JP3252362B2 - Inspection method for rotating electric machine and its inspection device - Google Patents
Inspection method for rotating electric machine and its inspection deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、多相構造のロータとス
テータを具備し、少なくともロータに永久磁石、ステー
タに多相巻線を施した回転電機の検査方法及びその検査
装置に関し、特に、ステッピングモータの電気的特性と
機械的特性とを検査する検査方法及び検査装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a rotating electrical machine having a multi-phase rotor and a stator, at least a permanent magnet on the rotor and a multi-phase winding on the stator. The present invention relates to an inspection method and an inspection apparatus for inspecting an electric characteristic and a mechanical characteristic of a stepping motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ステッピングモータは、エレクトロメカ
ニカル機能部品として種々の電子機器に組み込まれて使
用されており、ＯＡ機器の発展と共に進歩を遂げてき
た。このステッピングモータは、パルス信号毎に巻線の
励磁電流を切り替えることにより磁気引力または磁気反
発力によって、一定回転角だけ回転歩進運動するもので
あり、パルスからトルクへの変換機である。2. Description of the Related Art A stepping motor is used as an electromechanical functional component incorporated in various electronic devices, and has progressed with the development of OA devices. This stepping motor is a pulse-to-torque converter that performs a rotational stepping motion by a fixed rotation angle by magnetic attraction or magnetic repulsion by switching an exciting current of a winding for each pulse signal.
【０００３】例えばＰＭ型パルスモータ（パーマネント
・マグネット型パルスモータ）において、最大静止トル
クと同期脱調トルクを増加させて、パルスモータの性能
を向上させるためには、ロータ磁極からステータ磁極の
コイルに鎖交する磁束Φｍを増加させなければならな
い。該磁束Φｍを増加させるためには、ａ、ロータの表
面磁束密度を大きくする。ｂ、ステータの磁極との対向
面積をでき得るだけ大きくする。ｃ、ロータとステータ
のエアギャップを極力小さくする。という対策が採られ
るが、これらの対策を採った場合、製造上どうしてもロ
ータとステータ間のギャップの大きさの不均一性、ステ
ータとロータの接触等の不具合が発生する。しかし、従
来これらの不都合な部分の検査は、手の触覚や聴覚等の
人間の感覚に頼ることが多い。ところがこのような人間
の感覚に頼って検査を行なった場合、１）検査結果に個
人差が生じて製品の品質の均一化が図れない、２）検査
の質を向上させるための教育に大きな投資が必要であ
る、３）極僅かなロータとステータの接触の判定が分か
りにくい、４）客観的な判定基準を設定することができ
ない、等多くの不都合が生じる。For example, in a PM type pulse motor (permanent magnet type pulse motor), in order to improve the performance of the pulse motor by increasing the maximum static torque and the synchronizing step-out torque, it is necessary to change a rotor magnetic pole from a stator magnetic pole coil. The interlinking magnetic flux Φm must be increased. In order to increase the magnetic flux Φm, a, the surface magnetic flux density of the rotor is increased. b, The area facing the magnetic poles of the stator is made as large as possible. c, reduce the air gap between the rotor and the stator as much as possible. However, when these measures are taken, problems such as non-uniformity of the size of the gap between the rotor and the stator, contact between the stator and the rotor, etc. are inevitable in manufacturing. However, conventionally, inspection of these inconvenient parts often relies on human sensation such as tactile sensation or hearing. However, when the inspection is performed by relying on the human senses, 1) individual differences occur in the inspection results and the product quality cannot be made uniform. 2) Large investment in education for improving the quality of the inspection. 3) It is difficult to determine the contact between the rotor and the stator, and 4) it is not possible to set an objective criterion.
