（例えばＵ相）における相内循環電流を電流センサ１１によって測定し，測定された相内循環電流の振幅により，供試モータ１０におけるロータまたはステータの偏心を推定するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は，多相モータの偏心状態を測定するための多相モータの偏心測定方法およびその装置に関する。さらに詳細には，例えば，Ｙ結線型３相モータ等の奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータの偏心測定方法およびその装置に関するものである。

従来，モータの異常検出は一般に，回転させたときの異常音あるいは機械的振動を検出することによって行われていた。しかし，人間の感覚に頼る検査は不確実であり，また，音による検出は外部の騒音等の外的要因に左右されやすい。そこで，マイクロホン等によって音を検出し，周波数分析することによる異常検出の技術が提案されている（例えば，特許文献１参照。）。

これに対し，多相モータを欠相状態で回転させ，欠相コイル間に発生する誘導電圧を周波数解析して異常を判定する検査方法も提案されている（例えば，特許文献２参照。）。この文献に記載の方法によれば，例えば，２相バイポーラ駆動のＰＭ型ステッピングモータの一相のみに駆動パルスを印加し，他相に発生する誘導電圧を検出して解析する。これにより，ロータとステータとの接触等の外乱要因を判断できるとされている。
特開平２−２９８８２５号公報 特開平５−１９６７０２号公報

しかしながら，前記した特許文献２に記載の方法を，中性点を有するＹ結線型の３相モータに適用するためには，駆動用の１相に駆動電圧を印加するために，中性点から中性線を外部に引き出す必要がある。また，その駆動用の１相による外乱も無視できない。さらに，特許文献１，２の検出方法で使用されている周波数分析を行うためのＦＦＴ装置等は高価なものであり，より簡易な検査方法が望まれていた。

さらに，異常の有無のみでなく，その異常がステータの偏心によるものであるのか，ロータの偏心によるものであるのかの判別や，偏心方向及び偏心量をも検出できる測定方法が望まれていた。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無とその偏心方向及び偏心量を測定できる多相モータの偏心測定方法およびその装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の多相モータの偏心測定方法は，奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータを対象とする多相モータの偏心測定方法であって，対象モータを外力で回転させるとともにその際の１つのコイル相における相内循環電流を測定し，測定された相内循環電流の振幅により，対象モータにおけるロータまたはステータの偏心を推定するものである。

本発明の多相モータの偏心測定方法によれば，対象モータが外力によって回転されるので，ロータまたはステータの偏心があった場合，エアギャップが周期的に変化する。この変化によって発生した相内循環電流を測定することにより，偏心の有無が推定できる。従って，周波数分析を行う必要はなく，ＦＦＴ装置等の高価な装置を使用しない簡易な方法となっている。

さらに本発明では，相内循環電流を測定するコイル相の外部取り出し端子を開放状態として電流測定を行うことが望ましい。
このようにすれば，外部の要因による電流が発生することはない。従って，相内循環電流のみを測定することができる。

また，本発明の多相モータの偏心測定方法は，奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータを対象とする多相モータの偏心測定方法であって，対象モータを外力で回転させるとともにその際の１つのコイル相におけるコイル列間電圧を測定し，測定されたコイル列間電圧の振幅により，対象モータにおけるロータまたはステータの偏心を推定するものであってもよい。
このようなものであっても，相内循環電流の測定によるものと同様に，対象モータにおけるロータまたはステータの偏心を推定することができる。

さらに本発明では，測定された相内循環電流またはコイル列間電圧の振幅があらかじめ定めた第１の閾値以上である場合にロータまたはステータの偏心があると判断し，測定された相内循環電流またはコイル列間電圧のピーク値の変動幅があらかじめ定めた第２の閾値以上である場合にロータの偏心があると判断することが望ましい。
一般に，ステータ偏心がある場合には，相内循環電流またはコイル列間電圧の振幅が大きくなる。また，ロータ偏心がある場合には，相内循環電流またはコイル列間電圧のピーク値が変動する。そこで，このようにすれば，ステータ偏心とロータ偏心とを区別して判断することができる。

さらに本発明では，すべてのコイル相について相内循環電流またはコイル列間電圧を測定することが望ましい。
このようにすれば，各相の配置のずれを利用できるので，偏心の方向を判断できる。

