(57)【要約】【課題】  直流モータの構成に影響を受けることなくその拘束電流値を簡易且つ正確に算出することができる直流モータの拘束電流算出方法を提供する。【解決手段】  パソコン２は、直流モータＭの起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから直流モータＭが定常回転するまでの間における、モータ電流値がピーク値未満且つ直流モータの定常回転時の電流値以上となる過渡的な電流値に基づき同直流モータＭの拘束電流値を算出する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流モータの起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間における、該モータ電流値が該ピーク値未満且つ該直流モータの定常回転時の電流値以上となる過渡的な電流値に基づき該直流モータの拘束電流値を算出することを特徴とする直流モータの拘束電流算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の直流モータの拘束電流算出方法において、
前記過渡的な電流値は、前記直流モータの起動から所定時間後のモータ電流値であって、
前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき前記直流モータの拘束電流値を算出することを特徴とする直流モータの拘束電流算出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の直流モータの拘束電流算出方法において、
前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることを特徴とする直流モータの拘束電流算出方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の直流モータの拘束電流算出方法において、
前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得ることを特徴とする直流モータの拘束電流算出方法。
【請求項５】
モータ部品組付け後の直流モータに電圧を印加して該直流モータを起動し、その起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間の、該起動から所定時間後の過渡的な電流値を測定する突入電流測定工程と、
前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき前記直流モータの拘束電流値を算出する拘束電流算出工程と、
前記突入電流測定工程の後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷電流値を測定する無負荷電流測定工程と、
前記突入電流測定工程の後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷回転数を測定する無負荷回転数測定工程と、
前記無負荷電流測定工程及び前記無負荷回転数測定工程の後、前記直流モータへの電圧の印加を停止してその停止時における誘起電圧を測定する誘起電圧測定工程と、
前記拘束電流値、前記無負荷電流値、前記無負荷回転数、及び前記誘起電圧に基づき拘束トルクを算出して、前記直流モータの特性を特定する特性演算工程と
を備えたことを特徴とする直流モータの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の直流モータの製造方法において、
前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることを特徴とする直流モータの製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の直流モータの製造方法において、
前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得ることを特徴とする直流モータの製造方法。
【請求項８】
モータ部品組付け後の直流モータに電圧を印加して該直流モータを起動し、その起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間の、該起動から所定時間後の過渡的な電流値を測定する突入電流測定手段と、
前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき前記直流モータの拘束電流値を算出する拘束電流算出手段と、
前記過渡的な電流値を測定した後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷電流値を測定する無負荷電流測定手段と、
前記過渡的な電流値を測定した後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷回転数を測定する無負荷回転数測定手段と、
前記無負荷電流値及び前記無負荷回転数を測定した後、前記直流モータへの電圧の印加を停止してその停止時における誘起電圧を測定する誘起電圧測定手段と、
前記拘束電流値、前記無負荷電流値、前記無負荷回転数、及び前記誘起電圧に基づき拘束トルクを算出して、前記直流モータの特性を特定する特性演算手段と
を備えたことを特徴とする直流モータの製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載の直流モータの製造装置において、
前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることを特徴とする直流モータの製造装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の直流モータの製造装置において、
