JPH0221266A - 直流モータの回転測定方法 - Google Patents
直流モータの回転測定方法Info
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- JPH0221266A JPH0221266A JP63053156A JP5315688A JPH0221266A JP H0221266 A JPH0221266 A JP H0221266A JP 63053156 A JP63053156 A JP 63053156A JP 5315688 A JP5315688 A JP 5315688A JP H0221266 A JPH0221266 A JP H0221266A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 title abstract description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 46
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- 241000567769 Isurus oxyrinchus Species 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
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- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高速フーリエ変換（以下、「ＦＦＴ」と略称
する）を利用した直流モータ（以下、単に「モータ」と
略称する）の回転測定方法に関する。
する）を利用した直流モータ（以下、単に「モータ」と
略称する）の回転測定方法に関する。
ｋ迷！ｕｌ（
回転体は、回転と対応してその発生音や振動が変化し、
またモータ等ではその漏洩磁束が変化する。したがって
、回転軸からの回転の取り出しが困難な場合（回転軸が
露出していない、センサが取り付けられない、あるいは
取り付けられてもそれが負荷となってしまう等）には、
回転体と非接触で検出できる上記のような量が利用され
る。
またモータ等ではその漏洩磁束が変化する。したがって
、回転軸からの回転の取り出しが困難な場合（回転軸が
露出していない、センサが取り付けられない、あるいは
取り付けられてもそれが負荷となってしまう等）には、
回転体と非接触で検出できる上記のような量が利用され
る。
特公昭５５−２５７８２号Ｆディーゼルエンノンの回転
数測定方法」は、燃料管を伝搬する振動に着目したもの
である。すなわち、これは噴射時ごとに生ずる８！械的
要素の固有振動成分が他の振動成分と著しく相異するこ
とから、フィルタを介して高周波成分のみを抽出し、そ
の高周波の振動群を一つのパルス状信号に整形してその
周波数を求めるようにしたらのである。しかしながら、
これはディーゼルエンノン特有の現象を利用したもので
あり、モータの回転測定には適用できない。
数測定方法」は、燃料管を伝搬する振動に着目したもの
である。すなわち、これは噴射時ごとに生ずる８！械的
要素の固有振動成分が他の振動成分と著しく相異するこ
とから、フィルタを介して高周波成分のみを抽出し、そ
の高周波の振動群を一つのパルス状信号に整形してその
周波数を求めるようにしたらのである。しかしながら、
これはディーゼルエンノン特有の現象を利用したもので
あり、モータの回転測定には適用できない。
他方、上記のような量を高速フーリエ変換し、得られた
スペクトルの周波数から回転を測定する方法も提案され
ており、例えば特開昭６２−９３６２０号「回転機診断
器」には振動を電気信号に変換して取り出し、それをＦ
ＦＴ処理するものが開示されている。
スペクトルの周波数から回転を測定する方法も提案され
ており、例えば特開昭６２−９３６２０号「回転機診断
器」には振動を電気信号に変換して取り出し、それをＦ
ＦＴ処理するものが開示されている。
発明が解決しようとする問題点
ところで、上記したＦＦＴを利用してモータの回転を求
める場合、振動、音、漏洩磁石のスペクトルは、回転１
次に対応したものの池に種々のものが含まれ、かつ最大
のスペクトルの周波数が回転１次とは必ずしも対応しな
いため、予め概略の回転が何等かの別事段により判明し
ている場合を除いては、それが真の値であるか否か保証
できない問題点があった。
める場合、振動、音、漏洩磁石のスペクトルは、回転１
次に対応したものの池に種々のものが含まれ、かつ最大
のスペクトルの周波数が回転１次とは必ずしも対応しな
