JP6842161B2

JP6842161B2 - レゾルバの特性測定方法及び測定装置

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Publication number: JP6842161B2
Application number: JP2017005702A
Authority: JP
Inventors: 服部　貴應; 貴應服部; 鈴木　康之; 康之鈴木; 剛規 ▲柳▼井
Original assignee: 株式会社エヌエステイー
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2017-01-17
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-01-17
Also published as: JP2018115904A

Description

本発明は、レゾルバの製造メーカがレゾルバの開発や出荷検査において、レゾルバのロータ若しくはステータを相対的に移動、回動若しくは傾動させてレゾルバの性能特性（角度誤差、変圧比、インピーダンスの電気特性など）や偏芯特性（ステータ偏芯、ロータ偏芯、ステータ軸芯傾き、ロータ軸芯傾きなど）を正確にかつ容易に測定し、製品個体毎の精度を確認し、実際のレゾルバ使用時に個体の持つ偏芯特性の情報を知り得るようにするための測定方法及び測定装置に関する。

レゾルバは振動や温度などの環境に強い回転型位置検出装置として、ＦＡやサーボシステム、車両等において広く用いられている。レゾルバを高精度なロータやステータ単体（互換仕様）として製造して使用するには、レゾルバ側と位置検出回路側のそれぞれについて誤差を低減する必要がある。レゾルバを高精度に測定する手段として、従来では高精度・高分解能のロータリーエンコーダを用いる手法や、レゾルバから出力される２相信号（ｓｉｎ信号，ｃｏｓ信号）をオシロスコープに取り込み、Ｘ＝ｃｏｓ信号，Ｙ＝ｓｉｎ信号としてＸ−Ｙ波形を観察する手法などが知られている（特許第４６５６３７８号（特許文献１）、特許第５４６３８９８号（特許文献２）など）。

レゾルバを高精度な互換仕様として製造する場合、ステータの軸芯がロータ軸に対して僅かにでもずれていると、レゾルバの絶対精度が低下する。特に高精度位置検出用の単極レゾルバは、相対位置検出用の多極レゾルバよりも軸芯ずれが精度に与える影響は非常に大きいことが知られている。多極レゾルバではロータ１回転につき複数サイクルのレゾルバ信号を検出できるため、このレゾルバ信号を用いて軸芯ズレを補正することが可能であるが、単極レゾルバではロータ１回転につき１周期のレゾルバ信号しか出力されないため、レゾルバ信号の観測が困難であり、軸芯ズレを補正するためにレゾルバ信号を観測するには、ロータを高速回転させる必要がある。このため、従来では１０μオーダーでの精度で、軸芯ズレを補正するのは困難であった。

また、レゾルバの製造工程ではステータとロータはそれぞれ別工程で製造され、レゾルバの出荷検査（ステータコイルの位置調整など）は両者を組み合わせた半完成品の状態でステータコイルに励磁信号を供給すると共に、ロータを回転させた状態でレゾルバ信号を検出することにより行われる。つまり、ロータとステータを組み合わせて半完成品とした上でロータを回転させないと、レゾルバ信号が得られないため、ステータコイルの位置調整ができず、高精度かつ互換性を備えたレゾルバを製造できない。このため、予めステータ単体で検査を済まし、ロータへの組み込みのみで互換性のある高精度のレゾルバを完成させる方法の実現が望まれていた。

図１はレゾルバ（８極）２０の断面図であり、円筒状のステータ２３内にエアギャップを有してロータ２２が収容され、ロータ２２はロータ軸２１を中心に回転自在である。ステータ２３の内周面にはポール２３Ａが設けられ、ポール２３Ａ間のスロットに励磁巻線２４−３が巻回されると共に、出力巻線(cos)２４−１及び出力巻線(sin)２４−２が巻回されている。そして、ロータ２２とステータ２３とのエアギャップのリラクタンスがロータ２２の回転角度位置により変化し、ロータ２２の回転でリラクタンス変化の基本波成分（sin,cos）が所定周期となるように構成されたＶＲ型レゾルバである。