前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得ることを特徴とする直流モータの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流モータの拘束電流算出方法、直流モータの製造方法、及び直流モータの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流モータは、その製造時に各特性がユーザの需要を満たすか否かが試験され、その試験に合格したものが製品とされる。よって、直流モータは、製造時にその各特性が測定される。この直流モータの特性としては、図３に示した回転数・モータ電流値−トルク特性がある。そして、この特性を得る方法としては、モータ部品組付け後（ステータの磁極の着磁後）に、直流モータに電圧を印加してこれを起動し、その回転軸に機械的に負荷を与えて、電流センサ、回転センサ、及びトルクセンサにてモータ電流値、回転数、及びトルクを測定するという方法がある。
【０００３】
ところで、上述の方法では、特に機械的に負荷を与えるための負荷付与機器（電磁式ブレーキ等）や、トルクセンサ（トルク−電圧変換器等）を必要とし、その測定装置が複雑且つ高コスト化してしまうという問題がある。そこで、例えば特許文献１では、こうした負荷付与機器やトルクセンサを必要とせずに上記特性を得る方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、拘束電流値（拘束時電流）を測定するためのモータ部品組付け前（ステータの磁極の着磁前）での工程と、無負荷電流値、無負荷回転数、及び誘起電圧等を測定するためのモータ部品組付け後（ステータの磁極の着磁後）での工程とが必要となってしまう。また、モータ部品組付け後に再測定を行う場合には、直流モータの分解・再組付け等を要することになる。
【０００５】
そこで、特許文献２では、こうした製造工程の増加及び煩雑化を抑制すべく、モータ起動時のモータ電流値（突入電流値）を測定し、このモータ電流値のピーク値を利用して拘束電流値を求める方法が提案されている。この特許文献２の方法によれば、モータ部品組付け後（ステータの磁極の着磁後）であっても容易に拘束電流値を求めることができ、上述の製造工程も簡易化しうることになる。
【特許文献１】特開平９−１９７０２７号公報（［００１９］、［００２０］）
【特許文献２】特開２００３−２３７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、直流モータの巻線、整流子、ブラシの構成によっては、測定開始時（モータ起動時）におけるモータ停止位置の整流子とブラシとの位置関係により、構造的にモータ電極間の巻線抵抗に無視できない差が生じることになる。従って、特許文献２のように起動時のモータ電流値のピーク値を利用して拘束電流値を求める方法では、この巻線抵抗の差により同ピーク値にばらつきが生じて、これに基づく拘束電流値のばらつきが大きくなってしまう。
【０００７】
図４は、１２個のセグメントを有する整流子９１と、等角度（９０°）間隔に配置された４個のブラシ９２と、各隣接するセグメント間を短絡する１２本の巻線（１スロット分の巻線）９３とを備える直流モータを例として、モータ停止位置の整流子とブラシとの位置関係によりモータ電極間の巻線抵抗に差が生じることの説明図である。すなわち、図４（ａ）（ｃ）は、モータ停止位置がブラシ９２が隣接する整流子９１のセグメントを跨がない（短絡しない）位置にあるときの直流モータの模式図及びモータ電極間の巻線抵抗をそれぞれ示している。また、図４（ｂ）（ｄ）は、モータ停止位置がブラシ９２が隣接する整流子９１のセグメントを跨ぐ（短絡する）位置にあるときの直流モータの模式図及びモータ電極間の巻線抵抗をそれぞれ示している。なお、図４（ａ）（ｂ）において、ブラシ９２に接続されている電源のプラス側端子を電極（＋）として表し、同様にブラシ９２に接続されている電源のマイナス側端子を電極（−）として表している。つまり、モータ電極間の巻線抵抗は、これら電極（＋）（−）間の巻線抵抗に相当する。また、図４（ｃ）（ｄ）の抵抗Ｒは、１スロット分の巻線抵抗（巻線９３の抵抗）を表している。
【０００８】
図４（ａ）（ｂ）に示されるように、各隣り合うブラシ９２は、互いに異なる極性で電源に接続されており、同図において上下及び左右に対向するブラシ９２がそれぞれ電源のプラス側端子及びマイナス側端子に接続されている。
【０００９】
ここで、図４（ａ）で示した状態では、各隣り合うブラシ９２間は３本の巻線９３を介してそれぞれ短絡されている。従って、このときのモータ電極間の巻線抵抗は、３本の巻線９３による直列接続された３つの抵抗Ｒを並列で４つ接続した合成抵抗となる。すなわち、このときのモータ電極間の抵抗、即ち電極（＋）（−）間の巻線抵抗は、（３／４）Ｒとなる。
【００１０】
一方、図４（ｂ）で示した状態では、各隣り合うブラシ９２間は２本の巻線９３を介してそれぞれ短絡されている。従って、このときのモータ電極間の巻線抵抗は、２本の巻線９３による直列接続された２つの抵抗Ｒを並列で４つ接続した合成抵抗となる。すなわち、このときのモータ電極間の抵抗、即ち電極（＋）（−）間の巻線抵抗は、（１／２）Ｒとなる。
【００１１】
以上により、電極（＋）（−）間の巻線抵抗は、（３／４）Ｒから（１／２）Ｒまでの範囲で変動する。
