JP2009042137A

JP2009042137A - Method for inspecting abnormality of cogging torque, and manufacturing method of electric power steering system

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Publication number: JP2009042137A
Application number: JP2007209046A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Shibata; 由之柴田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2007-08-10
Publication date: 2009-02-26

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inspecting abnormality of cogging torque inspecting the abnormality of the cogging torque, and a manufacturing method of an electric power steering system using the inspecting method. SOLUTION: The cogging torque inspecting method includes steps of: applying rotary power with a predetermined number of rotations to a rotor 40R of a motor 40 to be inspected for rotating it; measuring load torque from the motor 40 for the rotary power for frequency analysis during the rotation; and estimating whether the cogging torque is within an allowable range, based on whether a power spectrum As for the frequency obtained by the number of slots and the number of rotations of a stator 40S of the motor 40 is a predefined reference value K1 or less. Since the measurement thus need not be separately done during low speed rotation and high speed rotation in the inspecting method, the inspection is made more quickly and easily than the conventional method. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ブラシレスモータのコギングトルクが予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを検査するコギングトルク異常検査方法及びその検査方法を利用した電動パワーステアリング装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a cogging torque abnormality inspection method for inspecting whether or not a cogging torque of a brushless motor is within a predetermined allowable range, and a method for manufacturing an electric power steering apparatus using the inspection method.

ブラシレスモータを無通電状態にして、そのロータに回転動力を付与して回転させると、反力としてブラシレスモータから負荷トルク（回転抵抗）を受ける。そして、その負荷トルクのうちブラシレスモータの回転に伴って周期的に変化するトルクがコギングトルクと呼ばれている。コギングトルクは、ロータの磁極としての永久磁石が、ステータの磁極を吸引する力に起因して発生する。このコギングトルクの異常を検査するための従来のコギングトルク異常検査方法では、ブラシレスモータを低速回転させた場合と、高速回転させた場合とに分けて、それぞれの場合のブラシレスモータからの負荷トルクの変動幅、即ち、コギングトルクの測定を行い、それらコギングトルクが許容範囲に収まっているか否かによって、ブラシレスモータが合格品であるか不合格品であるかを判別していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２２０４９７号公報（請求項１、請求項２、［０００４］、［００３３］、図１） When the brushless motor is brought into a non-energized state and rotational power is applied to the rotor to rotate, a load torque (rotational resistance) is received from the brushless motor as a reaction force. And the torque which changes periodically with rotation of a brushless motor among the load torque is called cogging torque. The cogging torque is generated due to a force that the permanent magnet as the magnetic pole of the rotor attracts the magnetic pole of the stator. In the conventional cogging torque abnormality inspection method for inspecting the abnormality of the cogging torque, the load torque from the brushless motor in each case is divided into a case where the brushless motor is rotated at a low speed and a case where the brushless motor is rotated at a high speed. The fluctuation range, that is, the cogging torque is measured, and it is determined whether the brushless motor is an acceptable product or not based on whether or not the cogging torque is within an allowable range (for example, patent document) 1).
Japanese Patent Laying-Open No. 2006-220497 (Claim 1, Claim 2, [0004], [0033], FIG. 1)

ところが、上記した従来のコギングトルク異常検査方法では、ブラシレスモータを低速回転させた場合と高速回転させた場合の少なくとも２回の負荷トルクの測定を行う必要があり、検査に長時間を要していた。また、ブラシレスモータを低速回転と高速回転の両方で安定して回転させるためには、低速回転用と高速回転用との２種類の検査駆動源用モータを用意する必要があり、それら各検査駆動源用モータに検査対象のブラシレスモータを取り付ける作業も面倒であった。 However, in the conventional cogging torque abnormality inspection method described above, it is necessary to measure the load torque at least twice when the brushless motor is rotated at a low speed and when the brushless motor is rotated at a high speed, and the inspection takes a long time. It was. In addition, in order to rotate the brushless motor stably at both low speed and high speed, it is necessary to prepare two types of inspection drive source motors, one for low speed rotation and the other for high speed rotation. The work of attaching the brushless motor to be inspected to the source motor was also troublesome.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より迅速且つ容易にコギングトルクの異常検査を行うことが可能なコギングトルク異常検査方法及びその検査方法を利用した電動パワーステアリング装置の製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a cogging torque abnormality inspection method capable of performing a cogging torque abnormality inspection more quickly and easily than before, and a method of manufacturing an electric power steering apparatus using the inspection method The purpose is to provide.

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るコギングトルク検査方法は、ブラシレスモータ（４０）のコギングトルクが予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを検査するコギングトルク検査方法あって、検査対象のブラシレスモータ（４０）のロータ（４０Ｒ）に所定の回転数の回転動力を付与して回転させながら、その回転動力に対するブラシレスモータ（４０）からの負荷トルクを測定して周波数解析し、ブラシレスモータ（４０）のステータ（４０Ｓ）のスロット数と回転数とを乗じて求めた周波数に対するパワースペクトル（Ａｓ）が、予め定められた基準値（Ｋ１）以下であるか否かに基づいて、コギングトルクが許容範囲内に収まっているか否かを推定するところに特徴を有する。 In order to achieve the above object, a cogging torque inspection method according to the first aspect of the present invention provides a cogging torque inspection for inspecting whether or not the cogging torque of the brushless motor (40) is within a predetermined allowable range. A method is to measure the load torque from the brushless motor (40) with respect to the rotational power while rotating the rotor (40R) of the brushless motor (40) to be inspected while applying the rotational power at a predetermined rotational speed. Whether the power spectrum (As) for the frequency obtained by frequency analysis and multiplying the number of slots and the number of rotations of the stator (40S) of the brushless motor (40) is equal to or less than a predetermined reference value (K1). Based on the above, it is characterized in that it is estimated whether or not the cogging torque is within an allowable range.