いため、予め概略の回転が何等かの別事段により判明し
ている場合を除いては、それが真の値であるか否か保証
できない問題点があった。
本発明は、回転体と非接触で検出でき、かつモータ特有
の現象である漏洩磁束のスペクトルを用いて確実に回転
を測定し得る方法を提供することを目的とする。
の現象である漏洩磁束のスペクトルを用いて確実に回転
を測定し得る方法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための方法
上記目的を達するために、モータの回転と漏洩磁束変化
の対応関係について検討した結果、次の知見を得た。
の対応関係について検討した結果、次の知見を得た。
（１）極数Ｐ（奇数）のモータは１回転あたり２Ｐ回の
転流が生じ、これに対応し、回転の２Ｐ次の漏洩磁束変
化がある。
転流が生じ、これに対応し、回転の２Ｐ次の漏洩磁束変
化がある。
（２）フミテータＣとブラシＢの位置関係を示す第５図
（イ）（ロ）において、（イ）、（ロ）の状態はモータ
の動作上では等価であるが、８点からみた場合の漏洩磁
束は（イ）の方が大であり、結局Ｐ次の変化が起こる。
（イ）（ロ）において、（イ）、（ロ）の状態はモータ
の動作上では等価であるが、８点からみた場合の漏洩磁
束は（イ）の方が大であり、結局Ｐ次の変化が起こる。
（３）第５図（イ）（ロ）において、Ｓ゛点で漏洩磁束
を検出すると、コミテータＣの境目がブラシＢを通過す
る際に大きな漏洩磁束変化が生じ、結局Ｐ次の変化を主
体に高周波が生じる。
を検出すると、コミテータＣの境目がブラシＢを通過す
る際に大きな漏洩磁束変化が生じ、結局Ｐ次の変化を主
体に高周波が生じる。
（４）Ｐ柱の電機子の磁気的、電気的アンバランスによ
り、Ｐ次の変化が生じる。
り、Ｐ次の変化が生じる。
以上のような現象が組み合わさって、Ｐ次および２Ｐ次
さらにその高周波成分を主体とした漏洩磁束変化が起き
る。そして動作原理的には、上記（１）による２Ｐ次の
変化が最大となるはずであるが、漏洩磁束の検出位置の
影響、あるいは高次成分の方が減衰しやすいこと等から
いずれが大になるかは確定されず、また回転の速度の大
小によっても変わったものとなる。
さらにその高周波成分を主体とした漏洩磁束変化が起き
る。そして動作原理的には、上記（１）による２Ｐ次の
変化が最大となるはずであるが、漏洩磁束の検出位置の
影響、あるいは高次成分の方が減衰しやすいこと等から
いずれが大になるかは確定されず、また回転の速度の大
小によっても変わったものとなる。
本発明は、上記知見に基づきなされたものであって、直
流モータの漏洩磁束を電気信号に変換して取り出し、続
いてそれを高速フーリエ変換してスペクトルを求め、次
いでその中の最大のスペクトルを判別した後、それの周
波数子勿の１７２の周波数を有するスベクトルの有無を
検出し、その存在時には凡／２ｆ’（ただし、Ｐはモー
タの極致で奇数）、非存在時には４．、ＩＰをそれぞれ
回転の１次周波数と判定するところの直流モータの回転
測定方法である。
流モータの漏洩磁束を電気信号に変換して取り出し、続
いてそれを高速フーリエ変換してスペクトルを求め、次
いでその中の最大のスペクトルを判別した後、それの周
波数子勿の１７２の周波数を有するスベクトルの有無を
検出し、その存在時には凡／２ｆ’（ただし、Ｐはモー
タの極致で奇数）、非存在時には４．、ＩＰをそれぞれ
回転の１次周波数と判定するところの直流モータの回転
測定方法である。
すなわち、これは、上記した最大のスペクトルは、回転
のＰ次、または２Ｐ次に起こること、さらにその最大振
幅のスペクトルの池に、その１７２の周波数位置にもス
ペクトルがあれば、その最大振幅のスペクトルは２Ｐ次
のものであり、無ければ、それ自体がＰ次のらのである
ことが特定できる二とに基づいて回転の１次周波数（基
本周波数）の判定を行なうようにしたものである ただし、上記しｔこ又ベクトルはその分析装置であるＦ
ＦＴアナライザの周波数レンツにより分解能が定まるた
め、測定目的によってはその分解能では不足する場合が
ある。ところで、分析されたスペクトルに注目してみる
と、これは１本のスペクトルではなく、ある幅を持つも
のであり、その形はＦＦＴアナライザにおいて原信号に
かけるハニングウインドウのフィルタの形により定まっ
ている。
のＰ次、または２Ｐ次に起こること、さらにその最大振
幅のスペクトルの池に、その１７２の周波数位置にもス
ペクトルがあれば、その最大振幅のスペクトルは２Ｐ次
のものであり、無ければ、それ自体がＰ次のらのである
ことが特定できる二とに基づいて回転の１次周波数（基
本周波数）の判定を行なうようにしたものである ただし、上記しｔこ又ベクトルはその分析装置であるＦ