次に、上述の電極（＋）（−）間の巻線抵抗の差による前述のピーク値への影響について図５に基づき説明する。なお、図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）（ｂ）で示した状態におけるモータ起動時のモータ電流値の推移を示すグラフである。同図から明らかなように、図４（ｂ）で示した状態に対応する図５（ｂ）でのピーク値は、図４（ａ）で示した状態に対応する図５（ａ）でのピーク値に比べて大きな値を示しており、両ピーク値間で差ΔＩｐとなるばらつきが生じている。従って、このようなばらつきを有するピーク値に基づき求められる拘束電流値にもばらつきが生じ、その精度も自ずと劣ることになる。
【００１２】
本発明の第１の目的は、直流モータの構成に影響を受けることなくその拘束電流値を簡易且つ正確に算出することができる直流モータの拘束電流算出方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、直流モータの構成に影響を受けることなくその特性を簡易且つ正確に得て直流モータの製造することができる直流モータの製造方法及び直流モータの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、直流モータの起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間における、該モータ電流値が該ピーク値未満且つ該直流モータの定常回転時の電流値以上となる過渡的な電流値に基づき該直流モータの拘束電流値を算出することを要旨とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直流モータの拘束電流算出方法において、前記過渡的な電流値は、前記直流モータの起動から所定時間後のモータ電流値であって、前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき前記直流モータの拘束電流値を算出することを要旨とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の直流モータの拘束電流算出方法において、前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることを要旨とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の直流モータの拘束電流算出方法において、前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得ることを要旨とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、モータ部品組付け後の直流モータに電圧を印加して該直流モータを起動し、その起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間の、該起動から所定時間後の過渡的な電流値を測定する突入電流測定工程と、前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき前記直流モータの拘束電流値を算出する拘束電流算出工程と、前記突入電流測定工程の後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷電流値を測定する無負荷電流測定工程と、前記突入電流測定工程の後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷回転数を測定する無負荷回転数測定工程と、前記無負荷電流測定工程及び前記無負荷回転数測定工程の後、前記直流モータへの電圧の印加を停止してその停止時における誘起電圧を測定する誘起電圧測定工程と、前記拘束電流値、前記無負荷電流値、前記無負荷回転数、及び前記誘起電圧に基づき拘束トルクを算出して、前記直流モータの特性を特定する特性演算工程とを備えたことを要旨とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の直流モータの製造方法において、前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることを要旨とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の直流モータの製造方法において、前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得ることを要旨とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、モータ部品組付け後の直流モータに電圧を印加して該直流モータを起動し、その起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間の、該起動から所定時間後の過渡的な電流値を測定する突入電流測定手段と、前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき前記直流モータの拘束電流値を算出する拘束電流算出手段と、前記過渡的な電流値を測定した後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷電流値を測定する無負荷電流測定手段と、前記過渡的な電流値を測定した後、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷回転数を測定する無負荷回転数測定手段と、前記無負荷電流値及び前記無負荷回転数を測定した後、前記直流モータへの電圧の印加を停止してその停止時における誘起電圧を測定する誘起電圧測定手段と、前記拘束電流値、前記無負荷電流値、前記無負荷回転数、及び前記誘起電圧に基づき拘束トルクを算出して、前記直流モータの特性を特定する特性演算手段とを備えたことを要旨とする。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の直流モータの製造装置において、前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることを要旨とする。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の直流モータの製造装置において、前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得ることを要旨とする。