請求項２の発明に係るコギングトルク検査方法は、ブラシレスモータ（４０）のコギングトルクが予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを検査するコギングトルク検査方法であって、検査対象のブラシレスモータ（４０）のロータ（４０Ｒ）に所定の回転数の回転動力を付与して回転させながら、その回転動力に対するブラシレスモータ（４０）からの負荷トルクを測定して周波数解析し、ブラシレスモータ（４０）のステータ（４０Ｓ）のスロット数と回転数とを乗じて求めた第１の周波数に対する第１のパワースペクトル（Ａｓ）と、ブラシレスモータ（４０）のロータ（４０Ｒ）の磁極数と回転数とを乗じて求めた第２の周波数に対する第２のパワースペクトル（Ａｒ）との比が、予め定められた基準値（Ｋ２）以下であるか否かに基づいて、コギングトルクが許容範囲内に収まっているか否かを推定するところに特徴を有する。 The cogging torque inspection method according to the invention of claim 2 is a cogging torque inspection method for inspecting whether or not the cogging torque of the brushless motor (40) is within a predetermined allowable range, and is a brushless to be inspected. While applying a rotational power of a predetermined rotational speed to the rotor (40R) of the motor (40) and rotating it, the load torque from the brushless motor (40) with respect to the rotational power is measured and subjected to frequency analysis, and the brushless motor (40 ), The first power spectrum (As) with respect to the first frequency obtained by multiplying the number of slots of the stator (40S) and the number of rotations, the number of magnetic poles and the number of rotations of the rotor (40R) of the brushless motor (40), The ratio of the second power spectrum (Ar) to the second frequency obtained by multiplying by is equal to or less than a predetermined reference value (K2). Based on whether, having characterized in that to estimate whether the cogging torque falls within the allowable range.

請求項３の発明に係る電動パワーステアリング装置の製造方法は、請求項１又は２のコギングトルク検査方法を行い、コギングトルクが許容範囲内に収まっていたと推定されたブラシレスモータ（４０）を合格品とする一方、コギングトルクが許容範囲内に収まっていなかったと推定されたブラシレスモータ（４０）を不合格品とし、合格品のブラシレスモータ（４０）を電動パワーステアリング装置に駆動源として組み付けるところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electric power steering apparatus, wherein the cogging torque inspection method according to the first or second aspect is performed, and the brushless motor (40) estimated that the cogging torque is within an allowable range is passed. On the other hand, the brushless motor (40) estimated that the cogging torque was not within the allowable range was rejected, and the acceptable brushless motor (40) was assembled as a drive source in the electric power steering device. Have

本願発明者は、検査対象のブラシレスモータを低速回転させてコギングトルクの異常を検査しただけで、ブラシレスモータを高速回転させた際に出現し得る異常の有無を推定する方法を鋭意研究した結果、以下の結論を導き出した。 The inventor of the present application, as a result of earnestly researching a method for estimating the presence or absence of an abnormality that can appear when the brushless motor is rotated at a high speed, just by examining the abnormality of the cogging torque by rotating the brushless motor to be inspected at a low speed, The following conclusions were drawn.

即ち、ブラシレスモータのコギングトルクは、ロータの磁極としての永久磁石が、ステータの磁極を吸引する力に起因して発生するため、コギングトルクを周波数解析して求めた周波数−パワースペクトル線図には、ステータのスロット数と回転数とを乗じて求めた第１の周波数と、ロータの磁極数と回転数とを乗じて求めた第２の周波数と、それら第１と第２の各周波数を整数倍した第３，第４・・の周波数とに対して、それぞれパワースペクトルの山が出現する。そして、ブラシレスモータの回転数の高低により、第２の周波数に係るパワースペクトルの値（前記山のピーク値）は比較的変化せず、第１の周波数に係るパワースペクトルの値は比較的大きく変化することが分かった。その理由は、ロータの磁極を構成する複数の永久磁石の磁力のアンバランスにより、ステータの各磁極を構成する電磁コイルに、ロータの回転数に応じた大きさの循環電流が流れる為と考えられる。 That is, the cogging torque of the brushless motor is generated due to the force that the permanent magnet as the magnetic pole of the rotor attracts the magnetic pole of the stator, so the frequency-power spectrum diagram obtained by frequency analysis of the cogging torque shows The first frequency obtained by multiplying the number of slots and the number of rotations of the stator, the second frequency obtained by multiplying the number of magnetic poles and the number of rotations of the rotor, and the first and second frequencies are integers. A peak of the power spectrum appears for each of the multiplied third, fourth,... Frequencies. Then, the value of the power spectrum related to the second frequency (the peak value of the mountain) does not change relatively, and the value of the power spectrum related to the first frequency changes relatively greatly due to the rotational speed of the brushless motor. I found out that The reason is considered to be that a circulating current having a magnitude corresponding to the number of rotations of the rotor flows through the electromagnetic coil constituting each magnetic pole of the stator due to the unbalance of the magnetic forces of the plurality of permanent magnets constituting the magnetic pole of the rotor. .

