(57)【要約】【課題】モータの温度や電流の大きさに対応し，精度が高い良否判断を行うことができるモータ検査装置およびモータ検査方法を提供すること。【解決手段】あらかじめ設定された検査ポイントの中から，１つの検査ポイントを選択する。次に，検査対象モータの出力トルク（Ｔ）を計測する。また，出力トルクを計測するとともに，検査対象モータに流れる電流値（Ｉｒｍｓ）を計測する。さらに，検査対象モータのステータの温度（ｔｓ）と，ロータの温度（ｔｒ）を計測する。通電時の電流値，ステータおよびロータの温度を基に，出力トルクの良否判断に用いる上限値（Ｔｕｐｐｅｒ）および下限値（Ｔｌｏｗｅｒ）の補正を行う。次に，補正した上限値および下限値を基に出力トルクの良否判断を行う。【選択図】            図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの出力性能を検査するモータ検査装置において，
検査対象モータの出力性能に関するデータを取得する出力性能データ取得手段と，
検査対象モータに流れる電流値を計測する電流値計測手段と，
検査対象モータのステータの温度に関するデータを取得するステータ温度取得手段と，
検査対象モータのロータの温度に関するデータを取得するロータ温度取得手段と，
前記出力性能データ取得手段が出力性能に関するデータを取得する際における，前記電流値計測手段の電流値データおよび前記ステータ温度取得手段の温度データおよび前記ロータ温度取得手段の温度データから判断基準を算定する算定手段と，
前記算定手段にて算定された判断基準を基に，前記出力性能データ取得手段にて取得された出力性能に関するデータの良否を判断する判断手段とを有することを特徴とするモータ検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載するモータ検査装置において，
検査対象モータの逆起電圧を計測する逆起電圧計測手段を有し，
前記ロータ温度取得手段は，
前記逆起電圧計測手段にて，前記出力性能データ取得手段が出力性能に関するデータを取得する前の逆起電圧と，前記出力性能データ取得手段が出力性能に関するデータを取得した後の逆起電圧とを計測し，それらの逆起電圧により前記出力性能データ取得手段がデータを取得した際のロータの温度を推定することを特徴とするモータ検査装置。
【請求項３】
モータの出力性能を検査するモータ検査方法において，
検査対象モータの出力性能に関するデータを取得するとともに，検査対象モータのそのときの電流値およびステータの温度に関するデータを取得し，
出力性能に関するデータを取得する際の，ロータの温度を推定し，
取得した電流値と，ステータの温度に関するデータと，推定したロータの温度とから，出力性能に関するデータの良否を判断するための判断基準を算定し，
算定した判断基準により，取得した出力性能に関するデータの良否を判断することを特徴とするモータ検査方法。
【請求項４】
請求項３に記載するモータ検査方法において，
検査対象モータの，出力性能に関するデータを取得する前の逆起電圧と，出力性能に関するデータを取得した後の逆起電圧とを計測し，それらの逆起電圧により，出力性能に関するデータを取得する際のロータの温度を推定することを特徴とするモータ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，モータの性能を検査するモータ検査装置およびモータ検査方法に関する。さらに詳細には，モータの温度やモータに流れる電流値を考慮して品質の良否判断を行うことができるモータ検査装置およびモータ検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年，低公害等の観点からハイブリッド車（ＨＶ），電気自動車（ＥＶ）等が注目されている。これらの車両に搭載される車両駆動用モータにおいては，高精度のトルク性能が要求されるとともに，品質を維持しつつ大量生産する必要がある。
【０００３】