【００２４】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、モータ電流値が前記ピーク値未満且つ前記直流モータの定常回転時の電流値以上となる過渡的な電流値に基づき該直流モータの拘束電流値が算出される。この過渡的な電流値は、例えば前記ピーク値に比べて直流モータの構成に起因する起動時のモータ停止位置の影響を受けにくく、該拘束電流値とも相関関係を有することが確認されている。従って、この過渡的な電流値に基づく直流モータの拘束電流値は、該直流モータの構成による影響が抑制されてより正確に算出される。いうまでもなく、この直流モータの拘束電流値は、例えばモータ部品の組付け後において容易に求められることになる。
【００２５】
請求項２に記載の発明によれば、前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とに基づき、前記直流モータの拘束電流値が極めて簡易に算出される。
請求項３に記載の発明によれば、前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることから、該直流モータの停止位置（直流モータの構成）による前記過渡的な電流値への影響がより確実に抑制される。そして、この過渡的な電流値に基づく直流モータの拘束電流値も、より高い信頼性で得られる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得るため、信頼度の高い定数が容易に得られる。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、突入電流測定工程にて、モータ部品組付け後の直流モータに電圧が印加されて該直流モータが起動され、その起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間の、該起動から所定時間後の過渡的な電流値が測定される。そして、拘束電流算出工程にて、前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とにより拘束電流値が算出される。そして、前記突入電流測定工程の後、無負荷電流測定工程にて、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷電流値が測定される。また、前記突入電流測定工程の後、無負荷回転数測定工程にて、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷回転数が測定される。そして、前記無負荷電流測定工程及び前記無負荷回転数測定工程の後、誘起電圧測定工程にて、前記直流モータへの電圧の印加が停止され、その停止時における誘起電圧が測定される。そして、特性演算工程にて、前記拘束電流値、前記無負荷電流値、前記無負荷回転数、及び前記誘起電圧に基づき拘束トルクが算出されて、前記直流モータの特性が特定される。よって、機械的に負荷を与えるための負荷付与機器（電磁式ブレーキ等）や、トルクセンサ（トルク−電圧変換器等）を必要とせず、且つモータ部品組付け後に、直流モータの特性を得ることができる。また、モータ部品組付け後に、直流モータに対し電圧の印加及び停止を一度ずつ行うだけで、当該直流モータの特性を得ることが可能となる。これにより、この方法では、容易に低コストで直流モータの特性を得ることができ、ひいては容易に低コストで直流モータを製造することができる。
【００２８】
特に、前記拘束電流算出工程にて拘束電流値の算出に供される過渡的な電流値は、例えば前記ピーク値に比べて直流モータの構成に起因する起動時のモータ停止位置の影響を受けにくいことから、この過渡的な電流値に基づく直流モータの拘束電流値は、該直流モータの構成による影響が抑制されてより正確に算出される。この結果、前記特性演算工程にてこの拘束電流値等に基づき演算される拘束トルクもより正確に算出され、ひいては当該直流モータの特性がより正確に得られる。
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることから、該直流モータの停止位置（直流モータの構成）による前記過渡的な電流値への影響がより確実に抑制される。そして、この過渡的な電流値に基づく直流モータの拘束電流値も、より高い信頼性で得られる。
【００３０】
請求項７に記載の発明によれば、前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得るため、信頼度の高い定数が容易に得られる。
【００３１】