さらに本発明では，測定された各コイル相の相内循環電流またはコイル列間電圧をそれぞれのコイル相の相対角度によりベクトル化し，各コイル相のベクトル化されたデータを交差座標系に投影し，投影して得られたデータの投影成分ごとの和を取ることによってステータ偏心のベクトル量を算出し，各コイル相のベクトル化されたデータのベクトル和を取り，そのベクトル和を交差座標系に投影することによってロータ偏心のベクトル量を算出することが望ましい。
ステータ偏心とロータ偏心とは，その方向と大きさを有するベクトルとして捉えることができる。そこで，相内循環電流またはコイル列間電圧をそれぞれのコイル相の相対角度によりベクトル化すれば，それらを合成することで各偏心を推定できる。ここで，ステータ偏心は，モータの回転によらず，各コイルのエアギャップが一定であるので，先に投影成分を算出することにより容易に演算できる。ロータ偏心は，モータの回転によって変動するので，ベクトル和を先に取ることが望ましい。従って，このようにすれば，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無とその偏心方向及び偏心量を容易に測定できる。

また，本発明は，奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータを対象とする多相モータの偏心測定装置であって，対象モータを外力で回転させたときの各コイル相における相内循環電流またはコイル列間電圧の測定値を受けそれぞれのコイル相の相対角度によりベクトル化するベクトル化部と，ベクトル化された各コイル相のデータを交差座標系に投影する第１投影部と，第１投影部で投影して得られたデータの投影成分ごとの和を取る第１ベクトル和部と，ベクトル化された各コイル相のデータのベクトル和を取る第２ベクトル和部と，第２ベクトル和部で得られたベクトルデータを交差座標系に投影する第２投影部とを有する多相モータの偏心測定装置にも及ぶ。

本発明の多相モータの偏心測定方法およびその装置によれば，高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無とその偏心方向及び偏心量を測定できる。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，Ｙ結線型の３相モータについて，ステータ偏心やロータ偏心等の異常判定を行うための偏心測定方法に本発明を適用したものである。

本形態の偏心測定方法を実施するには，図１に示すように，検査対象である供試モータ１０に対し，電流センサ１１と駆動モータ１２とを取りつける。電流センサ１１は，ここではＵ相の端子近傍に設けている。また，供試モータ１０の各端子は開放状態とし，供試モータ１０の出力軸は駆動モータ１２の出力軸に連結する。駆動モータ１２は，供試モータ１０とは別の一般的なモータであり，定速回転できるものであればよい。なお，電流センサ１１の取りつけられる箇所は，Ｖ相やＷ相の端子近傍としてもよい。これは，各相がいずれも同一のステータコアに取りつけられているため，ステータまたはロータが偏心していれば，どの相においても検出できるからである。

この偏心測定方法によって検査を行う場合には，図１のように連結した状態で駆動モータ１２を一定速度で回転させる。そして，電流センサ１１に流れる電流値を検出する。その検出された電流が相内循環電流であり，そのピーク値を所定値と比較する。所定値を越える電流が流れている場合には，所定量以上の偏心があると推定できる。以下に，検出の例を示す。

まず，この偏心測定方法による検査の対象となる供試モータ１０の例について説明する。この供試モータ１０は，図２と図３に示すように，永久磁石を有するロータ１３とその外周側に設けられるステータ１４とを有している。ステータ１４は，図２に示すように，中性点ＮとＵＶＷの３相を有するＹ結線型の３相モータである。そのうち，例えばＵ相のみについてそのコイル配置を模式的に図示すると，図３に示すように，計８個のコイルを有している。各コイルは，等間隔にステータコアに取りつけられている。また，この供試モータ１０のロータ１３としては，図３に示すように，Ｎ極とＳ極とがそれぞれ交互に４つずつ設けられているものを使用している。