また，モータのトルクは，モータの温度や電流の大きさによって変化することが知られている。具体的には，図８に示すように電流値を固定してモータの温度を変化させると，温度が高いほどトルクが小さく，温度が低いほどトルクが大きい傾向がある。また，図９に示すようにモータの温度を固定して電流値を変化させると，電流値が高いほどトルクが大きく，電流値が低いほどトルクが小さい傾向がある。そのため，モータの出力品質の検査では，モータの温度や電流値を考慮しなければ正確な判断を行うことができない。
【０００４】
ここで，モータの温度が変化する要因としては，季節等による気温の変化が挙げられる。気温によるモータの温度変化を防止する手段としては，専用の検査室を設けるか，あるいは専用の定温装置を設けること等が考えられる。しかし，そのような装置等は，設置費用や稼動費用が高価である。また，検査条件を変えて引き続き検査を行う場合や，検査を失敗してしまった後に検査をやり直す場合には，一旦通電が行われたためにモータの温度が上昇してしまっている。このような場合，既定の温度までモータを冷却すればよいが，その冷却に時間がかかる。これらの要因から，モータの出力性能検査では，モータの温度を維持して良否判断を行うよりも，モータの温度を取得してその温度に合わせて良否判断を行っている（例えば，特許文献１，特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３３３１１８号公報  段落［００３８］，［００５２］
【特許文献２】
特開平８−７５８３１号公報  段落［００１４］，［００１９］
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の検査装置には以下のような問題があった。すなわち，従来の検査装置では，ステータの温度を計測してその計測結果をモータの温度としている。ロータの温度を計測する場合には，温度センサを設置するために特殊な装置（スリップリング，テレメータ等）を装着する必要がある。しかし，実際に車両に搭載されるモータについては，そのような特殊な装置を装着することに関しての考慮が行われていない。そのため，そのような装置を装着してロータの温度を直接計測することは困難だからである。しかしながら，ステータの温度とロータの温度とは，必ずしも一致しない。通常，コイルが巻かれているステータの方が先に温度が上昇し，その温度上昇に伴って遅れてロータの温度が上昇するからである。それでも，図８に示したようにトルクの変化率は，ステータの温度とともにロータの温度も考慮しなければならない。従って，ステータの温度を計測するだけでは，誤判断をしてしまう可能性がある。特許文献１および特許文献２でも，モータの温度の測定方法については言及していない。
【０００７】
本発明は，前記した従来の検査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，モータの温度や電流の大きさに対応し，精度が高い良否判断を行うことができるモータ検査装置およびモータ検査方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされたモータ検査装置は，モータの出力性能を検査するモータ検査装置であって，検査対象モータの出力性能に関するデータを取得する出力性能データ取得手段と，検査対象モータに流れる電流値を計測する電流値計測手段と，検査対象モータのステータの温度に関するデータを取得するステータ温度取得手段と，検査対象モータのロータの温度に関するデータを取得するロータ温度取得手段と，出力性能データ取得手段が出力性能に関するデータを取得する際における，電流値計測手段の電流値データおよびステータ温度取得手段の温度データおよびロータ温度取得手段の温度データから判断基準を算定する算定手段と，算定手段にて算定された判断基準を基に，出力性能データ取得手段にて取得された出力性能に関するデータの良否を判断する判断手段とを有するものである。
【０００９】