【０００４】上記のように人間の感覚による検査の不都
合を避けるため、被測定物に外部センサを取り付け、こ
のセンサ出力によりパルスモータの良否を判定する方法
もある。しかしこの方法は高感度のセンサを使用しなけ
れば検査の実効が上がらない、センサの取り付け方法が
難しい、等など種々の問題がある。In order to avoid the inconvenience of the inspection due to human senses as described above, there is a method of attaching an external sensor to the object to be measured and judging the quality of the pulse motor based on the sensor output. However, this method has various problems, such as that the effectiveness of the inspection cannot be improved unless a high-sensitivity sensor is used, the method of mounting the sensor is difficult, and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な種々の問題点を解決しようとするものであり、その目
的は、ロータに永久磁石を持つ多相モータのロータとス
テータ間の特性異常を人間の感覚によることなく、ま
た、付加センサを用いることなく簡単に発見することが
できるような検査方法とその検査装置を得ることにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned various problems, and an object of the present invention is to provide a multi-phase motor having a permanent magnet in a rotor, and a characteristic between the rotor and the stator. It is an object of the present invention to provide an inspection method and an inspection apparatus capable of easily detecting an abnormality without human sense and without using an additional sensor.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述のような本発明の目
的を達成するために、本願の請求項１に係る発明では、
多相構造のロータとステータとを具備し、少なくともロ
ータに永久磁石、ステータに多相巻線を施した回転電機
の検査方法において、前記ステータの多相巻線のうち１
相分の巻線を残して、残る１相以上の巻線にロータ回転
駆動用の交流駆動電圧を印加（励磁）すると共に、最初
に初期回転付与装置にてロータを回転させ、前記初期回
転付与装置を切り離した後、ロータを自己回転させなが
ら、前記多相巻線の励磁していない相（コイル）に誘起
した交流電圧を分析してそれらの波高値から回転電機の
特性異常を検出することを特徴とする回転電機の検査方
法を提供する。本願の請求項２に係る発明では、請求項
１に係る発明に加えて、前記多相巻線の励磁していない
相（コイル）に誘起した交流電圧のうち、ロータ回転駆
動用の交流駆動電圧と同相の電圧波高値の大小から被測
定用回転電機のロータ磁石の着磁異常、ステータ巻線の
巻き数異常、ロータ磁石の取付位置異常、及びステータ
巻き線のレアーショートを検出することを特徴とする回
転電機の検査方法を提供する。本願の請求項３に係る発
明では、請求項１に係る発明に加えて、前記多相巻線の
励磁していない相（コイル）に誘起した交流電圧のう
ち、ロータ回転駆動用の交流駆動電圧とは異なる周波数
成分の電圧波高値の大小から被測定用回転電機のロータ
とステータとの異常を検出することを特徴とする回転電
機の検査方法を提供する。本願の請求項４に係る発明で
は、多相構造のロータとステータとを具備し、少なくと
もロータに永久磁石、ステータに多相巻線を施した回転
電機の検査装置において、前記多相巻線のうち１相分の
巻線を残して、残る１相以上の巻線にロータ回転駆動用
の交流駆動電圧を印加するモータ駆動部と、検査開始に
当たって初期駆動時のみロータに回転を与える初期回転
付与装置と、前記多相巻線の励磁していない相（コイ
ル）に誘起した交流電圧を分析する周波数解析手段と、
該周波数解析手段により解析された各周波数成分の波高
値の大小を判断して回転電機の異常を判定する異常判定
手段とを具備することを特徴とする回転電機の検査装置
を提供する。In order to achieve the above-mentioned object of the present invention, in the invention according to claim 1 of the present application,
In a method for inspecting a rotating electrical machine comprising a multi-phase rotor and a stator, wherein at least a rotor is provided with a permanent magnet and a stator is provided with a multi-phase winding, one of the multi-phase windings of the stator is provided.
An AC drive voltage for driving the rotation of the rotor is applied (excited) to the remaining one or more windings while leaving the windings for the phases, and the rotor is first rotated by the initial rotation applying device, and the initial rotation is applied. After disconnecting the device, analyzing the AC voltage induced in the non-excited phase (coil) of the multi-phase winding while detecting the self-rotation of the rotor, and detecting the characteristic abnormality of the rotating electric machine from the peak values thereof. And a method for inspecting a rotating electrical machine characterized by the following. In the invention according to claim 2 of the present application, in addition to the invention according to claim 1, of the AC voltages induced in the non-excited phase (coil) of the multi-phase winding, an AC drive voltage for driving the rotation of the rotor is included. It detects abnormal magnetization of the rotor magnet of the rotating electric machine to be measured, abnormal winding of the stator winding, abnormal mounting position of the rotor magnet, and rare short of the stator winding from the magnitude of the voltage peak value in phase with And a method for inspecting a rotating electric machine. In the invention according to claim 3 of the present application, in addition to the invention according to claim 1, of the AC voltages induced in the non-excited phase (coil) of the multi-phase winding, an AC drive voltage for driving the rotation of the rotor is included. A method for inspecting a rotating electrical machine, characterized by detecting an abnormality between a rotor and a stator of the rotating electrical machine to be measured from a magnitude of a voltage peak value of a frequency component different from that of the rotating electrical machine. In the invention according to claim 4 of the present application, in a rotating electrical machine inspection device including a multi-phase rotor and a stator, at least a permanent magnet on the rotor and a multi-phase winding on the stator, A motor drive unit for applying an AC drive voltage for rotating the rotor to one or more of the remaining windings while leaving one phase winding, and an initial rotation imparting rotation to the rotor only at the time of initial driving at the start of inspection A frequency analysis means for analyzing an AC voltage induced in a non-excited phase (coil) of the multi-phase winding;
An inspection apparatus for a rotating electrical machine, comprising: an abnormality determining unit configured to determine a magnitude of a peak value of each frequency component analyzed by the frequency analyzing unit to determine an abnormality of the rotating electrical machine.