そして，ステータ１４のＵ相の各コイルは，図３に示すように，中性点Ｎから反時計回りに，コイル１〜４，電流センサ１１，Ｕ相端子，コイル５〜８，中性点Ｎの順に接続されている。すなわち，電流センサ１１は，開放されているＵ相端子の近傍に接続されている。以下では，図３に示すように，Ｕ相端子と中性点Ｎとを境目として８個のコイルを４個ずつ２つの組に分け，コイル１〜４を合わせてコイル組Ｕ１と呼び，コイル５〜８を合わせてコイル組Ｕ２と呼ぶ。

ここで，図３に示したのは，ステータが図中左下方向へやや偏心している状態の例であり，コイル３の位置でエアギャップが最も小さく，コイル７の位置でエアギャップが最も大きくなっている。ステータ偏心のみの場合では，各コイル位置とエアギャップの位置との関係は，供試モータ１０の出力軸を回転させても変化しない。そのため，駆動モータ１２によって供試モータ１０の出力軸を回転させることにより，各コイルに発生する誘起電圧分布は，図４に矢印の太さで示すように，常にコイル３で大きく，コイル７で小さくなる。従って，図中矢印Ａで示す方向の相内循環電流が発生する。この相内循環電流が電流センサ１１によって検出される。

次に，図３のようにステータが偏心していると想定した場合の，この相内循環電流の大きさについてシミュレートした結果を説明する。この場合の各コイルに発生する誘起電圧分布は，およそ図５と図６に示すようになる。この図では，８個のコイルのうちコイル組Ｕ１の各コイルにおける分布を図５に，コイル組Ｕ２の分布を図６に示した。図５，図６において，Ｖ１はコイル１，Ｖ２はコイル２，…，Ｖ８はコイル８のそれぞれの誘起電圧の変化を示している。またここでは，機械角で３６０度分の範囲についての波形を示している。この供試モータ１０では，ロータ１３がＮＳ各４極ずつの構成であるので，機械角と電気角との関係は，電気角＝機械角×４である。そのため，これらの図の範囲は電気角０〜１４４０度となっている。

図５と図６から分かるように，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６がほぼ同じ誘起電圧値であり，これに対して，Ｖ３，Ｖ４はそのピーク電圧値が大きく，Ｖ７，Ｖ８は小さい。これらをコイル組Ｕ１，Ｕ２ごとにまとめると，図７に示すようになる。すなわち，コイル組Ｕ１とコイル組Ｕ２との間には，図７中の「Ｕ１−Ｕ２間」グラフに示すような周期的な電圧差が発生する。この電圧変化によってＵ相の相内循環電流が流れ，電流センサ１１では，図８に示すような波形の電流が検出されることになる。このように，電気角３６０度ごとに同一波形の電流が周期的に発生した場合，ステータ偏心であると判断できる。また，このとき，図８の波形の振幅は，ステータ偏心量を反映したものとなっている。

一方，ロータが偏心していると想定した場合では，ロータが首振り回転することとなるため，各コイル位置でのエアギャップは周期的に変化する。そのため，図９と図１０に示すように，各コイル１〜８の誘起電圧はやや不規則な変化をする。これらをコイル組Ｕ１，Ｕ２ごとにまとめると，図１１に示すようになる。すなわち，コイル組Ｕ１とコイル組Ｕ２との間には，図１１中の「Ｕ１−Ｕ２間」グラフに示すような誘起電圧の変化が発生する。この電圧変化によってＵ相の相内循環電流が流れ，電流センサ１１では，図１２に示すような波形の電流が検出されることになる。このように機械角３６０°について周期的に発生する相内循環電流の大きな変化がある場合は，ロータ偏心であると判断できる。また，このとき，図１２の波形のピーク値の変動幅は，ロータ偏心量を反映したものとなっている。

また，ステータとロータとがともに偏心していると想定した場合は，各コイル位置でのエアギャップはさらに複雑に変化する。そのため，図１３と図１４に示すように，各コイル１〜８の誘起電圧は不規則な変化をする。これらをコイル組Ｕ１，Ｕ２ごとにまとめると，図１５に示すようになり，コイル組Ｕ１とコイル組Ｕ２との間には，図１５中の「Ｕ１−Ｕ２間」グラフに示すような誘起電圧の変化が発生する。この電圧変化の結果，電流センサ１１では，図１６に示すような波形の電流が検出されることになる。