また，本発明のモータ検査方法は，モータの出力性能を検査するモータ検査方法であって，検査対象モータの出力性能に関するデータを取得するとともに，検査対象モータのそのときの電流値およびステータの温度に関するデータを取得し，出力性能に関するデータを取得する際の，ロータの温度を推定し，取得した電流値と，ステータの温度に関するデータと，推定したロータの温度とから，出力性能に関するデータの良否を判断するための判断基準を算定し，算定した判断基準により，取得した出力性能に関するデータの良否を判断することを特徴としている。
【００１０】
すなわち本発明では，まず，検査対象モータの出力性能に関するデータを取得する。出力性能に関するデータとは，トルクやパワー等のことである。また，出力性能に関するデータの他に，検査対象モータに流れる電流値と，ステータの温度に関するデータと，ロータの温度に関するデータとを取得する。ロータの温度に関するデータは，直接計測器にて計測したデータでもよいし，検査対象モータの逆起電圧等から出力性能に関するデータを取得したときのロータの温度を推定したデータでもよい。そして，電流値，ステータの温度およびロータの温度から判断基準を算定する。そして，その判断基準を基に，出力性能に関するデータの良否を判断するのである。
【００１１】
本発明では，検査対象モータの出力性能に関するデータの他に，検査対象モータに流れる電流値と，ステータの温度に関するデータと，ロータの温度に関するデータとを取得し，それらのデータから判定基準を算定している。すなわち，検査時の電流値とモータの温度とを考慮して品質の良否判断を行っている。さらに，モータの温度として，ステータの温度とロータの温度とをそれぞれ求めている。そのため，トルクの変化率を考慮した正確な良否判断を行うことができる。
【００１２】
また，本発明のモータ検査装置は，検査対象モータの逆起電圧を計測する逆起電圧計測手段を有し，ロータ温度取得手段は，逆起電圧計測手段にて，出力性能データ取得手段が出力性能に関するデータを取得する前の逆起電圧と，出力性能データ取得手段が出力性能に関するデータを取得した後の逆起電圧とを計測し，それらの逆起電圧により出力性能データ取得手段がデータを取得した際のロータの温度を推定することとするとよりよい。
【００１３】
また，本発明のモータ検査方法は，検査対象モータの，出力性能に関するデータを取得する前の逆起電圧と，出力性能に関するデータを取得した後の逆起電圧とを計測し，それらの逆起電圧により，出力性能に関するデータを取得する際のロータの温度を推定することとするとよりよい。
【００１４】
すなわち，出力性能に関するデータを取得する際のロータの温度を，直接計測器等により計測するのではなく，出力性能に関するデータを取得する前後の逆起電圧から推定する。これにより，ロータの温度を計測する専用機器を設ける必要がない。勿論，そのような専用機器を着脱する工程はない。そのため，良否判断が正確な検査を安価に実施できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお，本実施例は，永久磁石同期モータの検査装置に本発明を適用したものである。
【００１６】
実施の形態に係るモータ検査装置１００は，図１に示すようにインバータ２と，モータ制御ＥＣＵ３と，トルクメータ４と，負荷モータ５と，ＤＣ電源装置６と，電力計測器７と，モータ出力性能評価装置８とを備えている。モータ制御ＥＣＵ３は，モータに流れる電流を制御するものである。トルクメータ４は，検査対象モータ１の出力トルクを計測するものである。負荷モータ５は，検査対象モータ１への負荷トルクを発生させるものである。電力計測器７は，検査対象モータ１に供給される電流値を計測するものである。また，検査対象モータ１の逆起電圧を計測する機能も兼ねるものである。モータ出力性能評価装置８は，計測データの収集，性能判定等を実施するものである。なお，検査対象モータ１と，トルクメータ４と，負荷モータ５とは機械的に連結している。
【００１７】
検査対象モータ１は，図２に示すように巻線１５を有するステータ１１と，磁石１６を有するロータ１２とを有している。ステータ１１は固定されているため，一般的な温度計測機器により温度の計測が可能である。そのため，ステータ１１には，ステータ１１の温度を計測する温度計測器１３が設けられている。なお，検査対象モータ１は，温度計測器１３が付設された状態で車両に搭載される。運転制御のためにモータ（検査対象モータ１）の温度を計測する必要があるからである。