ＦＴアナライザの周波数レンツにより分解能が定まるた
め、測定目的によってはその分解能では不足する場合が
ある。ところで、分析されたスペクトルに注目してみる
と、これは１本のスペクトルではなく、ある幅を持つも
のであり、その形はＦＦＴアナライザにおいて原信号に
かけるハニングウインドウのフィルタの形により定まっ
ている。
したがって、上記の方法において、スペクトル分析の周
波数分解能より細かい分解能で求めるには、高速フーリ
エ変換の際の周波数分解能の下で判別した最大のスペク
トルとその前後のスペクトルに基づき、最大スペクトル
の周波数五ηを予め定めた補間演算により算出すること
になる。
波数分解能より細かい分解能で求めるには、高速フーリ
エ変換の際の周波数分解能の下で判別した最大のスペク
トルとその前後のスペクトルに基づき、最大スペクトル
の周波数五ηを予め定めた補間演算により算出すること
になる。
また、別の回転測定方法として、直流モータの漏洩磁束
を電気信号に変換して取り出し、続いてそれを高速フー
リエ変換してスペクトルを求め、次いで、その中から大
きなスペクトルを少なくとも３個以上選択し、その各周
波数の最大公約数を回転の１次周波数と判定するように
してもよい。
を電気信号に変換して取り出し、続いてそれを高速フー
リエ変換してスペクトルを求め、次いで、その中から大
きなスペクトルを少なくとも３個以上選択し、その各周
波数の最大公約数を回転の１次周波数と判定するように
してもよい。
すなわち、これは上記したように大きなスペクトルはＰ
次、２Ｐ次に生じ、かつそれらの高周波ら存在すること
に基づいて回転の１次周波数の？’ｌ定を行なうよ）に
したものである。
次、２Ｐ次に生じ、かつそれらの高周波ら存在すること
に基づいて回転の１次周波数の？’ｌ定を行なうよ）に
したものである。
また、さらに別の回転測定方法として直流モータの漏洩
磁束を電気信号に変換して取り出し、続いてそれを高速
フーリエ変換してスペクトルを求め、次いで隣接したス
ペクトルの周波数差を順次求めてその最小周波数差を回
転の１次周波数と判定するようにしてもよい これも上記の最大公約数のものと同様な考えに基づいた
ものである。
磁束を電気信号に変換して取り出し、続いてそれを高速
フーリエ変換してスペクトルを求め、次いで隣接したス
ペクトルの周波数差を順次求めてその最小周波数差を回
転の１次周波数と判定するようにしてもよい これも上記の最大公約数のものと同様な考えに基づいた
ものである。
まｒこ、異なる２点において直流モータの漏洩磁束を電
気信号に変換して取り出し、続いてそれを高速フーリエ
変換して位相データを求め、両位相データの差の極性か
ら回転の方向を判定するようにしてもよい。
気信号に変換して取り出し、続いてそれを高速フーリエ
変換して位相データを求め、両位相データの差の極性か
ら回転の方向を判定するようにしてもよい。
１１性
本発明を実施するための装置を示す第１図において、１
０は３極の供試モータであり、その界磁磁石の外周と対
向してコ状のコアにフィルを巻装してなるセンサ２０が
配置されている。二の供試モータ１０からは、上記した
ようにその極数に対応した回転３次、さらには回転６次
およびそれらの高周波に対応して周期的に変化する磁束
の漏洩があり、これらはセンサ２０によりその変化率に
対応した電圧出力に変換されて取り出される。３０はそ
のセンサから取り出され電圧出力を微少サンプリングタ
イムごと（こＡ ［）変換するＡ−Ｄ変換部３１、そ
の変換データを記憶するメモリ３２、その記憶データを
ＦＦＴ処理してそのスペクトルを算出するＦＦＴ演算部
分およびその露出スペクトルを第２図のフローチャート
に従って処理する判定処理部分を備えたマイクロプロセ
ッサ３３とからなる。第４図は上記のＦＦＴ演算部分に
よるスペクトル分析結果であり、周波数２４０，４８０
，７２０，９６０Ｈｚの各位置に大きなパワースペクト
ルが存在し、その中の最大のものは２４０）＋２の位置
にある６ｔ’ｌ定処理部は、第２図に示すように、最大
のスペクトル探し、その周波数すなわち４−＝２４０Ｈ
ｚを取り出し、続いて、そのｆＪ２の位置、すなわち１
２０Ｈｚの位置のスペクトル有無を調べる。これにおい
ては、その位置にスペクトルが無く、したがって回転１
次の周波数は２４０１（ｚ／ ３ ＝８０Ｈｚと判定さ
れる。これによりモータ１０は４８００ ｒｒｍで回転
していることがわかる。
０は３極の供試モータであり、その界磁磁石の外周と対
向してコ状のコアにフィルを巻装してなるセンサ２０が
配置されている。二の供試モータ１０からは、上記した
ようにその極数に対応した回転３次、さらには回転６次