従って，本形態の偏心測定方法によれば，電流センサ１１の検出結果からＵ相の相内循環電流の変化が把握できる。そして，上記のシミュレートの逆の手順をたどって，Ｕ１−Ｕ２間の誘起電圧の変化が推測できるので，ステータ偏心やロータ偏心の有無が判断できる。なお，電流センサ１１は，一般には，測定時のみ取りつけておき，検査終了後には取り外すとよい。このようにすれば，この測定のために余分なコストがかからない。またあるいは，取りつけたまま出荷することとすれば，例えば定期点検時等に再検査することができ，経年変化等によるモータ異常を測定することもできる。

以上詳細に説明したように，第１の形態の偏心測定方法によれば，駆動モータ１２によって供試モータ１１の出力軸が無負荷状態で回転される。このとき，ステータ偏心やロータ偏心等の異常があれば，ステータ・ロータ間のエアギャップが変化するので，誘起電圧分布が不均一となり，相内循環電流が発生する。この偏心測定方法では，端子近傍に電流センサ１１が設けられているので，この相内循環電流が検出される。この検出された相内循環電流の電流値や波形から，偏心の程度と偏心しているのがステータであるかロータであるかが判断されるので，周波数分析を行う必要はない。従って，ＦＦＴ装置等の高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無を測定できる測定方法となっている。

「第２の形態」
以下，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，Ｙ結線型の３相モータについて，ステータ偏心やロータ偏心等の異常判定を行うための偏心測定方法に本発明を適用したものである。

本形態の偏心測定方法では，図１７に示すように，供試モータ２０に第１の形態の電流センサ１１に代えて電圧センサ２１を有している。本形態では，Ｕ相端子の間に電圧センサ２１が配置される。このようにすれば，電圧センサ２１によってコイル組Ｕ１，Ｕ２間の誘起電圧が検出される。従って，その電圧波形から，ステータ偏心やロータ偏心等の異常が検出される。センサの配置されるのがＵ相に限らず，Ｖ相やＷ相でもよいことは第１の形態と同様である。

本形態の測定方法では，電圧センサ２１によって誘起電圧の変化が測定される。すなわち，ステータ偏心時には図７の「Ｕ１−Ｕ２間」に相当する波形が得られる。また，ロータ偏心時には図１１の「Ｕ１−Ｕ２間」に相当する波形が，ステータ偏心＋ロータ偏心時には図１５の「Ｕ１−Ｕ２間」に相当する波形が，それぞれ検出される。従って，第１の形態と同様に，この波形の振幅とピーク値の変動幅によって，ステータ偏心やロータ偏心の有無が判断できる。

以上説明したように，第２の形態の偏心測定方法によっても，第１の形態と同様に，ＦＦＴ装置等の高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無を測定できる測定方法となっている。

「第３の形態」
以下，本発明を具体化した第３の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，第１の形態に比較して，電流センサをＵＶＷ各相にそれぞれ１つずつ設けたものである。

本形態の供試モータ３０には，図１８と図１９に示すように，Ｕ相端子近傍に電流センサ３１ｕ，Ｖ相端子近傍に電流センサ３１ｖ，Ｗ相端子近傍に電流センサ３１ｗがそれぞれ取付けられている。さらに，この供試モータ３０の回転角を検出する角度センサ３２も有している。この角度センサ３２は，モータの回転制御のために，従来より取りつけられているものでよい。また，本形態では偏心測定装置として，各電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗの出力と角度センサ３２の検出角θｍとを受けて，偏心角や偏心量を算出するための演算部３３を有している。

第１の形態では，ステータをＵ相端子と中性点Ｎとで分け，コイル組Ｕ１とコイル組Ｕ２とのいずれの側に偏心しているかを判定することができる。これに対し，本形態では，ＵＶＷ相のそれぞれに流れる相内循環電流を検出する。従って，３相のそれぞれに対し，各相の端子と中性点Ｎとで分けたいずれの側に偏心しているかを判定することができる。さらに，３相の端子や対応する中性点Ｎの配置が互いにずれて取りつけられているので，各相の配置とその相内循環電流とから，モータ全体としての偏心方向及び偏心量が把握できるのである。