【０００７】[0007]
【作用】本発明の回転電機の検査方法及びその検査装置
において、一番重要な確認項目は、ロータ部とステータ
部の接触及び当たりである。その際、多相モータを敢え
て欠相状態で運転させ、前記欠相コイル間に発生する誘
導電圧を周波数分析し、各周波数のレベルを測定するこ
とにより、ロータとステータ間の特性異常を検査する。
すなわち、前記欠相コイル間に発生する誘導電圧を周波
数分析し、各周波数のレベルを測定することにより、ロ
ータとステータ間の特性異常を検査する。すなわち、前
記欠相コイル間に発生する誘導電圧波形を周波数分析す
ることにより、コイル励磁周波数（各相コイルに実際に
印加される交番電圧の周波数をいう）をｆ0 （Ｈｚ）、
ロータの回転数をｎ（ｒｐｓ）、（ｆ0 〉ｎ）とした場
合、ｆ0 ±ｎ、ｆ0 ±２ｎ、ｆ0 ±３ｎ・・・の成分
は、各々、ロータ１回転に１回、２回、３回・・・・・
影響を及ぼす成分を示し、これらは”当たり”を想定し
た場合、ロータ１回転に１回の当たり、２回の当たり、
３回の当たり・・・に相当するので、これらｆ0 ±ｎ、
ｆ0 ±２ｎ、ｆ0 ±３ｎ・・・の成分の絶対値を測定
し、当たりとの相関を採っておくことによりレベル判定
することができる。勿論、着磁異常、エアギャップ異常
はｆ0 の絶対値の大・小によりチェックすることができ
る。In the method and the apparatus for inspecting a rotating electric machine according to the present invention, the most important items to be confirmed are contact and contact between the rotor and the stator. At that time, the multi-phase motor is intentionally operated in the open-phase state, the induced voltage generated between the open-phase coils is frequency-analyzed, and the level of each frequency is measured, thereby inspecting the characteristic abnormality between the rotor and the stator. .
That is, the induced voltage generated between the open-phase coils is subjected to frequency analysis, and the level of each frequency is measured, thereby inspecting the characteristic abnormality between the rotor and the stator. That is, by conducting a frequency analysis of the induced voltage waveform generated between the open-phase coils, the coil excitation frequency (referred to as the frequency of the alternating voltage actually applied to each phase coil) is represented by f 0 (Hz),
When the number of rotations of the rotor is n (rps), (f 0 > n), the components of f 0 ± n, f 0 ± 2n, f 0 ± 3n... 2 times, 3 times ...
Influence components are shown, these are one hit per one rotation of the rotor, two hits,
Since these are equivalent to three hits, these f 0 ± n,
The level can be determined by measuring the absolute values of the components f 0 ± 2n, f 0 ± 3n, and taking the correlation with the hit. Of course, magnetized abnormal, the air gap abnormality can be checked by the large and small of the absolute value of f 0.
【０００８】[0008]
【実施例】次に本発明の一実施例を、図面を用いて詳細
に説明する。図１は本発明にかかる回転電機の検査方法
を実施するための検査装置を示すブロック図である。図
１において、１は被測定モータであり、この実施例で
は、２相バイポーラ駆動のＰＭ型ステッピングモータで
ある。３はモータ励磁部であり、パルスモータを駆動す
るパルスを発生するパルス発信器から構成されており、
被測定モータのＡ相のＡ，Ａバー端子にのみパルスを印
加している。５は、前記被測定モータ１のＢ相出力電圧
を取り込んで、周波数分析し、各周波数の電圧値を演算
して表示する周波数解析装置であり、内部に前記多相磁
極のＢ相の磁極のコイルに誘起した交流電圧を分析する
周波数解析手段と、該周波数解析手段により解析された
各周波数成分の波高値の大小を判断して回転電機の異常
を判定する異常判定手段とが設けられている。なお、７
は被測定回転電機１のロータ１ａに初期回転力を付与す
る初期回転付与装置である。Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an inspection apparatus for implementing a method for inspecting a rotating electric machine according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a motor to be measured, which in this embodiment is a two-phase bipolar drive PM stepping motor. Reference numeral 3 denotes a motor excitation unit, which includes a pulse generator that generates a pulse for driving a pulse motor.
A pulse is applied only to the A and A bar terminals of the A phase of the motor to be measured. Numeral 5 is a frequency analysis device which takes in the B-phase output voltage of the motor 1 to be measured, analyzes the frequency, calculates and displays the voltage value of each frequency, and internally stores the B-phase magnetic pole of the multi-phase magnetic pole. Frequency analysis means for analyzing the AC voltage induced in the coil, and abnormality determination means for determining the magnitude of the peak value of each frequency component analyzed by the frequency analysis means to determine abnormality of the rotating electric machine are provided. . Note that 7
Is an initial rotation applying device for applying an initial rotational force to the rotor 1a of the rotating electric machine 1 to be measured.