請求項８に記載の発明によれば、突入電流測定手段にて、モータ部品組付け後の直流モータに電圧が印加されて該直流モータが起動され、その起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから該直流モータが定常回転するまでの間の、該起動から所定時間後の過渡的な電流値が測定される。そして、拘束電流算出手段にて、前記過渡的な電流値と、予め求めた所定の定数とにより拘束電流値が算出される。そして、前記過渡的な電流値が測定された後、無負荷電流測定手段にて、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷電流値が測定される。また、前記過渡的な電流値が測定された後、無負荷回転数測定手段にて、無負荷での回転が定常回転になるときの無負荷回転数が測定される。そして、前記無負荷電流値及び前記無負荷回転数が測定された後、誘起電圧測定手段にて、前記直流モータへの電圧の印加が停止され、その停止時における誘起電圧が測定される。そして、特性演算手段にて、前記拘束電流値、前記無負荷電流値、前記無負荷回転数、及び前記誘起電圧に基づき拘束トルクが算出されて、前記直流モータの特性が特定される。よって、機械的に負荷を与えるための負荷付与機器（電磁式ブレーキ等）や、トルクセンサ（トルク−電圧変換器等）を必要とせず、且つモータ部品組付け後に、直流モータの特性を得ることができる。また、モータ部品組付け後に、前記直流モータに対し電圧の印加及び停止を一度ずつ行うだけで、当該直流モータの特性を得ることが可能となる。これにより、この装置では、容易に低コストで直流モータの特性を得ることができ、ひいては容易に低コストで直流モータを製造することができる。
【００３２】
特に、前記拘束電流算出手段による拘束電流値の算出に供される過渡的な電流値は、例えば前記ピーク値に比べて直流モータの構成に起因する起動時のモータ停止位置の影響を受けにくいことから、この過渡的な電流値に基づく直流モータの拘束電流値は、該直流モータの構成による影響が抑制されてより正確に算出される。この結果、前記特性演算手段によりこの拘束電流値等に基づき演算される拘束トルクもより正確に算出され、ひいては当該直流モータの特性がより正確に得られる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、前記所定時間は、同一の直流モータにおいて該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることから、該直流モータの停止位置（直流モータの構成）による前記過渡的な電流値への影響がより確実に抑制される。そして、この過渡的な電流値に基づく直流モータの拘束電流値も、より高い信頼性で得られる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、前記所定の定数は、同種同型の複数の直流モータより該直流モータの起動から前記所定時間後のモータ電流値及び拘束電流値を測定し、該両測定値に基づいて得るため、信頼度の高い定数が容易に得られる。
【発明の効果】
【００３５】
以上詳述したように、請求項１乃至４に記載の発明では、直流モータの構成に影響を受けることなくその拘束電流値を簡易且つ正確に算出することができる。
請求項５乃至１０に記載の発明では、直流モータの構成に影響を受けることなくその特性を簡易且つ正確に得て直流モータの製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。図１に示すように、特性測定に係る直流モータの製造装置は、電流センサ（電流計）１、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）２、電源３及びスイッチ４を備えている。そして、パソコン２は、電流計測部５、演算部６、電圧計測部７及び出力部８を備えている。
【００３７】
なお、本実施形態では、電流センサ１とパソコン２（詳しくは、電流計測部５及び演算部６）とスイッチ４とが突入電流測定手段を構成している。また、電流センサ１とパソコン２（詳しくは、電流計測部５及び演算部６）が無負荷電流測定手段及び無負荷回転数測定手段を構成している。また、パソコン２（詳しくは、演算部６）が拘束電流算出手段及び特性演算手段を構成している。また、パソコン２（詳しくは、演算部６及び電圧計測部７）とスイッチ４とが誘起電圧測定手段を構成している。
【００３８】
電源３は、そのマイナス側端子が電流センサ１を介して第１端子１１に接続され、そのプラス側端子がスイッチ４を介して第２端子１２に接続されている。また、電流センサ１は、パソコン２（電流計測部５）に接続されている。さらに、第１及び第２端子１１，１２は、それぞれパソコン２（電圧計測部７）に接続されている。
【００３９】
電流センサ１は、電流値に応じたアナログの信号（電圧信号）Ｓ１をパソコン２（電流計測部５）に出力する。
パソコン２は、所定の操作により種々の処理を行う。
【００４０】
パソコン２において、電流計測部５は、前記信号Ｓ１をデジタルの電流値信号Ｓ２に変換してこれを演算部６に出力する。
また、パソコン２において、電圧計測部７は、第１及び第２端子１１，１２間の電圧信号をデジタルの電圧値信号Ｓ３に変換してこれを演算部６に出力する。
【００４１】
また、パソコン２において、演算部６は、予め入力された所定の定数α，βを有し、種々の演算を行い、その演算結果を出力部８に出力する。なお、上記演算部６の演算については、後述の特性測定に係る直流モータの製造方法で詳述し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４２】
また、パソコン２において、出力部８は、外部の図示しないモニタに接続され、前記演算結果をモニタに表示させる。
次に、このように構成された直流モータの製造装置にて行われる直流モータの製造方法について説明する。
【００４３】