ここで，本形態で使用する供試モータ３０について説明する。この供試モータ３０は，図２０に示すように，基本的には第１の形態で用いた供試モータ１０と同様であり，永久磁石を有するロータ１３とその外周側に設けられるステータ３４とを有するものである。また，ロータ１３は，４つのＮ極とＳ極とを有し，ステータ３４の各相が，それぞれ計８個のコイル群を有している点も同様である。

本形態では，偏心角を算出するために各コイルの配置が重要である。ここでは，図２０に示すように，供試モータ３０として，各相のコイルが均等に配置されたステータ３４を有するものとする。図中各コイル内に示した数字は，そのコイルの番号である。また，方向の表し方として，この図のようにＵ相のコイル１が右側に配置された状態を初期位置とし，Ｕ相のコイル１の中央方向を角θ＝０°，ここから左回りに角の＋方向とした。また，Ｕ相端子から−６０°の位置にＶ相端子が，Ｕ相端子から−１２０°の位置にＷ相端子がそれぞれ配置されているものとした。各相の中性点Ｎは，それぞれ端子から１８０°の位置に配置される。

次に，この構成の供試モータ３０を検査対象とする演算部３３の構成を説明する。演算部３３には，図２１に示すように，各電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗによる検出結果である電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと角度センサ３２の検出角θｍとが入力される。ここで，検出角θｍは機械角である。演算部３３では，これらの入力を受けて，ステータ偏心の偏心角θｓと偏心量Ａｓ及びロータ偏心の偏心角θｒと偏心量Ａｒとを算出する。なお，図中に現れている各角度等の数値は，上記のステータ３４の構成に基づくものであり，ステータ３４の構成が異なるモータでは，それぞれ適切に変更させればよい。

ここでは，各相に関する偏心量と偏心方向とをベクトルの大きさと方向として捉え，各相のベクトルを合成することによって全体の偏心量と偏心方向とを求める。そこでまず，供試モータ３０の平面視である図２０に，θ＝０方向をＸ軸とした直交座標であるＸ−Ｙ座標を設定し，この座標上で全体の偏心量と偏心方向とを表現することにする。ここで，図２１中の符号４４〜４９は，ステータ偏心に関する演算部分であり，符号５１〜５４はロータ偏心に関する演算部分である。また，符号４１〜４３は共通部分である。

演算部３３では，まず，機械角θｍを電気角θｅに変換する。ここでは，ロータ１３の磁極数が４なので，θｅ＝θｍ×４である。次に，２相変換部４１において３相交流を２相交流に変換する。例えば，界磁の作る磁束の方向にｄ軸を採り，回転座標系のｄ−ｑ座標に変換する。さらに，位相シフト部４２において，Ｖ相を６０°，Ｗ相を１２０°それぞれ進めることにより，各相の位相を合わせる。さらに，データ抽出部４３において，機械角３６０°分（１回転分）のデータを抽出する。

次に，ステータ偏心に関する部分について説明する。既に説明したように，ステータ偏心による偏心方向は，供試モータ３０の出力軸の回転角にかかわらず，一定方向である。従って，先にＸ軸とＹ軸の成分ベクトルに分解することができる。そこで，データ抽出部４３の結果を投影部４４において，Ｘ−Ｙ座標軸の方向にそれぞれ投影して各成分ベクトルを求める。

例えば，Ｕ相ではＵ相端子と中性点Ｎ（Ｕ相）とで分けたコイル組Ｕ１の中心位置はコイル２と３との中間であり，コイル組Ｕ２の中心位置はコイル６と７との中間である。つまり，Ｕ相のベクトルの方向はコイル２と３の中間に向かう９０°×３／４＝６７．５°の方向である。そこで，Ｕ相のベクトルＩｄｕのＸ軸成分ベクトルの大きさは，Ｉｄｕ×ｃｏｓ（６７．５°）で求めることができる。また，Ｙ軸成分ベクトルの大きさは，Ｉｄｕ×ｓｉｎ（６７．５°）となる。Ｖ相，Ｗ相についても同様に求められる。