およびそれらの高周波に対応して周期的に変化する磁束
の漏洩があり、これらはセンサ２０によりその変化率に
対応した電圧出力に変換されて取り出される。３０はそ
のセンサから取り出され電圧出力を微少サンプリングタ
イムごと（こＡ ［）変換するＡ−Ｄ変換部３１、そ
の変換データを記憶するメモリ３２、その記憶データを
ＦＦＴ処理してそのスペクトルを算出するＦＦＴ演算部
分およびその露出スペクトルを第２図のフローチャート
に従って処理する判定処理部分を備えたマイクロプロセ
ッサ３３とからなる。第４図は上記のＦＦＴ演算部分に
よるスペクトル分析結果であり、周波数２４０，４８０
，７２０，９６０Ｈｚの各位置に大きなパワースペクト
ルが存在し、その中の最大のものは２４０）＋２の位置
にある６ｔ’ｌ定処理部は、第２図に示すように、最大
のスペクトル探し、その周波数すなわち４−＝２４０Ｈ
ｚを取り出し、続いて、そのｆＪ２の位置、すなわち１
２０Ｈｚの位置のスペクトル有無を調べる。これにおい
ては、その位置にスペクトルが無く、したがって回転１
次の周波数は２４０１（ｚ／ ３ ＝８０Ｈｚと判定さ
れる。これによりモータ１０は４８００ ｒｒｍで回転
していることがわかる。
また、上記のＦＦＴ処理は周波数レンジＩＫＨｚ、４０
０ラインによるものであり、その分解能は２．５Ｈ７，
（１０００／４００）であるが、第３図に示すようにル
点の最大スペクトルと、その２．５）１ｚ分Ｍｌの作−
１，九す１点のスペクトルのパワー、および破線で示す
ハニングのウィンドウのフィルタの形により定まる理論
曲線に基づき周波数軸を３２分割し、分解能を３２倍に
上げること、すなわち約０．０７８Ｈｚ（約１．５６と
ｐｍ ）とすることは容易であり、マイクロプロセッサ
３３により実施できる。
０ラインによるものであり、その分解能は２．５Ｈ７，
（１０００／４００）であるが、第３図に示すようにル
点の最大スペクトルと、その２．５）１ｚ分Ｍｌの作−
１，九す１点のスペクトルのパワー、および破線で示す
ハニングのウィンドウのフィルタの形により定まる理論
曲線に基づき周波数軸を３２分割し、分解能を３２倍に
上げること、すなわち約０．０７８Ｈｚ（約１．５６と
ｐｍ ）とすることは容易であり、マイクロプロセッサ
３３により実施できる。
また、ｐ！ｔＪ４図の結果に基づき、各スペクトルの最
大公約数を求めると、２４０Ｈｚとなり、また、隣合う
スペクトルの差を求め、さらにその差の最小のものを求
めると、これら２４０Ｈｚであり、この方法によって回
転を測定しても同様である。
大公約数を求めると、２４０Ｈｚとなり、また、隣合う
スペクトルの差を求め、さらにその差の最小のものを求
めると、これら２４０Ｈｚであり、この方法によって回
転を測定しても同様である。
発明の効果
以上のとおりであり、本発明は、直流モータ特有の現象
に基づき、漏洩磁束のスペクトルを所定の手順により判
別して回転を求めるようにしたちのであり、簡単、確実
に正確な回転が直流モータと非接触で測定できる。
に基づき、漏洩磁束のスペクトルを所定の手順により判
別して回転を求めるようにしたちのであり、簡単、確実
に正確な回転が直流モータと非接触で測定できる。
第１図は本発明の方法を実施するための装置を示すブロ
ック線図、第２図は回転１次周波数を判定する過程を示
すフローチャート、第３図は補間の説明図、第４図はス
ペクトル分析結果の一例を示すスペクトル線図、第５図
はモータの電機子、フミテータ、ブラシの関係を示すモ
デル図である。 ２０： センサ ３０： 信号処理部
ック線図、第２図は回転１次周波数を判定する過程を示
すフローチャート、第３図は補間の説明図、第４図はス
ペクトル分析結果の一例を示すスペクトル線図、第５図
はモータの電機子、フミテータ、ブラシの関係を示すモ
デル図である。 ２０： センサ ３０： 信号処理部
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、直流モータの漏洩磁束を電気信号に変換して取り出
し、続いてそれを高速フーリエ変換してスペクトルを求
め、次いでその中の最大のスペクトルを判別した後、そ
れの周波数ｆｍの１／２の周波数を有するスペクトルの
有無を検出し、その存在時にはｆｍ／２Ｐ（ただし、Ｐ
はモータの極致で奇数）、非存在時には ｆｍ／Ｐをそれぞれ回転の１次周波数と判定するところ
の直流モータの回転測定方法。 ２、高速フーリエ変換の際の周波数分解能の下で判別し
た最大のスペクトルとその前後のスペクトルに基づき、
最大スペクトルの周波数ｆｍを予め定めた補間演算によ
り算出するところの特許請求の範囲第１項に記載の直流 モータの回転測定方法。 ３、直流モータの漏洩磁束を電気信号に変換して取り出
