(57)【要約】【課題】中性点の電位を外部に引き出すことなく各固定子巻線の磁束波形を算出する。【解決手段】Ｙ結線された３つの相巻線で構成された固定子巻線を有するモータ５１の３つの相巻線への交流駆動電圧の非供給状態においてモータ５１の回転子５４を回転させた際に３つの相巻線間に発生する線間電圧を検出すると共に線間電圧をＡ／Ｄ変換して電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓとして出力する電圧検出部２と、電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓを入力すると共にΔ−Ｙ変換して、相巻線についての相電圧を示す相電圧データＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３を算出するΔ−Ｙ変換処理、および算出した相電圧データＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３を積分して、各相巻線の波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗを算出する磁束波形算出処理をこの順に実行する処理部３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ結線された３つの相巻線で構成された固定子巻線を有するモータの当該３つの相巻線のうちの少なくとも１つの相巻線の磁束波形を算出する磁束波形算出装置であって、
前記３つの相巻線への交流駆動電圧の非供給状態において前記モータの回転子を回転させた際に当該３つの相巻線間に発生する線間電圧を検出すると共に当該線間電圧をＡ／Ｄ変換して線間電圧データとして出力する電圧検出部と、
前記線間電圧データを入力すると共にΔ−Ｙ変換して、前記少なくとも１つの相巻線についての相電圧を示す相電圧データを算出するΔ−Ｙ変換処理、および当該算出した相電圧データを積分して当該少なくとも１つの相巻線の前記磁束波形データを算出する磁束波形算出処理をこの順に実行する処理部とを備えている磁束波形算出装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記入力した線間電圧データをフーリエ変換すると共に、当該フーリエ変換によって得られた各周波数成分のうちから直流成分を除去し、かつ当該直流成分が除去された当該各周波数成分に対して逆フーリエ変換を実行して新たな線間電圧データを生成する直流除去処理を前記Δ−Ｙ変換処理に先立って実行し、次いで、当該新たな線間電圧データに対して前記Δ−Ｙ変換処理を実行する請求項１記載の磁束波形算出装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記算出した磁束波形データに基づいて前記少なくとも１つの相巻線の前記磁束波形を表示部に表示させる表示処理を実行する請求項１または２記載の磁束波形算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの特性試験に際して巻線の磁束波形を測定する磁束波形算出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータの特性試験装置として、下記の特許文献１に開示されたＰＭモータの特性試験装置が知られている。この特性試験装置では、被試験機であるＰＭモータを試験用のモータに直結して回転子を回転させるか、またはＰＭモータを他の駆動源によって駆動し、駆動後にその駆動源よりの制御を遮断して回転子をフリーラン状態にさせ、この回転子の回転状態において固定子巻線に誘起される誘起電圧を電圧検出器で検出し、Ａ／Ｄ変換器を経由して誘起電圧の波形をデジタルデータ（波形データ）に変換した後、この波形データをパソコンに収録している。また、下記の特許文献１には、この収録した波形データに基づいて、回転子の回転速度と誘起電圧との関係を示すモータの特性図を作成する例について記載されているが、モータの特性試験では、これ以外のモータの特性として、この波形データに基づいて固定子巻線の磁束波形を算出して、表示装置などに表示させることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６７７２７号公報（第２−３頁、第１，６図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記モータの特性試験装置には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、図６に示すように、固定子巻線５２としてＹ結線された３つの相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗ（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）を備え、相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの端部に接続された電圧入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに三相交流電圧（交流駆動電圧）を供給することで回転するように構成された三相のモータ５１における各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの上記した磁束波形は、各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの両端に発生する誘起電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の波形、つまり相電圧の波形を積分することで算出される。このため、上記モータの特性試験装置では、相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの中性点Ａの電位をモータ５１の外部に配線５３で引き出すと共に、この中性点Ａの電位を基準として相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの両端に発生する誘起電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を測定している。
【０００５】