次に，各相のＸ軸成分ベクトルの和を，ベクトル和演算部４５において求める。ここではあらかじめ方向を揃えているので，大きさの和を求めることになる。この和は供試モータ３０の回転に応じて変化するものであるので，平均化部４６で平均値を求める。また，Ｙ軸成分については，ベクトル和演算部４７において各相のＹ軸成分ベクトルのベクトル和を求め，さらに平均化部４８で平均をとる。最後に，このようにして得られたＸ軸成分ベクトルとＹ軸成分ベクトルとをベクトル合成部４９において合成すると，ステータ偏心の偏心角θｓと偏心量Ａｓが得られる。

次に，ロータ偏心に関する部分について説明する。ロータ偏心による偏心方向は，供試モータ３０の出力軸の回転角に応じて変化（回転）する。そのため，ロータ偏心では，先に分解することができないので，データ抽出部４３から得られたデータに対し，まずベクトル和演算部５１でベクトル和を求める。そして次に，投影部５２においてＸ−Ｙ座標軸へ投影して成分ベクトルを求める。このとき，データ抽出部４３の結果はＵ相に位相を合わせてあるので，Ｕ相と出力軸の機械角θｍとの差（θｍ−６７．５°）の方向へ投影すればよい。さらに，それぞれの成分ベクトルを平均化部５３で平均し，ベクトル合成部５４で合成すると，ロータ偏心の偏心角θｒと偏心量Ａｒとが得られる。

この結果から，ステータ偏心とロータ偏心とは，次のように読み取ることができる。ステータ偏心の偏心方向は，図２０における角θｓ方向にエアギャップ最小となる位置があることを示す。また，ステータ偏心の偏心量は，Ａｓに所定の係数を乗じて求めることができる。また，ロータ偏心の偏心方向は，図２０に示すように，ロータをθ＝０の位置に配置した時，角θｒ方向にエアギャップ最小となる位置があることを示す。また，ロータ偏心の偏心量は，Ａｒに所定の係数を乗じて求めることができる。このように，演算部３３によれば，各相のコイルの配置のずれを利用して，ステータ偏心とロータ偏心との偏心方向と偏心量とをそれぞれ求めることができる。

次に，この演算部３３での演算をシミュレートした結果を示す。まずステータ３４の内径がφ２００ｍｍ，ロータ１３の外径がφ１９８ｍｍで，これらのエアギャップのノミナル値が１ｍｍの供試モータ３０が，ステータ偏心０．１ｍｍ，偏心位相４５°，ロータ偏心０で組付けられたと想定する。このステータ偏心の状態は，図２０のステータ３４において，Ｕ相のコイル２の位置において，エアギャップが最小であり，０．９ｍｍとなっていることを示す。

この場合，Ｕ相の各コイルに発生する誘起電圧分布は，第１の形態と同様であり，およそ図５と図６に示すようになる。そして，Ｕ１−Ｕ２間の循環電流である電流センサ３１ｕの出力電流Ｉｕは，およそ図８に示すようになる。Ｖ相及びＷ相に発生する誘起電圧分布や循環電流もほぼ同様の形状であるが，配置の違いから位相と振幅は異なる。これらから，各電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗの出力電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを重ねて示すと，図２２に示すように互いにずれた波形となる。

これらのデータに対し，２相変換部４１，位相シフト部４２，データ抽出部４３においてそれぞれデータ変換を行うと，各相の変換後電流Ｉｄｕ，Ｉｄｖ，Ｉｄｗは，図２３に示すように重ねられる。さらに，ベクトル和演算部４５，平均化部４６，ベクトル和演算部４７，平均化部４８，ベクトル合成部４９の各処理を行うと，図２４に示すようにベクトルＴｓが求められる。このＴｓの方向がステータ偏心の偏心角θｓに，大きさが偏心量Ａｓにそれぞれ対応する。

次に，ロータ偏心についてシミュレートした結果を示す。上記と同様の供試モータ３０が，ステータ偏心０，ロータ偏心０．０５ｍｍ，偏心位相−３０°で組み付けられたと想定する。第１の形態と同様に，各相の電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗでは，図１２に示すような波形の電流が検出されることになる。各電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗの出力電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを重ねて示すと，図２５に示すように互いにずれた波形となる。