【０００９】次に、本発明の実施例の動作を説明する。
まず、被測定モータとして、定格電圧５ボルト、２０ス
テップ、２相バイポーラ駆動のＰＭ型ステッピングモー
タを用いて説明する。被測定モータ１の通常使用パルス
レートは５００ｐｐｓ（基本周波数１２５Ｈｚ）である
ので、基本周波数１２５Ｈｚの矩形波が駆動パルスとし
てモータ励磁部３から被測定モータ１の励磁コイルにＡ
相のＡ，Ａバー端子を介して印加される。この駆動パル
スにより被測定モータ１のステータには、交番磁界（１
相のみであるので、回転磁界は形成されない）が形成さ
れるので、仮に被測定モータ１のロータ１ａに初期回転
付与装置７から回転力を与えると、トルクが働いた方向
にロータ１ａは一定速度で（５００ｐｐｓ／２０ｓｔｅ
ｐ＝２５ｒｐｓ）回転し続ける。万一、ロータが激しく
ステータに接触しており、一相励磁時のモータ発生トル
クより負荷（接触）トルクが大きい場合には、ロータは
回転せず、この場合には、明らかに被測定モータは不良
品であると判定できる。一相励磁時のモータ発生トルク
より負荷（モータ内部の損失）トルクが小さい場合に
は、ロータは回転する。永久磁石からなるロータが一定
速度（２５ｒｐｓ）で連続回転することによりＢ相の端
子Ｂ、Ｂバーには誘導電圧が発生する。本発明では、こ
の誘導電圧を周波数解析装置５により解析して、被測定
モータの良否を判定する。なお、上記実施例では、初期
回転付与装置７から初期回転力を付与しているが、回転
初期にモータ励磁部３から被測定モータ１のＡ相、Ｂ相
にパルスを印加して自己起動させた後、Ｂ相を切り離し
てこの相を周波数解析装置５に接続するように構成して
もよい。Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
First, a description will be given using a PM stepping motor of a rated voltage of 5 volts, 20 steps, and two-phase bipolar drive as a motor to be measured. Since the normal use pulse rate of the motor 1 to be measured is 500 pps (basic frequency 125 Hz), a rectangular wave having a fundamental frequency of 125 Hz is used as a drive pulse from the motor excitation unit 3 to the exciting coil of the motor 1 to be measured.
It is applied through the A, A bar terminals of the phase. This drive pulse causes the stator of the motor 1 to be measured to have an alternating magnetic field (1
(A rotating magnetic field is not formed because the phase is only a phase). Therefore, if a rotational force is applied to the rotor 1a of the motor 1 to be measured from the initial rotation imparting device 7, the rotor 1a rotates at a constant speed in the direction in which the torque is applied. In (500pps / 20ste
(p = 25 rps). If the rotor is in heavy contact with the stator and the load (contact) torque is larger than the motor-generated torque during one-phase excitation, the rotor will not rotate. It can be determined that the product is defective. If the load (loss inside the motor) torque is smaller than the motor-generated torque during one-phase excitation, the rotor rotates. When the rotor composed of the permanent magnet continuously rotates at a constant speed (25 rps), an induced voltage is generated at the terminals B and B of the B phase. In the present invention, the frequency of the induced voltage is analyzed by the frequency analysis device 5 to determine the quality of the motor to be measured. In the above-described embodiment, the initial rotational force is applied from the initial rotation applying device 7. However, in the initial stage of the rotation, the motor excitation unit 3 applies a pulse to the A phase and the B phase of the motor 1 to be measured so that the motor is self-started. After that, the phase B may be separated and this phase may be connected to the frequency analyzer 5.
【００１０】次に周波数解析装置５による前記誘導電圧
の解析について述べる。前記の被測定モータ１（ＰＭ型
ステッピングモータ）が欠相（１相）運転で脱調せずに
連続的に回転していると仮定すると、Ｂ相から出力され
る電圧の基本周波数と駆動パルスの基本周波数は等し
い。すなわち、本発明の実施例では、１２５Ｈｚとな
る。ここで、エアーギャップの磁束分布が位置に対して
正弦波状に変化する理想的状態を仮定すれば（実際は正
弦波ではなく、高調波を含んだ合成波形となる）、この
とき、Ｂ相に誘起される電圧ｅ0 は、 ｅ0 ＝Ｅｍ・ｓｉｎω0t・・・・・（１） 但し、ω0 ＝２πｆ0 ＝２π＊１２５＝２５０π（ｒａｄ／ｓ） と表現できる。Next, the analysis of the induced voltage by the frequency analyzer 5 will be described. Assuming that the motor to be measured 1 (PM type stepping motor) is continuously rotating without step-out in open-phase (single-phase) operation, the fundamental frequency of the voltage output from the B-phase and the driving pulse Are equal. That is, in the embodiment of the present invention, the frequency is 125 Hz. Here, assuming an ideal state in which the magnetic flux distribution in the air gap changes in a sinusoidal manner with respect to the position (actually, it is not a sinusoidal wave but a composite waveform including harmonics), the voltage e 0 is a, e 0 = Em · sinω 0 t ····· (1) , however, can be expressed as ω 0 = 2πf 0 = 2π * 125 = 250π (rad / s).