しかしながら、一般的なモータでは、完成品の状態において、この中性点の電位を簡単に外部に引き出せる構造のものは少なく、また、中性点の電位を引き出せたとしても、引き出すまでに要する作業時間が長くなる。このため、上記のモータの特性試験装置では、モータの特性試験を実施し難いことがあるという解決すべき課題が存在している。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、中性点の電位を外部に引き出すことなく各固定子巻線の磁束波形を算出し得る磁束波形算出装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく請求項１記載の磁束波形算出装置は、Ｙ結線された３つの相巻線で構成された固定子巻線を有するモータの当該３つの相巻線のうちの少なくとも１つの相巻線の磁束波形を算出する磁束波形算出装置であって、前記３つの相巻線への交流駆動電圧の非供給状態において前記モータの回転子を回転させた際に当該３つの相巻線間に発生する線間電圧を検出すると共に当該線間電圧をＡ／Ｄ変換して線間電圧データとして出力する電圧検出部と、前記線間電圧データを入力すると共にΔ−Ｙ変換して、前記少なくとも１つの相巻線についての相電圧を示す相電圧データを算出するΔ−Ｙ変換処理、および当該算出した相電圧データを積分して当該少なくとも１つの相巻線の前記磁束波形データを算出する磁束波形算出処理をこの順に実行する処理部とを備えている。
【０００８】
また、請求項２記載の磁束波形算出装置は、請求項１記載の磁束波形算出装置において、前記処理部は、前記入力した線間電圧データをフーリエ変換すると共に、当該フーリエ変換によって得られた各周波数成分のうちから直流成分を除去し、かつ当該直流成分が除去された当該各周波数成分に対して逆フーリエ変換を実行して新たな線間電圧データを生成する直流除去処理を前記Δ−Ｙ変換処理に先立って実行し、次いで、当該新たな線間電圧データに対して前記Δ−Ｙ変換処理を実行する。
【０００９】
また、請求項３記載の磁束波形算出装置は、請求項１または２記載の磁束波形算出装置において、前記処理部は、前記算出した磁束波形データに基づいて前記少なくとも１つの相巻線の前記磁束波形を表示部に表示させる表示処理を実行する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の磁束波形算出装置によれば、モータを構成する相巻線の中性点の電位をモータの外部に引き出すことなく、外部から接続可能な電圧入力端子のみを使用して、各相巻線の磁束波形を算出（測定）することができる。したがって、中性点の電位を外部に引き出すことができないモータについても、その各相巻線の磁束波形を算出することができる。
【００１１】
請求項２記載の磁束波形算出装置によれば、線間電圧データに直流成分が加わった場合においても、処理部が直流除去処理を実行して、この線間電圧データに含まれているこの直流成分を除去する。したがって、この磁束波形算出装置によれば、磁束波形算出処理において行われる積分（順次加算）によって積分値である磁束波形データが直流成分に起因して発散するといった事態を確実に回避することができるため、正確な磁束波形データに基づいて相巻線の正確な磁束波形を算出することができる。
【００１２】
請求項３記載の磁束波形算出装置によれば、処理部が表示処理を実行して、算出した磁束波形データに基づいて磁束波形を表示部に表示させるため、磁束波形を目視にて測定（確認）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】磁束波形算出装置１の構成図である。
【図２】固定子巻線５２の構成を説明するためのモータ５１の構成図である。
【図３】固定子巻線５２の各線間電圧Ｕ１ｓ，Ｕ２ｓ，Ｕ３ｓの波形図である。
【図４】固定子巻線５２の各相電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の波形図である。
【図５】相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの各磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを示す波形図である。
【図６】中性点Ａの電位をモータ５１の外部に引き出して各相電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を測定する構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、磁束波形算出装置１の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、磁束波形算出装置１の試験対象となるモータ５１の構成について、図１，２を参照して説明する。モータ５１は、Ｙ結線された３つの相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗ（Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線）を有する固定子巻線５２と、回転子５４と、各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの各端部（中性点Ａとは異なる側の端部）に接続されて各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗに駆動用の三相交流電圧（交流駆動電圧）を供給するための電圧入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗ（モータ５１の外部から接続（アクセス）可能な端子）とを備えている。
【００１６】
次いで、磁束波形算出装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１７】
磁束波形算出装置１は、図１に示すように、一例として、電圧検出部２、処理部３、記憶部４および表示部５を備え、モータ５１の固定子巻線５２を構成する各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗ（図２参照）の各磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ（図５参照）を算出すると共に、表示可能に構成されている。
【００１８】