そして、本願発明者は、上記現象を利用して、請求項１〜３の発明を完成するに至った。即ち、請求項１のコギングトルク検査方法では、ブラシレスモータのステータのスロット数と回転数とを乗じて求めた周波数に対するパワースペクトルが、予め定められた基準値以下であるか否かに基づいて、コギングトルクが許容範囲内に収まっているか否かを推定し、請求項２のコギングトルク検査方法では、ブラシレスモータのステータのスロット数と回転数とを乗じて求めた第１の周波数に対する第１のパワースペクトルと、ブラシレスモータのロータの磁極数と回転数とを乗じて求めた第２の周波数に対する第２のパワースペクトルとの比が、予め定められた基準値以下であるか否かに基づいて、コギングトルクが許容範囲内に収まっているか否かを推定する。 And this inventor came to complete invention of Claims 1-3 using the said phenomenon. That is, in the cogging torque inspection method of claim 1, based on whether or not the power spectrum for the frequency obtained by multiplying the number of slots and the number of rotations of the stator of the brushless motor is equal to or less than a predetermined reference value, Whether the cogging torque is within an allowable range is estimated, and in the cogging torque inspection method according to claim 2, the first frequency with respect to the first frequency obtained by multiplying the number of slots and the number of rotations of the stator of the brushless motor is calculated. Based on whether the ratio of the power spectrum and the second power spectrum to the second frequency obtained by multiplying the number of magnetic poles and the number of rotations of the brushless motor rotor is equal to or less than a predetermined reference value. Then, it is estimated whether or not the cogging torque is within the allowable range.

このように請求項１及び２のコギングトルク検査方法では、低速回転時と高速回転時とに分けて測定を行う必要がなくなるので、従来に比べて迅速かつ容易にコギングトルクの異常検査を行うことができる。 As described above, in the cogging torque inspection method according to claims 1 and 2, since it is not necessary to perform the measurement separately at the time of low speed rotation and at the time of high speed rotation, the abnormality inspection of the cogging torque can be performed quickly and easily compared with the conventional method. Can do.

また、請求項３の電動パワーステアリング装置の製造方法では、請求項１又は２のコギングトルク検査方法を行い、コギングトルクが許容範囲内に収まっていたと推定されたブラシレスモータの合格品を電動パワーステアリング装置に駆動源として組み付けるので、検査工程の作業時間を減らすことができる。これにより、電動パワーステアリング装置の製造コストを抑えることができる。また、コギングトルクが許容範囲内に収まっていない不合格品を排除して、操舵フィーリングを向上させることが可能になる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an electric power steering apparatus, wherein the cogging torque inspection method according to the first or second aspect is performed, and an acceptable product of the brushless motor that is estimated that the cogging torque is within an allowable range is obtained. Since it is assembled as a drive source in the apparatus, the work time of the inspection process can be reduced. Thereby, the manufacturing cost of the electric power steering apparatus can be suppressed. Further, it is possible to improve the steering feeling by eliminating rejected products whose cogging torque is not within the allowable range.

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本実施形態のコギングトルク検査方法の検査対象となる量産品のモータ４０（以下、「被検査モータ４０」という）の断面図が示されている。この被検査モータ４０は、ブラシレスの直流モータであり、ステータ４０Ｓの内周面に、例えば１２個のティース４０Ｔを備えられ、それらティース４０Ｔ，４０Ｔ同士の間の溝がスロット４０Ｖになっている。即ち、被検査モータ４０のスロット数は「１２」になっている。そして、それら各ティース４０Ｔに電磁コイル４０Ｃが巻回されている。 [First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a mass-produced motor 40 (hereinafter referred to as “inspected motor 40”) to be inspected by the cogging torque inspection method of the present embodiment. The motor 40 to be inspected is a brushless DC motor, and is provided with, for example, twelve teeth 40T on the inner peripheral surface of the stator 40S, and a groove between the teeth 40T and 40T is a slot 40V. That is, the number of slots of the motor 40 to be inspected is “12”. An electromagnetic coil 40C is wound around each of the teeth 40T.

また、被検査モータ４０のロータ４０Ｒは、円柱状のロータヨーク４０Ｙの中心にロータシャフト４０Ａが貫通した構造をなし、ロータヨーク４０Ｙがステータ４０Ｓに覆われ、ロータシャフト４０Ａがステータ４０Ｓの一端面から外部に突出している（図３参照）。そして、ロータヨーク４０Ｙの外周面に均等配置された例えば８個の永久磁石４０Ｍにより８極の磁極が構成されている。また、永久磁石４０Ｍは、ロータ４０Ｒの径方向に磁束が貫通するように着磁され、隣り合った永久磁石４０Ｍ同士の間で磁束の向きが内向きと外向きとで異なるように配置されている。 Further, the rotor 40R of the motor 40 to be inspected has a structure in which the rotor shaft 40A passes through the center of the cylindrical rotor yoke 40Y, the rotor yoke 40Y is covered with the stator 40S, and the rotor shaft 40A is exposed from one end surface of the stator 40S to the outside. It protrudes (see FIG. 3). Then, for example, eight permanent magnets 40M arranged uniformly on the outer peripheral surface of the rotor yoke 40Y constitute eight magnetic poles. Further, the permanent magnet 40M is magnetized so that the magnetic flux penetrates in the radial direction of the rotor 40R, and is arranged so that the direction of the magnetic flux is different between the inward and outward directions between the adjacent permanent magnets 40M. Yes.

図２には、磁性体４０Ｎを着磁して永久磁石４０Ｍにするための着磁装置５０が示されている。この着磁装置５０には、上下方向で対向した保持壁５１Ａ，５１Ｂが備えられ、それら保持壁５１Ａ，５１Ｂの対向面にはロータシャフト４０Ａを挿入するための保持孔５０Ａ，５０Ａが備えられている。また、下側の保持壁５１Ｂには、保持孔５０Ａを中心にした円上に８つの電磁コイル５２（図２では２つの電磁コイル５２のみが示されている）が均等配置されている。 FIG. 2 shows a magnetizing device 50 for magnetizing the magnetic body 40N into a permanent magnet 40M. The magnetizing device 50 is provided with holding walls 51A and 51B opposed in the vertical direction, and holding holes 50A and 50A for inserting the rotor shaft 40A are provided on opposing surfaces of the holding walls 51A and 51B. Yes. Further, on the lower holding wall 51B, eight electromagnetic coils 52 (only two electromagnetic coils 52 are shown in FIG. 2) are equally arranged on a circle centered on the holding hole 50A.