し、続いてそれを高速フーリエ変換してスペクトルを求
め、次いで、その中から大きなスペクトルを少なくとも
３個以上選択し、その各周波数の最大公約数を回転の１
次周波数と判定するところの直流モータの回転測定方法
。 ４、直流モータの漏洩磁束を電気信号に変換しで取り出
し、続いでそれを高速フーリエ変換してスペクトルを求
め、次いで隣接したスペクトルの周波数差を順次求めて
その最小周波数差を回転の１次周波数と判定するところ
の直流モータの回転測定方法。 ５、異なる２点において直流モータの漏洩磁束を電気信
号に変換して取り出し、続いてそれを高速フーリエ変換
して位相データを求め、両位相データの差の極性から回
転の方向を判定するところの直流モータの回転測定方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053156A JPH0763224B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 直流モータの回転測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63053156A JPH0763224B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 直流モータの回転測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0221266A true JPH0221266A (ja) | 1990-01-24 |
| JPH0763224B2 JPH0763224B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=12934984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63053156A Expired - Lifetime JPH0763224B2 (ja) | 1988-03-07 | 1988-03-07 | 直流モータの回転測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763224B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2004529362A (ja) * | 2001-05-30 | 2004-09-24 | レオポルト・コスタール・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフト | 整流する直流電動機の電機子信号中に含まれている電流リプルの周波数を測定する方法 |
| KR100458435B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-12-03 | (주)동남종합감리공단건축사사무소 | 슬라이딩 및 틸팅 겸용 미서기창 |
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| JP2010160120A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Ono Sokki Co Ltd | 信号処理装置、信号処理装置の制御方法及び信号処理装置用制御プログラム |
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| JP2011196944A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Nippon Steel Corp | 回転機械の回転数推定方法、装置及びプログラム |
-
1988
- 1988-03-07 JP JP63053156A patent/JPH0763224B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
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| JP2010216938A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 回転機の振動監視装置および振動監視方法 |
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| JPH0763224B2 (ja) | 1995-07-05 |
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