【００１８】
次に，検査対象モータ１のモータ製造工程について，図３のフローチャートを基に説明する。まず，検査対象である永久磁石同期モータを製作する（Ｓ１）。次に，製作されたモータ（検査対象モータ１）について出力トルク等の計測を行う（Ｓ２）。次に，計測されたデータを基に品質の良否判断を行う（Ｓ３）。良品と判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）には，そのモータを出荷する（Ｓ４）。不良品と判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）には，手直し後に再検査もしくはそのモータの廃棄を行う（Ｓ５）。以上により本モータ製造工程が終了する。
【００１９】
以下，前述したモータ製造工程中のデータ計測（Ｓ２）および良否判断（Ｓ３），すなわち検査対象モータ１の出力性能検査を行う工程について詳説する。本検査では，検査対象モータ１を所定の検査条件にて動作させ，その動作時の出力トルクを計測する。そして，計測された値が目標範囲内の値であるか否かを判断する。なお，検査を開始する前に，あらかじめ検査条件となる検査ポイントを設定しておく。各検査ポイントには，それぞれモータの回転数と出力トルクとが設定されている。図４は，モータ出力性能の検査ポイントの設定例を示すグラフである。図４中の縦軸は，モータの出力トルク（単位：Ｎｍ）を示している。また，図４中の横軸は，モータの回転数（単位：ｒｐｍ）を示している。また，図４中の実線は，出力動作中の理想のモータ出力ラインを示している。また，理想モータ出力ラインの上下の破線は，出力トルクの判定基準の上限と下限とをそれぞれ示している。この破線で囲まれた領域から外れた値が計測されると，そのモータは不良品と判断されるのである。
【００２０】
次に，検査対象モータ１の出力性能検査の手順について，図５のフローチャートを基に説明する。まず，あらかじめ設定された検査ポイントの中から，１つの検査ポイントが選択される（Ｓ２１）。これにより，モータの回転数と出力トルクとが設定される。検査ポイントの選択順序は，あらかじめ設定されており，その順に自動的に選択される。なお，順序の設定は任意である。あるいは，検査の都度，検査者が任意に設定できるようにしてもよい。
【００２１】
次に，トルクメータ４にて検査対象モータ１の出力トルク（Ｔ）を計測する（Ｓ２２）。また，出力トルクを計測するとともに，電力計測器７にて検査対象モータ１に流れる電流値（Ｉｒｍｓ）を計測する。さらに，温度計測器１３にて検査対象モータ１のステータ１１の温度（ｔｓ）を計測する。計測されたデータは，モータ出力性能評価装置８に送られる。さらに，モータ出力性能評価装置８では，検査対象モータ１のロータ１２の温度（ｔｒ）を推定する。
【００２２】
ここで，ロータ１２の温度の推定手順について，図６のフローチャートを基に説明する。まず，インバータ２からの電力供給を行わない状態，すなわち負荷モータ５によって検査対象モータ１を回転させている状態で，検査対象モータ１の逆起電圧（Ｖ１）を計測する（Ｓ２２１）。次に，検査対象モータ１への通電を開始し，出力トルクを計測する（Ｓ２２２）。次に，再度電力供給を行わない状態にした後に，検査対象モータ１の逆起電圧（Ｖ２）を計測する（Ｓ２２３）。これにより，通電前の逆起電圧（Ｖ１）と通電後の逆起電圧（Ｖ２）とが計測される。ロータの温度は逆起電圧を変数とする一次関数にて求められることから，これらの逆起電圧（Ｖ１，Ｖ２）を基にロータの温度（ｔｒ）を算出する（Ｓ２２４）。なお，図６中のＳ２２４の処理では，Ｖ１とＶ２との平均値から出力トルク計測時のロータの温度を求めている。また，ロータの温度を求める関数ｈを，磁石の温度特性や形状を基に，有限要素法（ＦＥＭ）等の設計計算から作成し，これによりロータの温度を求めてもよい。または，実験的にマップを作成してこれにより求めることもできる。