ロータ４０Ｒは、ロータヨーク４０Ｙに８つの磁性体４０Ｎが固定された状態で、着磁装置５０にセットされる。即ち、ロータシャフト４０Ａの両端部を各保持孔５０Ａに挿入して、両保持壁５１Ａ，５１Ｂの間にロータ４０Ｒが保持される。この状態で電磁コイル５２を励磁し、それら各電磁コイル５２からの磁束を受けて各磁性体４０Ｎが着磁し、永久磁石４０Ｍになる。 The rotor 40R is set on the magnetizing device 50 in a state where eight magnetic bodies 40N are fixed to the rotor yoke 40Y. That is, both ends of the rotor shaft 40A are inserted into the holding holes 50A, and the rotor 40R is held between the holding walls 51A and 51B. In this state, the electromagnetic coils 52 are excited, the magnetic bodies 40N are magnetized by receiving magnetic fluxes from the respective electromagnetic coils 52, and become permanent magnets 40M.

ここで、図２に強調して示したように、保持孔５０Ａの中心からロータシャフト４０Ａがずれた状態で着磁が行われると、ロータ４０Ｒにおける複数の永久磁石４０Ｍの磁力がアンバランスになる。そして、ロータ４０Ｒを回転させた際に、ステータ４０Ｓの電磁コイル４０Ｃに循環電流が流れる原因になる。 Here, as emphasized in FIG. 2, when magnetization is performed in a state where the rotor shaft 40A is displaced from the center of the holding hole 50A, the magnetic forces of the plurality of permanent magnets 40M in the rotor 40R become unbalanced. . When the rotor 40R is rotated, a circulating current flows through the electromagnetic coil 40C of the stator 40S.

図３には、本実施形態のコギングトルク検査方法を行うためのコギングトルク検査装置１０が示されている。このコギングトルク検査装置１０には、平板状のベース部１１が備えられ、そのベース部１１から第１と第２のモータ取付壁１２，１３が起立して対峙している。それら第１及び第２のモータ取付壁１２，１３には、例えばモータ嵌合孔１４がそれぞれ貫通形成されている。そして、第１のモータ取付壁１２のモータ嵌合孔１４に、検査駆動源用モータ２０の端部が嵌合して心出しされた状態に固定されている。また、その検査駆動源用モータ２０のロータシャフト２０Ａは、第１のモータ取付壁１２から第２のモータ取付壁１３に向けて突出した状態になっている。 FIG. 3 shows a cogging torque inspection apparatus 10 for performing the cogging torque inspection method of the present embodiment. The cogging torque inspection apparatus 10 is provided with a flat base portion 11 from which first and second motor mounting walls 12 and 13 stand up and face each other. For example, a motor fitting hole 14 is formed through each of the first and second motor mounting walls 12 and 13. The end of the inspection drive source motor 20 is fitted into the motor fitting hole 14 of the first motor mounting wall 12 and fixed in a centered state. Further, the rotor shaft 20 A of the inspection drive source motor 20 protrudes from the first motor mounting wall 12 toward the second motor mounting wall 13.

第２のモータ取付壁１３には、上記した量産品の被検査モータ４０が順次交換して取り付けられる。その被検査モータ４０は、第２のモータ取付壁１３のモータ嵌合孔１４に端部を嵌合して心出しされかつ、ロータシャフト４０Ａが第２のモータ取付壁１３から第１のモータ取付壁１２に向けて突出した状態に固定される。これにより、検査駆動源用モータ２０と被検査モータ４０とが同軸上に配置される。 The mass-produced motor 40 to be inspected is sequentially replaced and attached to the second motor mounting wall 13. The motor 40 to be inspected is centered by fitting its end into the motor fitting hole 14 of the second motor mounting wall 13, and the rotor shaft 40 A is attached to the first motor mounting wall 13 from the second motor mounting wall 13. It is fixed in a state protruding toward the wall 12. Thereby, the inspection drive source motor 20 and the inspected motor 40 are arranged on the same axis.

第１と第２のモータ取付壁１２，１３の間には、トルクセンサ１５が設けられている。トルクセンサ１５はトーションバー１６を回転可能に備え、そのトーションバー１６の両端部がカップリング１９Ａ，１９Ｂにて検査駆動源用モータ２０のロータシャフト２０Ａと被検査モータ４０のロータシャフト４０Ａとに連結されている。また、トルクセンサ１５には、トーションバー１６の両端部の回転位置を検出するための１対のレゾルバ１７，１７と、それらレゾルバ１７，１７の検出信号を処理する信号処理装置１８とが備えられている。そして、信号処理装置１８がトーションバー１６の両端部の回転位置のズレを両レゾルバ１７，１７の検出結果から求めて、そのズレ量からトーションバー１６が受けている負荷トルクを演算する。 A torque sensor 15 is provided between the first and second motor mounting walls 12 and 13. The torque sensor 15 includes a torsion bar 16 that is rotatable, and both ends of the torsion bar 16 are coupled to the rotor shaft 20A of the inspection drive source motor 20 and the rotor shaft 40A of the motor 40 to be inspected by couplings 19A and 19B. Has been. Further, the torque sensor 15 is provided with a pair of resolvers 17 and 17 for detecting the rotational positions of both ends of the torsion bar 16 and a signal processing device 18 for processing detection signals of the resolvers 17 and 17. ing. Then, the signal processing device 18 obtains the deviation of the rotational positions of both ends of the torsion bar 16 from the detection results of both resolvers 17 and 17, and calculates the load torque received by the torsion bar 16 from the deviation amount.