【００１１】ところが、ロータが回転することにより電
磁的、機械的要因（電磁的要因 機械的要因）が外乱と
して（１）式の誘導電圧に影響を与える。なぜならば、
（１）式は、電磁的、機械的要因で振幅変調されている
からである。したがって、その合成がロータ回転時のＢ
相出力電圧となる。ここで、前記ロータが回転すること
によりこれに大きく影響を与える外乱成分を式で表現す
れば、次に示す（２）式〜（４）式の様になる。但し、
ｖ1 はロータ１回転で１回影響を与える外乱電圧、ｖ2
はロータ１回転で２回影響を与える外乱電圧、ｖ3 はロ
ータ１回転で３回影響を与える外乱電圧である。 ｖ1 ＝Ｖm1ｃｏｓω1t・・・・・・（２） ｖ2 ＝Ｖm2ｃｏｓ２ω2t・・・・・（３） ｖ3 ＝Ｖm3ｃｏｓ３ω3t・・・・・（４） ここで、ω1 ＝２πｆ1 ＝２π＊２５＝５０π（ｒａｄ／ｓ） 一般的にはＥｍ>>Ｖm1＞Ｖm2＞Ｖm3＞・・・・・・ である。このことから、トータルの外乱成分ｖは、
（２）式〜（４）式の和で代表され、下記の（５）式で
表現される。 ｖ＝ｖ1 ＋ｖ2 ＋ｖ3 ・・・ ＝Ｖm1ｃｏｓω1t＋Ｖm2ｃｏｓ２ω2t＋Ｖm3ｃｏｓ３ω3t・・・・・（５） したがって、これら回転に伴う外乱を考慮した総合のＢ
相電圧ｅは、次に示す（６）式のようになる。 ｅ＝（１＋ｖ）＊Ｅ0 ・ｓｉｎω0t ＝（１＋ｖ1 ＋ｖ2 ＋ｖ3 ・・・）＊Ｅ0 ・ｓｉｎω0t ＝（１＋Ｖm1ｃｏｓω1t＋Ｖm2ｃｏｓ２ω2t＋Ｖm3ｃｏｓ３ω3t・・・） ＊Ｅ0 ・ｓｉｎω0t・・・（６） 上記（６）式を整理すれば、 ｅ＝Ｅ0 ＊ｓｉｎω0t ＋Ｖm1／2 ｛ｓｉｎ（ω0 ＋ω1 ）ｔ＋ｓｉｎ（ω0 −ω1 ）ｔ｝ ＋Ｖm2／2 ｛ｓｉｎ（ω0 ＋ 2ω1 ）ｔ＋ｓｉｎ（ω0 − 2ω1 ）ｔ｝ ＋Ｖm3／2 ｛ｓｉｎ（ω0 ＋ 3ω1 ）ｔ＋ｓｉｎ（ω0 − 3ω1 ）ｔ｝ ・・・・・・（７） となる。上記（７）式を角周波軸上で見ると、図２のよ
うになる。すなわち、駆動（角）周波数ω0 （２５０π
ｒａｄ／ｓ）を中心に、上下対称に（ω0 ±ω1）、
（ω0 ± 2ω1 ）、（ω0 ± 3ω1 ）・・・の（角）周
波数上に外乱電圧レベル（Ｖm1、Ｖm2、Ｖm3・・・）に
比例したレベルの変調周波数成分が現れる。このことに
より回転に伴う外乱電圧（Ｖm1、Ｖm2、Ｖm3・・・な
ど）の大小と周波数分析した結果の角変調周波数成分
（Ｖm1／2 Ｖm2／2 Ｖm3／2 ・・・など）の大小関係に
は２：１という明確な相関関係がある。勿論、回転に伴
う外乱電圧の全く理想的なモータ（Ｖm1＝Ｖm2＝Ｖm3＝
・・・＝０）では、各変調周波数成分は０となり、上下
変調周波数成分は現れない。However, as the rotor rotates, electromagnetic and mechanical factors (electromagnetic factors and mechanical factors) affect the induced voltage of equation (1) as disturbances. because,
Equation (1) is because the amplitude is modulated by electromagnetic and mechanical factors. Therefore, the combination is B when the rotor rotates.