【００２３】
モータ出力性能検査の手順の説明に戻り，Ｓ２２の処理にて取得した通電時の電流値（Ｉｒｍｓ）およびモータの温度（ｔｒ，ｔｓ）を基に，出力トルクの良否判断に用いる判定基準を算定する（Ｓ３１）。すなわち，出力トルクの上限値（Ｔｕｐｐｅｒ）および下限値（Ｔｌｏｗｅｒ）の補正を行う。補正式の詳細については後述する。
【００２４】
次に，補正した上限値および下限値を基に出力トルクの良否判断を行う（Ｓ３２）。具体的には，トルクメータ４にて計測された検査対象モータ１の出力トルク（Ｔ）が，下限値（Ｔｌｏｗｅｒ）から上限値（Ｔｕｐｐｅｒ）までの範囲内であるか否かを判断する。範囲内であれば，その検査対象モータ１は良品として判断され，Ｓ４以降の処理に移行する。範囲外であれば，その検査対象モータ１は不良品として判断され，Ｓ５以降の処理に移行する。以上により検査対象モータ１の出力性能検査が終了する。
【００２５】
次に，判定基準の補正式について詳説する。通常，モータの出力トルクは電流値に比例する。これを式に表すと，次の式（１）となる。
Ｔ＝Ｋｔ×Ｉｒｍｓ            （１）
ここで，Ｋｔはトルク係数である。
【００２６】
このトルク係数Ｋｔは，実際にはロータの温度と，図７に示すようなエアギャップａｇとにより変化する値である。そのため，式（１）中のＫｔは，実際には次の式（２）に示すようにロータの温度の変化量△ｔｒと，エアギャップの変化量△ａｇと変数とする２変数関数であるといえる。
Ｋｔ＝Ｋｔ（△ｔｒ，△ａｇ）  （２）
【００２７】
なお，コイルが巻かれているのはステータである。そのため，コイルに通電すると，ステータの温度の方が先に上昇する。そして，ロータの温度は，その温度上昇に伴って遅れて上昇する。また，エアギャップは，ステータおよびロータの熱膨張によって変化する。そして，エアギャップの変化量△ａｇは，ロータの温度の変化量△ｔｒと，ステータの温度の変化量△ｔｓとを変数として，次の式（３）で表すことができる。
△ａｇ＝φＤ×（１＋０．００００１２×△ｔｓ）−φｄ×（１＋０．００００１２×△ｔｒ））      （３）
式（３）中のφＤは基準温度でのステータの内径である。また，φｄは基準温度でのロータの外径である。式（３）中のφＤおよびφｄが既知値であれば，式（３）は，エアギャップの変化量△ａｇが，ステータの温度の変化量△ｔｓと，ロータの温度の変化量△ｔｒとの２変数関数であることを示す式といえる。
【００２８】
従ってＫｔは，次の式（４）に示すようにロータの温度の変化量△ｔｒと，ステータの温度の変化量△ｔｓとの２変数関数であるといえる。
Ｋｔ＝Ｋｔ（△ｔｒ，△ｔｓ）  （４）
すなわち，モータの出力トルクは，式（１），（４）によりロータの温度の変化量△ｔｒと，ステータの温度の変化量△ｔｓと，電流値Ｉｒｍｓとによって求めることができる。
【００２９】
なお，式（１）にて求められるトルクは理想値である。この理想値より少し大きい値を出力トルクの上限値（Ｔｕｐｐｅｒ）とし，少し小さい値を出力トルクの下限値（Ｔｌｏｗｅｒ）とする。これらの値も，ロータの温度の変化量△ｔｒと，ステータの温度の変化量△ｔｓと，電流値Ｉｒｍｓとを変数とする３変数関数によって算出することができる。すなわち，出力トルクの上限値（Ｔｕｐｐｅｒ）は，式（５）に示すように関数ｆによって求められる。また，出力トルクの下限値（Ｔｌｏｗｅｒ）は，式（６）に示すように関数ｇによって求められる。
Ｔｕｐｐｅｒ＝ｆ（△ｔｒ，△ｔｓ，Ｉｒｍｓ）  （５）
Ｔｌｏｗｅｒ＝ｇ（△ｔｒ，△ｔｓ，Ｉｒｍｓ）  （６）
すなわち，式（５）により，式（１）の理想モータ出力ライン（図４参照）を全般的に少し大きくした上限ラインが求められる。また，式（６）により，式（１）の理想値ラインを全般的に少し小さくした下限ラインが求められる。
【００３０】
ここで，Ｋｔについては，ＦＥＭを用いて関数化してもよい。また，Ｋｔがロータの温度の変化量とエアギャップの変化量とに概ね比例することから，次の式（７）を仮定して判定基準を算定してもよい。