コギングトルク検査装置１０に備えたコントローラ２３には、検査駆動源用モータ２０の駆動制御回路が含まれている。そして、コントローラ２３は、検査駆動源用モータ２０が有する回転位置検出センサ２１の検出結果を取り込んで検査駆動源用モータ２０を一定の回転数（例えば、３０［ｒｐｍ］）で回転するように駆動制御すると共に、その回転数で回転している間に、トルクセンサ１５が検出した負荷トルクをバッファリングする。また、このコントローラ２３には、周波数解析の機能が備えられており、バッファリングされている負荷トルクを周波数解析することができる。さらに、コントローラ２３には、コギングトルク異常の判定機能が備えられており、前記周波数解析を行った解析データのうち、被検査モータ４０のステータ４０Ｓのスロット数と回転数とを乗じて求めた周波数に対するパワースペクトルＡｓが、予め定められた基準値Ｋ１より大きいか否かを判定する。 The controller 23 provided in the cogging torque inspection apparatus 10 includes a drive control circuit for the inspection drive source motor 20. Then, the controller 23 takes in the detection result of the rotational position detection sensor 21 of the inspection drive source motor 20 and drives the inspection drive source motor 20 to rotate at a constant rotational speed (for example, 30 [rpm]). While controlling, the load torque detected by the torque sensor 15 is buffered while rotating at the rotation speed. Further, the controller 23 has a function of frequency analysis, and the frequency analysis of the buffered load torque can be performed. Further, the controller 23 has a function of determining a cogging torque abnormality, and the frequency obtained by multiplying the number of slots and the number of rotations of the stator 40S of the motor 40 to be inspected from the analysis data obtained by performing the frequency analysis. It is determined whether or not the power spectrum As with respect to is larger than a predetermined reference value K1.

具体的には、本実施形態では、上記したように被検査モータ４０のステータ４０Ｓのスロット数は１２であり、回転数は３０［ｒｐｍ］（＝１８００［ｒｐｓ］）であるから、２１６００（＝１２×１８００）［Ｈｚ］の周波数に対するパワースペクトルＡｓ（図６参照）を求める。 Specifically, in the present embodiment, as described above, the number of slots of the stator 40S of the motor 40 to be inspected is 12, and the rotational speed is 30 [rpm] (= 1800 [rps]), so 21600 (= 12 × 1800) [Hz] The power spectrum As (see FIG. 6) for the frequency is obtained.

また、基準値Ｋ１は以下のようにして設定されている。即ち、被検査モータ４０と同じ構造のモータを、比較的低速の回転数（例えば、３０［ｒｐｍ］）と、比較的高速の回転数（例えば、６００［ｒｐｍ］）とで回転させ、それぞれの場合のコギングトルクを測定し、それら両場合のコギングトルクが、予め定められた許容範囲内に入っていたときに、そのモータをマスターモータにする。そして、上記したコギングトルク検査装置１０にマスターモータを取り付けて、量産品の被検査モータ４０と同様の方法で、２１６００［Ｈｚ］の周波数に対するパワースペクトルＡｓ１（図６参照）を求め、そのパワースペクトルＡｓ１に所定の許容値αを加えた値が基準値Ｋ１として設定されている。 The reference value K1 is set as follows. That is, a motor having the same structure as the motor 40 to be inspected is rotated at a relatively low speed (for example, 30 [rpm]) and a relatively high speed (for example, 600 [rpm]). The cogging torque in the case is measured, and when the cogging torque in both cases is within a predetermined allowable range, the motor is made the master motor. Then, a master motor is attached to the cogging torque inspection apparatus 10 described above, and a power spectrum As1 (see FIG. 6) for a frequency of 21600 [Hz] is obtained in the same manner as the mass-produced motor 40 to be inspected. A value obtained by adding a predetermined allowable value α to As1 is set as the reference value K1.

コギングトルク検査装置１０の構成に関する説明は以上である。次に、上記コギングトルク検査装置１０を用いたコギングトルク異常検査方法及び電動パワーステアリング装置の製造方法について説明する。上記被検査モータ４０のコギングトルクを検査するには、被検査モータ４０をコギングトルク検査装置１０に取り付け、コントローラ２３の起動ボタン２３Ａ（図３参照）をオンする。すると、検査駆動源用モータ２０のロータシャフト２０Ａが一定の回転数（例えば、３０［ｒｐｍ］）で回転し、その回転数で回転している間に、トルクセンサ１５にて検出した負荷トルクがバッファリングされる（Ｓ１０）。 This completes the description of the configuration of the cogging torque inspection apparatus 10. Next, a cogging torque abnormality inspection method using the cogging torque inspection device 10 and a method for manufacturing an electric power steering device will be described. In order to inspect the cogging torque of the motor 40 to be inspected, the motor 40 to be inspected is attached to the cogging torque inspection apparatus 10, and the start button 23A (see FIG. 3) of the controller 23 is turned on. Then, the rotor shaft 20A of the inspection drive source motor 20 rotates at a constant rotation number (for example, 30 [rpm]), and the load torque detected by the torque sensor 15 is rotated while rotating at that rotation number. Buffered (S10).