電圧検出部２は、図２に示すように、一対の入力端子間に入力された電圧信号をＡ／Ｄ変換して、電圧信号の振幅を示す電圧データとして出力する３系統のＡ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂ，２ｃを備えている。この場合、各Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂ，２ｃは、一例として増幅器およびＡ／Ｄコンバータ（いずれも不図示）を備えて構成されて、共通のサンプリングクロックに同期してそれぞれの入力端子間に入力された電圧信号をサンプリングすることにより、電圧データをそれぞれ出力する。本例では、後述するように、１つのＡ／Ｄ変換回路２ａの一対の入力端子が、モータ５１の電圧入力端子Ｕ，Ｖに接続され、他の１つのＡ／Ｄ変換回路２ｂの一対の入力端子が、モータ５１の電圧入力端子Ｖ，Ｗに接続され、残りの１つのＡ／Ｄ変換回路２ｃの一対の入力端子が、モータ５１の電圧入力端子Ｗ，Ｕに接続される。
【００１９】
このため、電圧入力端子Ｕ，Ｖに接続されたＡ／Ｄ変換回路２ａは、図２に示す線間電圧Ｕ１ｓをＡ／Ｄ変換して、電圧データ（線間電圧データ）Ｄ１ｓとして出力する。また、電圧入力端子Ｖ，Ｗに接続されたＡ／Ｄ変換回路２ｂは、図２に示す線間電圧Ｕ２ｓをＡ／Ｄ変換して、電圧データ（線間電圧データ）Ｄ２ｓとして出力する。また、電圧入力端子Ｗ，Ｕに接続されたＡ／Ｄ変換回路２ｃは、図２に示す線間電圧Ｕ３ｓをＡ／Ｄ変換して、電圧データ（線間電圧データ）Ｄ３ｓとして出力する。
【００２０】
処理部３は、一例としてＣＰＵを備えて構成されて、記憶部４に記憶されている動作プログラムに従って作動して、電圧検出部２から出力された各電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓを入力して、記憶部４に記憶させる。また、処理部３は、直流除去処理、Δ−Ｙ変換処理、磁束波形算出処理および表示処理を実行する。
【００２１】
記憶部４は、ハードディスク装置や半導体メモリで構成されて、処理部３のための上記した動作プログラムが予め記憶されている。また、記憶部４は、処理部３によってワークメモリとして使用されて、電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓなどを記憶する。
【００２２】
表示部５は、本例では一例として、磁束波形算出装置１の１つの構成要素として液晶ディスプレイ装置などのディスプレイ装置を用いて構成されている。また、表示部５は、処理部３において算出された各磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを画面上に表示する。なお、各磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗについては、磁束波形算出装置１の使用者が、目視可能な状態で表示されればよいため、ディスプレイ装置に代えて、プロッタ装置やプリンタ装置で表示部５を構成することもできる。
【００２３】
続いて、磁束波形算出装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、モータ５１の各電圧入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、電圧検出部２の各Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂ，２ｃとは、上記した対応関係で予め接続されているものとする。
【００２４】
交流駆動電圧の非供給状態において、例えば回転子５４に直結された出力軸５５が不図示の駆動モータによって駆動されることにより、回転子５４が一定の回転数で回転させられている状態において、モータ５１の固定子巻線５２を構成する相巻線５２ｕには相電圧Ｕ１（図４において極太線で示す電圧）が発生し、相巻線５２ｖには相電圧Ｕ２（図４において太線で示す電圧）が発生し、相巻線５２ｗには相電圧Ｕ３（図４において細線で示す電圧）が発生している。また、これにより、モータ５１の電圧入力端子Ｕ，Ｖ間には線間電圧Ｕ１ｓ（図３において極太線で示す電圧）が発生し、電圧入力端子Ｖ，Ｗ間には線間電圧Ｕ２ｓ（図３において太線で示す電圧）が発生し、電圧入力端子Ｗ，Ｕ間には線間電圧Ｕ３ｓ（図３において細線で示す電圧）が発生している。
【００２５】
この状態において、磁束波形算出装置１では、電圧検出部２の各Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂ，２ｃが、この線間電圧Ｕ１ｓ，Ｕ２ｓ，Ｕ３ｓを入力すると共にＡ／Ｄ変換して、電圧データ（線間電圧データ）Ｄ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓを出力している。処理部３は、この電圧データ（線間電圧データ）Ｄ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓを少なくとも線間電圧Ｕ１ｓの一周期分入力して、記憶部４に記憶させる。
【００２６】
次いで、処理部３は、直流除去処理を実行する。この直流除去処理では、処理部３は、まず、各電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓをそれぞれフーリエ変換すると共に、フーリエ変換によって得られた各電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓの各周波数成分のうちから直流成分（０次成分）をそれぞれ除去する。次いで、処理部３は、直流成分が除去された各電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓの各周波数成分に対して逆フーリエ変換をそれぞれ実行して、新たな電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓを生成する。これにより、直流除去処理が完了する。
【００２７】
続いて、処理部３は、Δ−Ｙ変換処理を実行する。このΔ−Ｙ変換処理では、処理部３は、新たな電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓの同時刻のデータ（Ａ／Ｄ変換回路２ａ，２ｂ，２ｃにおいて同じタイミングでサンプリングされたデータ）を、下記のΔ−Ｙ変換演算式（１）、（２）、（３）を用いることにより、図４に示す相電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３を表す相電圧データＤｕ１，Ｄｕ２，Ｄｕ３に変換して、記憶部４に記憶させる。
Ｄｕ１＝（Ｄ１ｓ−Ｄ３ｓ）／３  ・・・（１）
Ｄｕ２＝（Ｄ２ｓ−Ｄ１ｓ）／３  ・・・（２）
Ｄｕ３＝（Ｄ３ｓ−Ｄ２ｓ）／３  ・・・（３）
【００２８】