Ｔ＝（Ａ×△ｔｓ＋Ｂ×△ｔｒ）×Ｉｒｍｓ  （７）
係数Ａ，Ｂは，検査対象モータ１のマスタモータを使用して条件を変化させて実験を行い，その結果から回帰分析して求めることができる。
【００３１】
以上詳細に説明したように本形態のモータ検査装置では，トルクメータ４にて検査対象モータ１の出力トルクを計測することとしている。さらには，電力計測器７にて検査対象モータ１に流れる電流値を計測することとしている。さらには，温度計測器１３にて検査対象モータ１のステータ１１の温度を計測することとしている。さらに，通電する前後の逆起電圧から，出力トルク計測時のロータ１２の温度を推定することとしている。すなわち，検査対象モータ１の出力性能検査時には，出力トルクの他に，電流値と，ステータの温度と，ロータの温度とを求めることとしている。そして，電流値と，ステータの温度と，ロータの温度とを基に，判定基準を算定することとしている。すなわち，モータに流れる電流値とモータの温度とを正確に把握した上で品質の良否判断を行っている。また，モータ自体を既定の温度に維持する必要がなく，安価で短時間に検査を行うことができる。従って，モータの温度や電流の大きさに対応し，精度が高い良否判断を行うことができるモータ検査装置およびモータ検査方法が実現されている。
【００３２】
なお，本実施の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，本形態の実施例では，永久磁石同期モータについて検査を行っているが，これに限るものではない。
【００３３】
また，本実施の形態では，モータの出力トルクを基に品質の良否判断を行っているが，これに限るものではない。すなわち，パワー等のモータの性能に関するデータであればよい。
【００３４】
また，本実施の形態では，逆起電圧を基にロータの温度を推定しているが，スリップリング，テレメータ等を設置してロータの温度を計測してもよい。この場合でも，ロータの温度を正確に把握することができ，精度が高い良否判断を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，モータの温度や電流の大きさに対応し，精度が高い良否判断を行うことができるモータ検査装置およびモータ検査方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るモータ検査装置のシステム構成を示す概略構成図である。
【図２】検査対象モータの構成を示す概略構成図である。
【図３】検査対象モータの製造工程を示すフローチャートである。
【図４】モータ出力性能検査の測定ポイントの一例を示す図である。
【図５】モータ検査装置に係る出力性能検査の動作を示すフローチャートである。
【図６】ロータ温度の推定処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】モータのエアギャップを示す概念図である。
【図８】通電時の電流値を一定（２３０Ａ）とし，ロータ温度およびステータ温度が変化した場合のトルクの変化率を示すグラフである。
【図９】ロータ温度およびステータ温度を一定（７５℃）とし，通電時の電流値が変化（２３０Ａ±１０％）した場合のトルクの変化率を示すグラフである。
【符号の説明】
１      検査対象モータ
４      トルクメータ
５      負荷モータ
７      電力計測器
８      モータ出力性能評価装置
１１    ステータ
１２    ロータ
１３    温度計測器
【図１】
2004325157.tif 000003
【図２】
2004325157.tif 000004
【図３】
2004325157.tif 000005
【図４】
2004325157.tif 000006
【図５】
2004325157.tif 000007
【図６】
2004325157.tif 000008
【図７】
2004325157.tif 000009
【図８】
2004325157.tif 000010
【図９】
2004325157.tif 000011