次いで、コントローラ２３に備えた解析ボタン２３Ｂ（図３参照）を操作する。すると、バッファリングされていた負荷トルクが周波数解析され（Ｓ１１）、その解析結果がコントローラ２３に備えたモニタ２３Ｍ（図３参照）に表示される。具体的には、図５（Ａ）に示した時間−負荷トルク線図Ｇ１と、図５（Ｂ）に示した周波数−パワースペクトル線図Ｇ２とがモニタ２３Ｍに併せて表示される。ここで、図５（Ａ）の時間−負荷トルク線図Ｇ１において、周期的に変化する負荷トルクの変動値がコギングトルクに相当する。また、そのコギングトルクを周波数解析した図５（Ｂ）の周波数−パワースペクトル線図Ｇ２には、ステータ４０Ｓのスロット数（本実施形態では「１２」）に係る第１の周波数（２１６００［Ｈｚ］）に対応した第１のパワースペクトルの山（図５（Ｂ）のＺ１）と、ロータ４０Ｒの磁極数（本実施形態では「８」）に係る第２の周波数（１４４００［Ｈｚ］）に対応した第２のパワースペクトルの山（図５（Ｂ）のＺ２）と、第１及び第２の各周波数を整数倍した第３，第４・・・の周波数に対応したパワースペクトルの山（図５（Ｂ）のＺ１１，Ｚ１２，・・・）とが出現する。 Next, the analysis button 23B (see FIG. 3) provided in the controller 23 is operated. Then, the buffered load torque is subjected to frequency analysis (S11), and the analysis result is displayed on a monitor 23M (see FIG. 3) provided in the controller 23. Specifically, the time-load torque diagram G1 shown in FIG. 5 (A) and the frequency-power spectrum diagram G2 shown in FIG. 5 (B) are displayed together on the monitor 23M. Here, in the time-load torque diagram G1 of FIG. 5A, the fluctuation value of the load torque that periodically changes corresponds to the cogging torque. Further, in the frequency-power spectrum diagram G2 of FIG. 5B in which the cogging torque is frequency-analyzed, the first frequency (21600 [Hz]) related to the number of slots of the stator 40S (“12” in the present embodiment) is shown. ) Corresponding to the first frequency spectrum peak (Z1 in FIG. 5B) and the second frequency (14400 [Hz]) related to the number of magnetic poles of the rotor 40R (“8” in this embodiment). The second power spectrum peak (Z2 in FIG. 5B) and the power spectrum peak corresponding to the third, fourth,... 5 (B) Z11, Z12,...

なお、図５（Ｃ）には、上記したマスターモータを負荷トルクを周波数解析して求めた周波数−パワースペクトル線図Ｇ３が示されている。また、図６には、マスターモータの周波数−パワースペクトル線図Ｇ３と、被検査モータ４０の周波数−パワースペクトル線図Ｇ２とが重ねて示されている。 FIG. 5C shows a frequency-power spectrum diagram G3 obtained by analyzing the load torque of the master motor described above by frequency analysis. Further, in FIG. 6, a frequency-power spectrum diagram G3 of the master motor and a frequency-power spectrum diagram G2 of the motor 40 to be inspected are overlapped.

次いで、コントローラ２３に備えた判定ボタン２３Ｃ（図３参照）を操作する。すると、第１の周波数に対応した第１のパワースペクトルの値「Ａｓ」（図５（Ｂ）のＺ１で示した山のピーク値）が求められる（Ｓ１２）。そして、その第１のパワースペクトルＡｓが、コントローラ２３に設定されている基準値Ｋ１より大きいかい否かが判別され（Ｓ１３）、第１のパワースペクトルＡｓが基準値Ｋ１より大きかった場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、モニタ２３Ｍに「不合格品」である旨が表示され、第１のパワースペクトルＡｓが基準値Ｋ１以下であった場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、モニタ２３Ｍに「合格品」である旨が表示される。 Next, the determination button 23C (see FIG. 3) provided in the controller 23 is operated. Then, the value “As” of the first power spectrum corresponding to the first frequency (the peak value of the peak indicated by Z1 in FIG. 5B) is obtained (S12). Then, it is determined whether or not the first power spectrum As is larger than the reference value K1 set in the controller 23 (S13), and when the first power spectrum As is larger than the reference value K1 ( S13: YES) When the monitor 23M indicates that the product is “failed product” and the first power spectrum As is less than or equal to the reference value K1 (S13: NO), the monitor 23M displays “passed product”. Is displayed.

次いで、被検査モータ４０をコギングトルク検査装置１０から取り外し、その被検査モータ４０が不合格品であった場合には排除し（Ｓ１５）、合格品の被検査モータ４０のみを後工程に配送する（Ｓ１４）。そして、次の被検査モータ４０をコギングトルク検査装置１０に取り付けて、同じ手順で検査を繰り返す。また、合格品として後工程に配送された被検査モータ４０は、図示しない電動パワーステアリング装置の駆動源として組み付けられる。 Next, the motor 40 to be inspected is removed from the cogging torque inspection apparatus 10, and if the motor 40 to be inspected is an unacceptable product, it is eliminated (S15), and only the to-be-inspected motor 40 is delivered to the subsequent process. (S14). Then, the next motor 40 to be inspected is attached to the cogging torque inspection apparatus 10, and the inspection is repeated in the same procedure. Further, the motor 40 to be inspected delivered to the subsequent process as an acceptable product is assembled as a drive source of an electric power steering device (not shown).

このように、本実施形態のコギングトルク検査方法では、低速回転時と高速回転時とに分けて測定を行う必要がなくなり、従来に比べて迅速かつ容易にコギングトルクの異常検査を行うことができる。また、本実施形態の電動パワーステアリング装置の製造方法では、上記したコギングトルク検査方法を行い、コギングトルクが許容範囲内に収まっていたと推定されたブラシレスモータの合格品を電動パワーステアリング装置に駆動源として組み付けるので、検査工程の作業時間を減らすことができる。これにより、電動パワーステアリング装置の製造コストを抑えることができる。また、コギングトルクが許容範囲内に収まっていない不合格品を排除して、操舵フィーリングを向上させることが可能になる。 As described above, in the cogging torque inspection method according to the present embodiment, it is not necessary to perform the measurement separately at the time of low speed rotation and at the time of high speed rotation, and the abnormality inspection of the cogging torque can be performed quickly and easily compared to the conventional case. . Further, in the method for manufacturing the electric power steering apparatus according to the present embodiment, the above-described cogging torque inspection method is performed, and an acceptable product of the brushless motor estimated that the cogging torque is within the allowable range is supplied to the electric power steering apparatus as a drive source. As a result, it is possible to reduce the work time of the inspection process. Thereby, the manufacturing cost of the electric power steering apparatus can be suppressed. Further, it is possible to improve the steering feeling by eliminating rejected products whose cogging torque is not within the allowable range.