It becomes the phase output voltage. Here, if the disturbance component that greatly affects the rotation of the rotor is expressed by an equation, the following equation (2) to equation (4) are obtained. However,
v 1 is a disturbance voltage that affects once per rotation of the rotor, v 2
Disturbance voltages, v 3 affecting twice with rotating rotor 1 is a disturbance voltage affecting 3 times with rotating rotor 1. v 1 = Vm 1 cos ω 1 t (2) v 2 = Vm 2 cos 2ω 2 t (3) v 3 = Vm 3 cos 3ω 3 t (4) here Ω 1 = 2πf 1 = 2π * 25 = 50π (rad / s) In general, Em >> Vm 1 > Vm 2 > Vm 3 >. From this, the total disturbance component v is
It is represented by the sum of equations (2) to (4), and is represented by the following equation (5). v = v 1 + v 2 + v 3 ... = Vm 1 cos ω 1 t + Vm 2 cos 2 ω 2 t + Vm 3 cos 3 ω 3 t (5) Therefore, the total B taking into account the disturbance caused by these rotations
The phase voltage e is represented by the following equation (6). e = (1 + v) * E 0 · sinω 0 t = (1 + v 1 + v 2 + v 3 ···) * E 0 · sinω 0 t = (1 + Vm 1 cosω 1 t + Vm 2 cos2ω 2 t + Vm 3 cos3ω 3 t ···) * E 0 · sinω 0 t ··· (6) In summary the above equation (6), e = E 0 * sinω 0 t + Vm 1/2 {sin (ω 0 + ω 1) t + sin (ω 0 -ω 1 ) t} + Vm 2/2 {sin (ω 0 + 2ω 1) t + sin (ω 0 - 2ω 1) t} + Vm 3/2 {sin (ω 0 + 3ω 1) t + sin (ω 0 - 3ω 1) t} ·・ ・ ・ ・ ・ (7) When the above equation (7) is viewed on the angular frequency axis, it becomes as shown in FIG. That is, the drive (angular) frequency ω 0 (250π
rad / s), and vertically (ω 0 ± ω 1 ),
On the (angular) frequencies of (ω 0 ± 2ω 1 ), (ω 0 ± 3ω 1 ), a modulation frequency component having a level proportional to the disturbance voltage level (Vm 1 , Vm 2 , Vm 3 ...) appear. Disturbance voltage caused by the rotation by this (Vm 1, Vm 2, Vm 3 ··· , etc.) the magnitude and frequency analysis result of the angular modulation frequency component of (Vm 1/2 Vm 2/ 2 Vm 3/2 ··· Etc.) have a clear correlation of 2: 1. Of course, a completely ideal motor (Vm 1 = Vm 2 = Vm 3 =
.. = 0), each modulation frequency component becomes 0, and no upper and lower modulation frequency components appear.
【００１２】また、前記した通り、ロータの回転に伴う
外乱電圧は機械的要因によるものと、電磁的要因による
ものの２種類があるが、一般的には機械的要因によるも
の（主としてロータとステータの接触又は当たりなどに
よるもの）は、電磁的要因によるもの（主として磁束分
布のバラツキ、ステータヨークピッチのずれなど）より
も外乱電圧レベルは大きくなるところから、これらを区
別することは比較的に容易である。このことにより、ロ
ータの回転に伴い機械的要因による外乱、すなわち、ロ
ータ、ステータ間の微妙な接触、当たりなどのレベルを
予め実験的に測定しておき、そのレベルの比較によりロ
ータとステータの状態を判断することができる。As described above, there are two types of disturbance voltage due to the rotation of the rotor: mechanical disturbances and electromagnetic disturbances. Generally, disturbance voltages are caused by mechanical factors (mainly, the rotor and the stator). Since the disturbance voltage level is higher than that due to electromagnetic factors (mainly, variations in magnetic flux distribution, deviation of the stator yoke pitch, etc.), it is relatively easy to distinguish between them. is there. This makes it possible to experimentally measure in advance the level of disturbance due to mechanical factors accompanying the rotation of the rotor, that is, the level of delicate contact between the rotor and the stator, and to determine the state of the rotor and the stator by comparing the levels. Can be determined.
【００１３】実際のモータ製造ラインにおいては、電磁
的要因においては、電磁的要因によるばらつきをあるレ
ベルの範囲内に管理しておくことも重要であるが、機械
的要因によるロータとステータの接触当たりを取り除く
ことが最高の課題であることは言うまでも無いことであ
る。特に位置决め精度を挙げた狭エアーギャップのステ
ッピングモータでは重要なファクターである。[0013] In an actual motor manufacturing line, it is important to manage the variation due to the electromagnetic factor within a certain level, but it is important to control the contact between the rotor and the stator due to the mechanical factor. It goes without saying that getting rid of is the best task. This is an important factor particularly in a stepping motor with a narrow air gap that provides high positioning accuracy.