これらのデータに対し，２相変換部４１，位相シフト部４２，データ抽出部４３においてそれぞれデータ変換を行うと，各相の変換後電流Ｉｄｕ，Ｉｄｖ，Ｉｄｗは，図２６に示すように重ねられる。ここでは，ロータ偏心のみであり，ステータ偏心のように各相による差はないので，１本に重なった波形となる。さらに，ベクトル和演算部５１，投影部５２，平均化部５３，ベクトル合成部５４の各処理を行うと，図２７に示すようにベクトルＴｒが求められる。このＴｒの方向がロータ偏心の偏心角θｒに，大きさが偏心量Ａｒにそれぞれ対応する。

次に，ステータ偏心とロータ偏心とがともにある場合についてシミュレートした結果を示す。上記の２例のようなステータ偏心とロータ偏心とがともにあると想定した場合，各相の電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗでは，図１６に示すような波形の電流が検出されることになる。各電流センサ３１ｕ，３１ｖ，３１ｗの出力電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを重ねて示すと，図２８に示すような複雑な波形となる。さらに，データ抽出部４３まで処理すると，図２９に示すように重ねられる。さらに，演算部３３の処理がすべて終了すると，図３０に示すようにベクトルＴｓ，ベクトルＴｒが得られる。

以上説明したように，第３の形態の偏心測定方法によれば，第１の形態と同様に，ＦＦＴ装置等の高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無を測定できる。さらには，３相それぞれの循環電流を検出するとともに，それらの配置からステータ偏心やロータ偏心をベクトルとして算出することができるので，各偏心方向及び偏心量を得ることもできる。

「第４の形態」
以下，本発明を具体化した第４の形態について，簡単に説明する。本形態は，第２の形態に比較して，電圧センサをＵＶＷ各相にそれぞれ１つずつ設けたものである。

本形態の偏心測定方法では，図１７に示したような電圧センサを，ＵＶＷの各相の端子にそれぞれ有している。また，第３の形態と同様に，角度センサ３２，演算部３３を有している。このようにすれば，各電圧センサによって，各相のコイル１〜４とコイル５〜８との間の誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが検出される。

さらに本形態では，図２１と同様の演算部３３において，各相の相内循環電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに代えて各相の誘起電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが入力される。演算部３３の構成は第３の形態と同様であり，Ａｓ，θｓ，Ａｒ，θｒがそれぞれ求められる。ただし，電圧は電流に対して９０°位相が進んでいるため，２相変換部４１ではｑ軸成分を出力させる。また，ステータ偏心やロータ偏心の偏心量をもとめるために，Ａｓ，Ａｒに乗じる所定の係数は，第３の形態とはやや異なるものとなる。偏心角θｓ，θｒは，第３の形態と同様に，そのままで偏心角として利用できる。

以上説明したように，第４の形態の偏心測定方法によっても，第３の形態と同様に，ＦＦＴ装置等の高価な装置を使用しない簡易な方法で，ステータやロータの偏心等のモータ組み付け異常の有無と，それらの偏心方向及び偏心量を検出できる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，供試モータ１０，２０，３０，４０の構成は上記のものに限らない。例えば，ロータの極数，各１相分のコイルの数，各相の相対配置等が異なるモータを検査する場合には，演算部の各パラメータを適宜変更すればよい。
また例えば，演算部３３中のベクトル和演算部４５と平均化部４６とは逆の順序としてもよい。また，ベクトル和演算部４７と平均化部４８とは逆の順序としてもよい。