次いで、処理部３は、磁束波形算出処理を実行する。この磁束波形算出処理では、処理部３は、記憶部４に記憶されている相電圧データＤｕ１を積分（順次加算）することにより、相巻線５２ｕに発生する磁束波形Ｓｕ（図５参照）を示す波形データ（磁束波形データ）Ｄｓｕを算出して、記憶部４に記憶させる。また、処理部３は、同様にして、相巻線５２ｖに発生する磁束波形Ｓｖ（図５参照）を示す波形データ（磁束波形データ）Ｄｓｖ、および相巻線５２ｗに発生する磁束波形Ｓｗ（図５参照）を示す波形データ（磁束波形データ）Ｄｓｗをそれぞれ算出して、記憶部４に記憶させる。
【００２９】
最後に、処理部３は、表示処理を実行する。この表示処理では、処理部３は、記憶部４に記憶させた波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗを読み出すと共に、この波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗで表される磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを表示部５の画面上に、図５に示すように表示させる。なお、図５において、磁束波形Ｓｕは極太線で表され、磁束波形Ｓｖは太線で表され、磁束波形Ｓｗは細線で表されている。
【００３０】
このように、この磁束波形算出装置１によれば、モータ５１を構成する相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの中性点Ａの電位をモータ５１の外部に引き出すことなく、外部から接続可能な電圧入力端子Ｕ，Ｖ，Ｗのみを使用して、各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを算出（測定）することができる。したがって、中性点Ａの電位を外部に引き出すことができないモータについても、その各相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを算出することができる。
【００３１】
また、この磁束波形算出装置１では、例えば電圧検出部２において、各電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓに直流成分が加わった場合においても、処理部３が直流除去処理を実行して、各電圧データＤ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓに含まれているこの直流成分を除去する。したがって、この磁束波形算出装置１によれば、磁束波形算出処理において行われる積分（順次加算）によって積分値である各波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗが直流成分に起因して発散するといった事態を確実に回避することができるため、正確な波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗを算出することができる結果、この波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗに基づいて相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの正確な磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを算出することができる。
【００３２】
また、この磁束波形算出装置１によれば、処理部３が表示処理を実行して、算出した磁束波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗに基づいて磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを表示部５に表示させるため、磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを目視にて測定（確認）することができる。なお、上記の磁束波形算出装置１においては、表示部５を磁束波形算出装置１の１つの構成要素として有しているが、表示部５を構成要素として有する構成に代えて、図示はしないが、表示部５を外部装置として接続可能な構成に磁束波形算出装置を構成することも可能である。この構成の磁束波形算出装置では、処理部３は、表示処理として、外部装置として伝送路（不図示）を介して接続された表示部に対して、この伝送路を経由して各磁束波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗを出力する。一方、外部装置として磁束波形算出装置に接続された表示部は、この磁束波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗを入力すると共に、この磁束波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗに基づいて磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを画面上に表示する。
【００３３】
なお、上記の磁束波形算出装置１では、処理部３が直流除去処理を実行することにより、直流成分に起因した各波形データＤｓｕ，Ｄｓｖ，Ｄｓｗの発散を防止する構成を採用しているが、直流成分の重畳の虞のない場合には、直流除去処理を省略する構成を採用することもできる。また、上記の磁束波形算出装置１では、すべての相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗの磁束波形Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを算出して、表示部５に表示させる構成を採用しているが、相巻線５２ｕ，５２ｖ，５２ｗのうちから予め選択された１つまたは２つの磁束波形を算出して、表示部５に表示させる構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１  磁束波形算出装置
２  電圧検出部
３  処理部
５  表示部
５１  モータ
５２  固定子巻線
５２ｕ，，５２ｖ，５２ｗ  相巻線
５４  回転子
Ｄ１ｓ，Ｄ２ｓ，Ｄ３ｓ  電圧データ
Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ  磁束波形
Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３  相電圧
Ｕ１ｓ，Ｕ２ｓ，Ｕ３ｓ  相関電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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