【００１４】図３は、本発明に係る回転電機の検査方法
により実際に検査した結果を示す特性図であり、検査に
パスした良品の一例である。図３において、周波数解析
装置５の条件は、周波数帯域０〜２００Ｈｚ、サンプリ
ングポイント数１０２４ポイント、ウインドウ関数ハニ
ング、入力部のＡ／Ｄ変換器のビット数１６、である。
なお、この実施例では、ステータとロータの僅かな接
触、当たりの有無を判定することを主眼として検査を行
なったが、実験の結果、外乱電圧（Ｖm1、Ｖm2、Ｖm3・
・・など）のレベルの閾値を７５ｍＶとし、これよりも
低いものを良品と判定した。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a result of an actual inspection by the inspection method for a rotating electric machine according to the present invention, and is an example of a non-defective product which has passed the inspection. 3, the conditions of the frequency analysis device 5 are a frequency band of 0 to 200 Hz, 1024 sampling points, window function hanning, and 16 bits of the A / D converter of the input unit.
In this embodiment, the inspection was performed mainly to determine the slight contact between the stator and the rotor and the presence or absence of contact. However, as a result of the experiment, the disturbance voltages (Vm 1 , Vm 2 , Vm 3.
..) was set to 75 mV, and those lower than this were determined to be good.
【００１５】以上の説明では、変調（角）周波数（ω0
±ω1 、ω0 ± 2ω1 、ω0 ± 3ω1 ・・・）について
のみ説明してきたが、中心（角）周波数ω0 の電圧レベ
ルも合せて測定することにより、（角）周波数ω0 の電
圧レベルにより、被測定モータのロータ磁石の着磁異
常、ステータ巻線の巻き数異常なども同時に測定するこ
とができる。また、（角）周波数ω0 近傍のみ拡大して
その広がり（分布）も合わせてチェックすればコイルと
ステータ間の電磁的異常（正弦波に対しての歪の程度）
も測定可能である。In the above description, the modulation (angular) frequency (ω 0
± ω 1 , ω 0 ± 2ω 1 , ω 0 ± 3ω 1 ...), But by measuring the voltage level of the center (angular) frequency ω 0 together, the (angular) frequency ω 0 The abnormal voltage of the rotor magnet of the motor to be measured, the abnormal number of windings of the stator winding, and the like can be measured at the same time. Also, if only the vicinity of the (angular) frequency ω 0 is enlarged and its spread (distribution) is also checked, an electromagnetic abnormality between the coil and the stator (a degree of distortion with respect to a sine wave)
Can also be measured.
【００１６】以上本発明の実施例は、２相の２０ステッ
プＰＭ型ステッピングモータについてのものであるが、
本発明は、相数、ステップ数はこれに限らず、また、Ｐ
Ｍ型ステッピングモータのみならず多相ハイブリッド
型、ＶＲ型のステッピングモータにも適用することがで
きる。更に、ステッピングモータのみならず、多相ブラ
ッシレスＤＣモータにも適用できることは当業者であれ
ば容易に考えられることである。The above embodiment of the present invention relates to a two-phase 20-step PM type stepping motor.
In the present invention, the number of phases and the number of steps are not limited to these.
The present invention can be applied to not only M-type stepping motors but also multi-phase hybrid type and VR type stepping motors. Further, it is easily understood by those skilled in the art that the present invention can be applied to not only a stepping motor but also a polyphase brushless DC motor.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、回転電機のロータとステータの僅かな接触でも、
これを電気的な信号として定量的にかつ的確に捕らえる
ことができるため、検査の個人差が生ぜず、製品の品質
が安定する。また、回転電機の検査を行なう際、被測定
用の回転電機に接触を検知するセンサを取り付ける必要
が無いので、被検査帯に全く傷を付けることが無く、製
品価値を低下させることが無い。このほか、（角）周波
数ω0 の電圧レベルを測定することにより、コイル異
常、着磁異常、エアギャップ異常を同時に検出すること
ができる。As described in detail above, according to the present invention, even a slight contact between the rotor and the stator of the rotating electric machine can be achieved.
Since this can be quantitatively and accurately captured as an electrical signal, there is no individual difference in the inspection, and the quality of the product is stabilized. Further, when inspecting the rotating electric machine, there is no need to attach a sensor for detecting contact to the rotating electric machine to be measured, so that the inspection band is not damaged at all and the product value is not reduced. In addition, by measuring the voltage level of the (angular) frequency ω 0 , it is possible to simultaneously detect a coil abnormality, a magnetization abnormality, and an air gap abnormality.
【図１】本発明にかかる回転電機の検査方法を実施する
ための検査装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an inspection apparatus for carrying out a method for inspecting a rotating electric machine according to the present invention.