第１の形態に係るモータ検査装置による検査状態の概略構成図である。 第１の形態に係る検査対象モータの概略構成を示す説明図である。 第１の形態に係る検査対象モータの概略構成を示す説明図である。 検査対象モータの誘起電圧分布を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心時のコイル１〜４の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心時のコイル５〜８の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心時の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心時の循環電流の変化を示す説明図である。 検査対象モータのロータ偏心時のコイル１〜４の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのロータ偏心時のコイル５〜８の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのロータ偏心時の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのロータ偏心時の循環電流の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心＋ロータ偏心時のコイル１〜４の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心＋ロータ偏心時のコイル５〜８の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心＋ロータ偏心時の誘起電圧の変化を示す説明図である。 検査対象モータのステータ偏心＋ロータ偏心時の循環電流の変化を示す説明図である。 第２の形態に係る検査対象モータの概略構成を示す説明図である。 第３の形態に係るモータ検査装置による検査状態の概略構成図である。 第３の形態に係る検査対象モータの概略構成を示す説明図である。 検査対象モータのコイル配置の例を示す説明図である。 第３の形態に係るモータ検査装置の演算装置を示す概略構成図である。 ステータ偏心時の各相の循環電流の変化を示す説明図である。 ステータ偏心時の各相の循環電流の変化を示す説明図である。 ステータ偏心時の偏心方向及び偏心量の算出結果を示す説明図である。 ロータ偏心時の各相の循環電流の変化を示す説明図である。 ロータ偏心時の各相の循環電流の変化を示す説明図である。 ロータ偏心時の偏心方向及び偏心量の算出結果を示す説明図である。 ステータ偏心＋ロータ偏心時の各相の循環電流の変化を示す説明図である。 ステータ偏心＋ロータ偏心時の各相の循環電流の変化を示す説明図である。 ステータ偏心＋ロータ偏心時の偏心方向及び偏心量の算出結果を示す説明図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０ 供試モータ
１１，３１ｕ，３１ｖ，３１ｗ 電流センサ
１２ 駆動モータ
２１ 電圧センサ
３３ 演算部
４１ ２相変換部
４４ 投影部
４５ ベクトル和演算部
５１ ベクトル和演算部
５２ 投影部

Claims (7)

1. 奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータを対象とする多相モータの偏心測定方法において，
   対象モータを外力で回転させるとともにその際の１つのコイル相における相内循環電流を測定し，
   測定された相内循環電流の振幅により，対象モータにおけるロータまたはステータの偏心を推定することを特徴とする多相モータの偏心測定方法。
2. 請求項１に記載の多相モータの偏心測定方法において，
   相内循環電流を測定するコイル相の外部取り出し端子を開放状態として電流測定を行うことを特徴とする多相モータの偏心測定方法。
3. 奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータを対象とする多相モータの偏心測定方法において，
   対象モータを外力で回転させるとともにその際の１つのコイル相におけるコイル列間電圧を測定し，
   測定されたコイル列間電圧の振幅により，対象モータにおけるロータまたはステータの偏心を推定することを特徴とする多相モータの偏心測定方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の多相モータの偏心測定方法において，
   測定された相内循環電流またはコイル列間電圧の振幅があらかじめ定めた第１の閾値以上である場合にロータまたはステータの偏心があると判断し，
   測定された相内循環電流またはコイル列間電圧のピーク値の変動幅があらかじめ定めた第２の閾値以上である場合にロータの偏心があると判断することを特徴とする多相モータの偏心測定方法。
5. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の多相モータの偏心測定方法において，
   すべてのコイル相について相内循環電流またはコイル列間電圧を測定することを特徴とする多相モータの偏心測定方法。
6. 請求項５に記載の多相モータの偏心測定方法において，
   測定された各コイル相の相内循環電流またはコイル列間電圧をそれぞれのコイル相の相対角度によりベクトル化し，
   各コイル相のベクトル化されたデータを交差座標系に投影し，投影して得られたデータの投影成分ごとの和を取ることによってステータ偏心のベクトル量を算出し，
   各コイル相のベクトル化されたデータのベクトル和を取り，そのベクトル和を交差座標系に投影することによってロータ偏心のベクトル量を算出することを特徴とする多相モータの偏心測定方法。
7. 奇数個のコイル相を有し各コイル相が並列で対等のコイル列を有する多相モータを対象とする多相モータの偏心測定装置において，
   対象モータを外力で回転させたときの各コイル相における相内循環電流またはコイル列間電圧の測定値を受けそれぞれのコイル相の相対角度によりベクトル化するベクトル化部と，
   ベクトル化された各コイル相のデータを交差座標系に投影する第１投影部と，
   前記第１投影部で投影して得られたデータの投影成分ごとの和を取る第１ベクトル和部と，
   ベクトル化された各コイル相のデータのベクトル和を取る第２ベクトル和部と，
   前記第２ベクトル和部で得られたベクトルデータを交差座標系に投影する第２投影部とを有することを特徴とする多相モータの偏心測定装置。

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