本実施形態では、直流モータの起動に伴いモータ電流値がピーク値に達してから同直流モータが定常回転するまでの間における、モータ電流値がピーク値未満且つ直流モータの定常回転時の電流値以上となる過渡的な電流値（以下、「突入電流過渡値Ｉｔ」という）に基づき直流モータの拘束電流値Ｉｓを算出する。すなわち、直流モータの起動から所定時間ｔｏ後のモータ電流値（突入電流過渡値Ｉｔ）に基づき直流モータの拘束電流値Ｉｓを算出する。これは、この突入電流過渡値Ｉｔが、従来例（特許文献２）で説明したモータ電流値のピーク値に比べて直流モータの構成（巻線、整流子、ブラシの構成）に起因する起動時のモータ停止位置の影響を受けにくく、拘束電流値Ｉｓとも相関関係を有することによる。
【００４４】
ここで、図４で示した前述の直流モータを例として、図２に基づき上記突入電流過渡値Ｉｔが直流モータの構成の影響を受けにくいことについて説明する、なお、図２（ａ）（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）（ｂ）で示した状態におけるモータ起動時のモータ電流値の推移を示すグラフである。同図から明らかなように、図４（ａ）（ｂ）で示した状態にそれぞれ対応する図２（ａ）（ｂ）での突入電流過渡値Ｉｔは、ピーク値の前述のばらつきに関わらず、そのばらつきが抑制されて同等の値となっている。
【００４５】
つまり、モータ電流値がピーク値を過ぎて直流モータが回転を始めると、同モータ電流値が低下し所定時間ｔｏ以降は起動前のモータ停止位置に関係なく略一定のモータ電流値となっている。これは、直流モータが回っていればモータ電極間の巻線抵抗、あらゆるモータ停止位置の電極間巻線抵抗の平均的な値になり、同一モータであれば一定値に収束するためである。
【００４６】
従って、この突入電流過渡値Ｉｔを測定してこれと相関関係を有する拘束電流値Ｉｓを求めることで、直流モータの構成の影響が抑制されたより高精度な拘束電流値が求まることになる。なお、突入電流過渡値Ｉｔは、モータ回転中の電流値であるためその値は直流モータの磁気回路や機械的なロスの影響を受けることになる。しかしながら、これらの影響はモータ停止位置によるモータ電極間の巻線抵抗変化に較べて十分小さいことから、突入電流過渡値Ｉｔを利用した方が精度よく拘束電流値を求めることができる。
【００４７】
まず、上記突入電流過渡値Ｉｔの測定に係る所定時間ｔｏの取得態様について説明する。本実施形態では、同一の完成した（特性がユーザ等の需要を満たすと判断された）直流モータにおいて当該直流モータの停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて上記所定時間ｔｏを決定する。このモータ電流値の差が無視できる状態とは、例えばこれら複数回測定されたモータ電流値の差が所定値を下回る状態をいう。例えば、定格トルクが１．１８［Ｎ・ｍ］近傍の直流モータにおいては、上記所定時間ｔｏを２〜２００［ｍｓ（ミリ秒）］の範囲に設定することでほぼ最短時間でモータ電流値の差が無視できるようになることが確認されている。また、この直流モータにおいては、起動から１秒ほどで定常回転していることも確認されている。
【００４８】
上記所定時間ｔｏが取得されると、次に予め３０台の完成した（特性がユーザ等の需要を満たすと判断された）同種同型の直流モータより上記突入電流過渡値Ｉｔ及び拘束電流値を測定し、これら両測定値に基づいて前記所定の定数α，βを取得する。これら定数α，βは、突入電流過渡値Ｉｔから拘束電流値Ｉｓを算出するための（所謂、回帰分析するための）定数であって、下記の（Ａ）式を満たすように算出されている。
【００４９】
Ｉｓ＝α×Ｉｔ＋β          （Ａ）式
なお、所定の定数α，βの取得に際して測定される拘束電流値も、モータ停止位置によりばらつくことになる。従って、このときの拘束電流値は、当該直流モータの停止位置を変えて複数回測定し、これら複数回測定された拘束電流値の代表値を突入電流過渡値との相関関係を求める拘束電流値とする。この拘束電流値の代表値として、例えば複数回測定された拘束電流値の平均値、最大値若しくは最小値などを採用すればよい。
【００５０】
そして、特性測定に際しては、まず、図１に示すように、第１及び第２端子１１，１２に直流モータＭの電源入力端子を接続する。なお、ここで述べる直流モータＭは、モータ部品が組付けられた（ステータの磁極が着磁された）ものであって、その特性が測定されていないものである。ここでの直流モータＭは、例えば定格トルクが１．１８［Ｎ・ｍ］となる図４で示した構造を有しており、これに対応して前記所定時間ｔｏは２０［ｍｓ］に設定されている。上記第１及び第２端子１１，１２に接続される直流モータＭの各隣り合うブラシ９２（図４参照）は、スイッチ４を介して互いに異なる極性で電源３に接続されることはいうまでもない。
【００５１】
次に、以上の準備工程が完了したものとして、直流モータＭの特性測定に係る製造方法について説明する。なお、本実施形態での製造方法は、「突入電流測定工程」、「拘束電流算出工程」、「無負荷電流測定工程」、「無負荷回転数測定工程」、「誘起電圧測定工程」及び「特性演算工程」からなり、以下にこれら工程を段階的に説明する。
【００５２】
「突入電流測定工程」
まず、「突入電流測定工程」では、電流センサ１とパソコン２（詳しくは、電流計測部５及び演算部６）とスイッチ４にて、直流モータＭに電源３の電圧を印加してこれを起動し、突入電流過渡値Ｉｔを測定する。
【００５３】
詳しくは、スイッチ４をオンし、無負荷にて直流モータＭを起動する。そして、図２に示すように、電流センサ１及び電流計測部５を介して入力されるモータ電流値（電流値信号Ｓ２）により、演算部６は起動から所定時間ｔｏ後のモータ電流値である突入電流過渡値Ｉｔを測定する。なお、起動からの経過時間は、例えばスイッチ４の操作がパソコン２の処理による場合にはその処理後の経過時間を演算部６にて計時することで求める。あるいは、上記起動からの経過時間は、直流モータＭの起動に伴いモータ電流値の変化が表れてからの経過時間を演算部６にて計時することで求める。そして、この起動からの経過時間が上記所定時間ｔｏに一致するときのモータ電流値（電流値信号Ｓ２）が突入電流過渡値Ｉｔとして測定される。