【図２】本発明に係る回転電機の検査方法の結果を示す
一般的な特性図である。FIG. 2 is a general characteristic diagram showing a result of the rotating electrical machine inspection method according to the present invention.
【図３】本発明に係る回転電機の検査方法により実際に
検査した結果を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a result of an actual inspection by the inspection method of the rotating electric machine according to the present invention.
１ 被測定モータ ３ モータ励磁部 ５ 周波数解析装置 Reference Signs List 1 motor to be measured 3 motor excitation unit 5 frequency analyzer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 11/00 G01R 31/34 H02P 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H02K 11/00 G01R 31/34 H02P 5/00
Claims (4)
少なくともロータに永久磁石、ステータに多相巻線を施
した回転電機の検査方法において、前記ステータの多相
巻線のうち１相分の巻線を残して、残る１相以上の巻線
にロータ回転駆動用の交流駆動電圧を印加（励磁）する
と共に、最初に初期回転付与装置にてロータを回転さ
せ、前記初期回転付与装置を切り離した後、ロータを自
己回転させながら、前記多相巻線の励磁していない相
（コイル）に誘起した交流電圧を分析してそれらの波高
値から回転電機の特性異常を検出することを特徴とする
回転電機の検査方法。[Claim 1]; and a multi-phase structure rotor and the stator,
In a method for inspecting a rotating electric machine in which at least a permanent magnet is provided on a rotor and a multi-phase winding is applied to a stator, one phase of the multi-phase winding of the stator is left, and the remaining one or more windings are provided with a rotor. and applies an alternating drive voltage for driving rotation (excitation), first rotates the rotor at a starting rotation imparting device, after disconnecting the initial rotation imparting device, the rotor itself
While his own rotation, inspection of the rotary electric machine, characterized in that for detecting the characteristic of the rotating electric machine abnormality from their peak value by analyzing the AC voltage induced in the phase not energized (coil) of the polyphase winding Method.
ル）に誘起した交流電圧のうち、ロータ回転駆動用の交
流駆動電圧と同相の電圧波高値の大小から被測定用回転
電機のロータ磁石の着磁異常、ステータ巻線の巻き数異
常、ロータ磁石の取付位置異常、及びステータ巻き線の
レアーショートを検出することを特徴とする請求項１記
載の回転電機の検査方法。2. An AC voltage induced in a non-excited phase (coil) of the multi-phase winding, the magnitude of a voltage peak having the same phase as that of an AC drive voltage for driving a rotor for rotation is determined by the magnitude of a peak value of the rotary electric machine to be measured. 2. The method for inspecting a rotating electric machine according to claim 1, wherein an abnormal magnetization of the rotor magnet, an abnormal winding number of the stator winding, an abnormal mounting position of the rotor magnet, and a layer short of the stator winding are detected.
ル）に誘起した交流電圧のうち、ロータ回転駆動用の交
流駆動電圧とは異なる周波数成分の電圧波高値の大小か
ら被測定用回転電機のロータとステータとの異常を検出
することを特徴とする請求項１記載の回転電機の検査方
法。3. An AC voltage induced in a non-excited phase (coil) of the multi-phase winding, from a magnitude of a voltage peak value of a frequency component different from an AC drive voltage for driving a rotor for rotation. The method for inspecting a rotating electric machine according to claim 1 , wherein an abnormality between a rotor and a stator of the rotating electric machine is detected.
少なくともロータに永久磁石、ステータに多相巻線を施
した回転電機の検査装置において、前記多相巻線のうち
１相分の巻線を残して、残る１相以上の巻線にロータ回
転駆動用の交流駆動電圧を印加するモータ駆動部と、検
査開始に当たって初期駆動時のみロータに回転を与える
初期回転付与装置と、前記多相巻線の励磁していない相
（コイル）に誘起した交流電圧を分析する周波数解析手
段と、該周波数解析手段により解析された各周波数成分
の波高値の大小を判断して回転電機の異常を判定する異
常判定手段とを具備することを特徴とする回転電機の検
査装置。4. A and a multi-phase structure rotor and the stator,
Permanent magnet at least in the rotor, in the inspection device for a rotary electric machine which has been subjected to multi-phase windings in the stator, of the polyphase winding
A motor drive unit for applying an AC drive voltage for rotating the rotor to one or more remaining windings while leaving a winding for one phase, and an initial rotation applying device for applying rotation to the rotor only at the time of initial driving at the start of inspection When a frequency analysis means for analyzing the AC voltage induced in the phase not energized (coil) of the polyphase winding, the rotation determines the magnitude of the peak value of each frequency component analyzed by the frequency analysis means An inspection apparatus for a rotating electrical machine, comprising: an abnormality determining unit configured to determine an abnormality of the electric machine.
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