［第２実施形態］
本実施形態は、図７に示されており、同図における「Ｓ２０」、「Ｓ２１」で示した処理のみが第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態では、前記第１実施形態で説明したコントローラ２３の判定ボタン２３Ｃ（図３参照）を操作すると、被検査モータ４０における周波数解析のデータのうち前記第１の周波数に対する第１のパワースペクトルＡｓ（図６参照）が求められ（図７のＳ１２）、その後、前記第２の周波数に対する第２のパワースペクトルＡｒ（図６参照）が求められる（図７のＳ２０）。そして、それら第１と第２のパワースペクトルの比（＝Ａｓ／Ａｒ）が、予め定められた基準値Ｋ２より大きいか否かが判定される（Ｓ２１）。 [Second Embodiment]
This embodiment is shown in FIG. 7, and only the processes indicated by “S20” and “S21” in FIG. 7 are different from those of the first embodiment. That is, in the present embodiment, when the determination button 23C (see FIG. 3) of the controller 23 described in the first embodiment is operated, the first frequency corresponding to the first frequency in the frequency analysis data in the motor 40 to be inspected. A power spectrum As (see FIG. 6) is obtained (S12 in FIG. 7), and then a second power spectrum Ar (see FIG. 6) for the second frequency is obtained (S20 in FIG. 7). Then, it is determined whether the ratio between the first and second power spectra (= As / Ar) is larger than a predetermined reference value K2 (S21).

ここで、基準値Ｋ２は以下のようにして設定されている。即ち、上記したコギングトルク検査装置１０に上記マスターモータを取り付けて、量産品の被検査モータ４０と同様の方法で、第１のパワースペクトルＡｓ１と第２のパワースペクトルＡｒ１とを求め、それら第１と第２のパワースペクトルの比（＝Ａｓ１／Ａｒ１）が基準値Ｋ２として設定されている。 Here, the reference value K2 is set as follows. That is, the master motor is attached to the cogging torque inspection apparatus 10 described above, and the first power spectrum As1 and the second power spectrum Ar1 are obtained in the same manner as the mass-produced motor 40 to be inspected. And the ratio of the second power spectrum (= As1 / Ar1) is set as the reference value K2.

上記以外の構成は、第１実施形態と同じである。この本実施形態のコギングトルク検査方法によっても、第１実施形態と同様に作用効果を奏する。 Other configurations are the same as those in the first embodiment. The cogging torque inspection method of this embodiment also has the same effects as the first embodiment.

［第３実施形態］
本実施形態は、図８に示されており、同図における「Ｓ２２」、「Ｓ２３」で示した処理のみが第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態では、前記第１実施形態で説明したコントローラ２３の解析ボタン２３Ｂ（図３参照）を操作すると、図５（Ａ）に示した時間−負荷トルク線図Ｇ１における負荷トルクの周期変動の振幅値がコギングトルクＴｃとして求められる（Ｓ２２）。そして、そのコギングトルクＴｃが、予め定められた基準値Ｋ３より大きいか否かが判別され（Ｓ２３）、コギングトルクＴｃが基準値Ｋ３より大きかった場合には、モニタ２３Ｍ（図３参照）に「不合格品」である旨の表示が行われる一方、コギングトルクＴｃが基準値Ｋ３以下であった場合には、モニタ２３Ｍに「合格品」である旨の表示が行われる。そして、作業者は不合格品を排除し、合格品に対してのみ前記第１実施形態で説明した周波数解析以降の処理を行う。 [Third Embodiment]
This embodiment is shown in FIG. 8, and only the processes indicated by “S22” and “S23” in the figure are different from those of the first embodiment. That is, in this embodiment, when the analysis button 23B (see FIG. 3) of the controller 23 described in the first embodiment is operated, the load torque cycle in the time-load torque diagram G1 shown in FIG. The amplitude value of the fluctuation is obtained as the cogging torque Tc (S22). Then, it is determined whether or not the cogging torque Tc is larger than a predetermined reference value K3 (S23). If the cogging torque Tc is larger than the reference value K3, the monitor 23M (see FIG. 3) displays “ On the other hand, when the cogging torque Tc is equal to or less than the reference value K3, the display indicating “accepted product” is displayed on the monitor 23M. Then, the operator eliminates rejected products, and performs the processing after the frequency analysis described in the first embodiment only on the accepted products.

この本実施形態のコギングトルク検査方法によれば、第１実施形態のコギングトルク検査方法に比べて検査精度が向上する。
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 According to the cogging torque inspection method of this embodiment, the inspection accuracy is improved as compared with the cogging torque inspection method of the first embodiment.
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.

（１）前記第１〜第３の実施形態の被検査モータ４０は、ステータ４０Ｓのスロット数が「１２」、ロータ４０Ｒの磁極数が「８」であったが、それらの数は「１２」，「８」に限定されるものではない。 (1) In the motor 40 to be inspected of the first to third embodiments, the number of slots of the stator 40S is “12” and the number of magnetic poles of the rotor 40R is “8”, but the number is “12”. , “8”.

（２）前記第１〜第３の実施形態の被検査モータ４０は、負荷トルクを検出する際の回転数が３０［ｒｐｍ］であったが、その回転数は３０［ｒｐｍ］に限定されるものではない。 (2) The inspected motor 40 of the first to third embodiments has a rotational speed of 30 [rpm] when detecting the load torque, but the rotational speed is limited to 30 [rpm]. It is not a thing.