【００５４】
「拘束電流算出工程」
次に、「拘束電流算出工程」では、演算部６にて、前記突入電流過渡値Ｉｔと、前記所定の定数α，βとにより拘束電流値Ｉｓを算出する。
【００５５】
詳しくは、演算部６にて、測定した前記突入電流過渡値Ｉｔと、所定の定数α，βとにより前記（Ａ）式を解いて、拘束電流値Ｉｓを算出する。
「無負荷電流測定工程」
次に、「無負荷電流測定工程」では、電流センサ１とパソコン２（詳しくは、電流計測部５及び演算部６）にて、直流モータＭの無負荷での回転が安定して定常回転するときの無負荷電流値（定常回転時の電流値）Ｉｏを測定する。
【００５６】
詳しくは、演算部６にて、電流センサ１及び電流計測部５を介して入力されるモータ電流値（電流値信号Ｓ２）が安定したときの電流値を無負荷電流値Ｉｏとして測定する。
「無負荷回転数測定工程」
次に、「無負荷回転数測定工程」では、電流センサ１とパソコン２（詳しくは、電流計測部５及び演算部６）にて、直流モータＭの無負荷での回転が安定して定常回転するときの無負荷回転数Ｎｏを測定する。
【００５７】
詳しくは、演算部６にて、前記無負荷電流値Ｉｏの電流脈動成分より無負荷回転数Ｎｏを算出する。ここで、電流脈動成分は、直流モータＭの電機子コアのスロットの数と対応して発生することから、単位時間当たりの電流脈動回数をスロットの数で除（割算）することで無負荷回転数Ｎｏが算出される。
【００５８】
「誘起電圧測定工程」
次に、「誘起電圧測定工程」では、パソコン２（詳しくは、演算部６及び電圧計測部７）とスイッチ４にて、直流モータＭへの電圧の印加を停止し、その停止時における誘起電圧Ｅｏを測定する。
【００５９】
詳しくは、スイッチ４をオフし、直流モータＭへの電圧の印加を停止する。そして、そのとき電圧計測部７を介して入力される電圧値（電圧値信号Ｓ３）から演算部６にて誘起電圧Ｅｏを測定する。
【００６０】
「特性演算工程」
次に、「特性演算工程」では、演算部６にて、前記拘束電流値Ｉｓ、前記無負荷電流値Ｉｏ、前記無負荷回転数Ｎｏ及び前記誘起電圧Ｅｏに基づき拘束トルクＴｓを算出して、直流モータＭの特性（図３参照）を特定する。
【００６１】
詳しくは、演算部６にて、無負荷回転数Ｎｏ及び下記の（Ｂ）式より無負荷時の角速度ωｏを算出し、その角速度ωｏ、誘起電圧Ｅｏ及び下記の（Ｃ）式より誘起電圧定数Ｅｋを算出して、特性（図３参照）を特定する。
【００６２】
ωｏ＝２π×Ｎｏ／６０（ｒａｄ／ｓｅｃ）          （Ｂ）式
Ｅｋ＝ωｏ／Ｅｏ                                  （Ｃ）式
ここで、誘起電圧定数Ｅｋは、図３に示す特性図において、モータ電流値−トルク特性における傾きに対応した値であることと、既に無負荷電流値Ｉｏ及び拘束電流値Ｉｓが得られていることからモータ電流値−トルク特性が特定される。そして、拘束電流値Ｉｓのときのトルクが拘束トルクＴｓであるため、前記モータ電流値−トルク特性より拘束トルクＴｓが得られる。即ち、演算部６にて、拘束電流値Ｉｓ、無負荷電流値Ｉｏ、誘起電圧定数Ｅｋ及び下記の（Ｄ）式より拘束トルクＴｓが算出される。
【００６３】
Ｔｓ＝（Ｉｓ−Ｉｏ）／Ｅｋ          （Ｄ）式
また、図３に示すように、既に前記無負荷回転数Ｎｏが得られていることから、回転数−トルク特性が特定される。よって、直流モータＭの特性（図３参照）が特定される。
【００６４】
次に、出力部８にて、演算結果、即ち回転数・モータ電流値−トルク特性（図３参照）のデータを外部の図示しないモニタに出力し、当該特性をモニタに表示させる。
よって、上記特性（図３参照）により、任意の状態のトルク（定格トルク等）の特定が可能となる。そして、前記特性や、該特性にて得られた値（定格トルク等）がユーザの需要を満たすか否かを判断し、満たすと判断されたものを製品とする。
【００６５】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、直流モータＭの突入電流過渡値Ｉｔと、予め求めた所定の定数α，βとにより当該直流モータＭの拘束電流値Ｉｓを算出してその回転数・モータ電流値−トルク特性を特定した。従って、機械的に負荷を与えるための負荷付与機器（電磁式ブレーキ等）や、トルクセンサ（トルク−電圧変換器等）を必要とせず、且つモータ部品組付け後（ステータの磁極の着磁後）に、集中した測定・算出にて直流モータＭの特性を得ることができる。
【００６６】
また、モータ部品組付け後（ステータの磁極の着磁後）に、前記直流モータＭに対し電圧の印加及び停止を一度ずつ行うだけで、効率良く短時間で当該直流モータＭの特性を得ることが可能となる。これにより、この装置及び方法では、容易に低コストで直流モータＭの特性を得ることができ、ひいては容易に低コストで直流モータＭを製造（製品化）することができる。あるいは、特性の再計測を行う際においても、分解・再組付け等を必要とせず、容易に低コストで特性を得ることができる。
【００６７】
特に、前記拘束電流値Ｉｓの算出に供される突入電流過渡値Ｉｔは、例えば従来例のピーク値に比べて直流モータＭの構成に起因する起動時のモータ停止位置の影響を受けにくいことから、この突入電流過渡値Ｉｔに基づく直流モータＭの拘束電流値Ｉｓは、直流モータの構成による影響が抑制されてより正確に算出することができる。この結果、この拘束電流値Ｉｓ等に基づき演算される拘束トルクＴｓをより正確に算出し、ひいては当該直流モータＭの特性をより正確に得ることができる。
【００６８】
（２）本実施形態では、前記所定時間ｔｏは、同一の直流モータにおいてその停止位置を変えて起動時のモータ電流値を複数回測定し、これら複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間に基づいて得ることから、同直流モータの停止位置（直流モータの構成）による突入電流過渡値Ｉｔへの影響をより確実に抑制することができる。そして、この突入電流過渡値Ｉｔに基づく直流モータの拘束電流値Ｉｓも、より高い信頼性で得られる。
【００６９】
（３）本実施形態では、前記所定の定数α，βは、同種同型の３０台の直流モータより同直流モータの起動から前記所定時間ｔｏ後のモータ電流値（突入電流過渡値）及び拘束電流値を測定し、これら両測定値に基づいて得るため、信頼度の高い定数を容易に得ることができ、ひいては信頼度の高い拘束電流値Ｉｓを算出することができる。
【００７０】
（４）本実施形態では、無負荷回転数Ｎｏを、無負荷電流値Ｉｏの電流脈動成分より算出するようにしたため、別部品として専用の回転センサ等を設ける必要がなく、更に低コストで直流モータＭの特性を得ることができる。
【００７１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態においては、直流モータの製造装置及び製造方法として説明したが、モータ部品が組付けられた後の直流モータの拘束電流値Ｉｓを取得（再取得）したい需要があれば、上記工程の一部（「突入電流測定工程」及び「拘束電流算出工程」）のみを実施してもよい。この場合であっても、直流モータの構成に影響を受けることなくその拘束電流値をより正確に算出することができる。いうまでもなく、この直流モータの拘束電流値は、例えばモータ部品の組付け後において機械的に負荷を与えるための負荷付与機器（電磁式ブレーキ等）や、トルクセンサ（トルク−電圧変換器等）を必要とせず、また分解・再組付け等を必要とせず、容易に低コストで求められることになる。
【００７２】
・前記実施形態の直流モータの製造装置は、同様の機能（突入電流測定手段、拘束電流算出手段、無負荷電流測定手段、無負荷回転数測定手段、誘起電圧測定手段、及び特性演算手段）を有すれば、他の機器にて構成してもよい。例えば、パソコン２に代えてマイクロコントローラ（以下、「マイコン」という）を採用してもよい。また、このマイコンが電流計測部５及び電圧計測部７を備えていない場合には、当該マイコンに別途、Ａ／Ｄ変換器等を接続して同様の直流モータの製造装置を構成すればよい。
【００７３】
・前記実施形態において、直流モータＭの定常回転は、定常回転にあることが予め確認されている起動時からの経過時間（例えば、１秒）に基づき判断すればよい。あるいは、直流モータＭの定常回転は、起動時において所定時間内での回転数変化が所定値に収まることに基づき判断すればよい。
【００７４】
・前記実施形態において、所定時間ｔｏは、同一の直流モータにおいて複数回測定されたモータ電流値の差が無視できる起動からの時間として取得されるが、その中で最短となる時間に確定することが好ましい。
【００７５】
・前記実施形態では、予め直流モータＭと同種同型の完成した３０台の直流モータより突入電流過渡値Ｉｔ及び拘束電流値Ｉｓを測定し、該両測定値に基づいて所定の定数α，βを得るようにしたが、所定の定数α，βを得る方法を変更してもよい。例えば、予め測定する直流モータの数を、３０台以外、例えば４０台、５０台等に変更してもよい。また、例えば、多種（サイズが異なる等）の直流モータの所定の定数から、本実施の形態の直流モータＭに対応した所定の定数α，βを回帰分析により算出して得るようにしてもよい。
【００７６】
・前記実施形態においては、線形近似（（Ａ）式）による回帰分析としたが、例えば多項式近似、三角近似、指数近似、累乗近似、対数近似などの曲線近似による回帰分析としてもよい。
【００７７】
・前記実施形態では、無負荷回転数Ｎｏを無負荷電流値Ｉｏの電流脈動成分より算出するようにしたが、無負荷回転数Ｎｏを他の方法にて得てもよい。例えば、無負荷回転数Ｎｏを別部品である専用の回転センサにて測定するようにしてもよい。このようにしても、前記実施形態の（１）〜（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
・前記実施形態では、出力部８は、外部の図示しないモニタに接続され、演算結果である特性をモニタに表示させるとしたが、演算結果に基づく情報をモニタ以外の情報伝達手段に伝達するようにしてもよい。例えば、出力部８に合否判定ランプを接続する。そして、演算部６は、前記特性が予め設定されたユーザの需要を満たすか否かを判断する。そして、出力部８は、演算部６の演算結果である判定結果を、合否判定ランプを点灯させることで外部に伝達する。このように合否判定ランプにて合否を表示させると、作業者による合否の判別が容易となり、工場等における直流モータの生産効率を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図２】（ａ）（ｂ）は、モータ起動時のモータ電流値の推移を示すグラフ。
【図３】直流モータの回転数・モータ電流値−トルク特性図。
【図４】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、モータ停止位置と巻線抵抗との関係を示す説明図。
【図５】（ａ）（ｂ）は、モータ起動時のモータ電流値の推移を示すグラフ。
【符号の説明】
【００８０】
１…電流センサ、２…パーソナルコンピュータ、４…スイッチ、５…電流計測部、６…演算部、７…電圧計測部。
【図１】
2005341678.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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