本発明の第１実施形態に係る被検査モータの断面図Sectional drawing of the to-be-inspected motor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 被検査モータにおけるロータ製造用の着磁装置の断面図Cross-sectional view of a magnetizing device for manufacturing a rotor in a motor to be inspected コギングトルク異常検査装置の断面図Cross section of cogging torque abnormality inspection device コギングトルク異常検査方法の手順を示したフローチャートFlow chart showing the procedure of the cogging torque abnormality inspection method （Ａ）負荷トルクの変動を示したグラフ、（Ｂ）被検査モータの負荷トルクを周波数解析した周波数−パワースペクトル線図、（Ｃ）マスターモータの負荷トルクを周波数解析した周波数−パワースペクトル線図(A) Graph showing variation in load torque, (B) Frequency-power spectrum diagram obtained by frequency analysis of load torque of motor under test, (C) Frequency-power spectrum diagram obtained by frequency analysis of load torque of master motor. 被検査モータの負荷トルクを周波数解析した周波数−パワースペクトル線図とマスターモータの負荷トルクを周波数解析した周波数−パワースペクトル線図とを重ねた線図A frequency-power spectrum diagram obtained by frequency analysis of the load torque of the inspected motor and a frequency-power spectrum diagram obtained by frequency analysis of the load torque of the master motor. 第２実施形態のコギングトルク異常検査方法の手順を示したフローチャートThe flowchart which showed the procedure of the cogging torque abnormality inspection method of 2nd Embodiment. 第３実施形態のコギングトルク異常検査方法の手順を示したフローチャートThe flowchart which showed the procedure of the cogging torque abnormality inspection method of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０コギングトルク検査装置
４０被検査モータ（ブラシレスモータ）
４０Ｃ電磁コイル
４０Ｍ永久磁石
４０Ｒロータ
４０Ｓステータ
Ａｒ第２のパワースペクトル
Ａｓ第１のパワースペクトル
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３基準値
Ｔｃコギングトルク 10 Cogging torque inspection device 40 Inspected motor (brushless motor)
40C Electromagnetic coil 40M Permanent magnet 40R Rotor 40S Stator Ar Second power spectrum As First power spectrum K1, K2, K3 Reference value Tc Cogging torque

Claims

ブラシレスモータのコギングトルクが予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを検査するコギングトルク検査方法あって、
検査対象のブラシレスモータのロータに所定の回転数の回転動力を付与して回転させながら、その回転動力に対する前記ブラシレスモータからの負荷トルクを測定して周波数解析し、
前記ブラシレスモータのステータのスロット数と前記回転数とを乗じて求めた周波数に対するパワースペクトルが、予め定められた基準値以下であるか否かに基づいて、前記コギングトルクが前記許容範囲内に収まっているか否かを推定することを特徴とするコギングトルク検査方法。 There is a cogging torque inspection method for inspecting whether the cogging torque of the brushless motor is within a predetermined allowable range,
While applying the rotational power of a predetermined rotational speed to the rotor of the brushless motor to be inspected and rotating it, the load torque from the brushless motor with respect to the rotational power is measured and frequency analysis is performed,
The cogging torque falls within the allowable range based on whether a power spectrum with respect to the frequency obtained by multiplying the number of slots of the stator of the brushless motor by the number of rotations is equal to or less than a predetermined reference value. A cogging torque inspection method characterized by estimating whether or not

ブラシレスモータのコギングトルクが予め定められた許容範囲内に収まっているか否かを検査するコギングトルク検査方法あって、
検査対象のブラシレスモータのロータに所定の回転数の回転動力を付与して回転させながら、その回転動力に対する前記ブラシレスモータからの負荷トルクを測定して周波数解析し、
前記ブラシレスモータのステータのスロット数と前記回転数とを乗じて求めた第１の周波数に対する第１のパワースペクトルと、前記ブラシレスモータのロータの磁極数と前記回転数とを乗じて求めた第２の周波数に対する第２のパワースペクトルとの比が、予め定められた基準値以下であるか否かに基づいて、前記コギングトルクが前記許容範囲内に収まっているか否かを推定することを特徴とするコギングトルク検査方法。 There is a cogging torque inspection method for inspecting whether the cogging torque of the brushless motor is within a predetermined allowable range,
While applying the rotational power of a predetermined rotational speed to the rotor of the brushless motor to be inspected and rotating it, the load torque from the brushless motor with respect to the rotational power is measured and frequency analysis is performed,
A second power obtained by multiplying the first power spectrum for the first frequency obtained by multiplying the number of slots of the stator of the brushless motor and the rotational speed, the number of magnetic poles of the rotor of the brushless motor and the rotational speed. Estimating whether the cogging torque is within the allowable range based on whether the ratio of the frequency to the second power spectrum is equal to or less than a predetermined reference value. Cogging torque inspection method.

請求項１又は２のコギングトルク検査方法を行い、コギングトルクが前記許容範囲内に収まっていたと推定された前記ブラシレスモータを合格品とする一方、コギングトルクが前記許容範囲内に収まっていなかったと推定された前記ブラシレスモータを不合格品とし、前記合格品のブラシレスモータを電動パワーステアリング装置に駆動源として組み付けることを特徴とする電動パワーステアリング装置の製造方法。 The cogging torque inspection method according to claim 1 or 2 is performed, and the brushless motor that is estimated to be within the allowable range is regarded as an acceptable product, while the cogging torque is estimated not to be within the allowable range. A method of manufacturing an electric power steering apparatus, wherein the brushless motor is rejected, and the accepted brushless motor is assembled as a drive source in the electric power steering apparatus.