レゾルバはモータ一体型で製造販売される形態もあるが、一般的にはレゾルバ単体或いはロ−タ、ステータ別体で製造され、モータ軸等の回転軸にレゾルバを装着して使用する形態が多い。図２はモータ１０の回転軸１１にレゾルバ２０のロータ軸２１を合わせ（芯合わせ）、モータ１０の回転位置をレゾルバ２０で検出する様子を模式的に示している。この場合、モータ１０の回転軸１１の中心線ＣＬに、レゾルバ２０のロータ軸２１の中心線を合わせてレゾルバ２０を装着するが、実際には図３に示すように、モータ１０の回転軸１１の軸方向中心点Ｏ_１とレゾルバ２０のロータ軸２１の軸方向の芯中心点Ｏ_２とがずれており、偏芯ズレｄを生じている。このような偏芯ズレｄが存在すると、モータ１０の回転によってレゾルバ２０のロータが偏芯して測定誤差を発生する。

このため、従来は図４及び図５に示すような円盤状の結合部材３０（３０Ａ，３０Ｂ）を使用して、レゾルバをモータ等の回転軸に装着している。即ち、図４の例では、円盤状の結合部材３０Ａの底面の中心線ＣＬ２Ａの位置には、例えばモータ１０の回転軸１１を嵌合して装着する凹部断面が円形状の装着孔３２Ａが設けられており、結合部材３０Ａの上面の中心線ＣＬ２Ａ位置より距離ｄ１だけずれた位置ＣＬ１Ａを中心にして、レゾルバ２０のロータ軸２１を嵌合して装着する凹部断面が円形状の装着孔３１Ａが設けられている。また、図５の例では、円盤状の結合部材３０Ｂの底面の中心線ＣＬ２Ｂの位置には、例えばモータ１０の回転軸１１を嵌合して装着する凹部断面が円形状の装着孔３２Ｂが設けられており、結合部材３０Ｂの上面の中心線ＣＬ２Ｂ位置より距離ｄ２だけずれた位置ＣＬ１Ｂを中心にして、レゾルバ２０のロータ軸２１を嵌合して装着する凹部断面が円形状の装着孔３１Ｂが設けられている。

このような距離ｄ１、ｄ２、・・・、ｄｎだけずれたｎ個の結合部材を予め用意しておき、実際のレゾルバの装着時に測定された偏芯ズレに合わせて、図６のように結合部材を介してレゾルバ２０を装着する。即ち、図６は結合部材３０Ａの例を示しており、結合部材３０Ａの装着孔３２Ａにはモータ１０の回転軸１１が嵌合して装着され、結合部材３０Ａの装着孔３１Ａにはレゾルバ２０のロータ軸２１が嵌合して装着されている。このように結合部材３０Ａを介して回転軸１１とロータ軸２１を結合してモータ１０を回転駆動すると、モータ１０とレゾルバ２０の軸芯ズレ（ｄ１）が結合部材３０Ａの装着孔３１Ａ及び３２Ａの中心ズレ（ｄ１）で解消される。

上述のように、レゾルバはステータとロータの関係が偏芯、傾斜することによって、その角度検出精度に誤差が生じ、レゾルバでモータなどの絶対角度を検出したい使用者（ユーザー）は角度精度を良くするために、ステータとロータの組立誤差をどのレベルに抑えなければならないかが必要となっている。また、ステータとロータは、レゾルバ製造メーカより個別で出荷され、ステータとロータを組み立てて使用するケースも多く、この場合には、レゾルバの組込みはユーザー側が行うので、その取り付けレベルによって検出角度誤差が発生する。そのため、事前に、偏芯させることによりどれだけ偏芯させると、どれだけ角度検出誤差が発生するのか検査して、その個体精度を保証する。また、補正データ求めておき、使用する時に実測データを補正データで補正することもできる。

特許第４６５６３７８号公報特許第５４６３８９８号公報特開２０１５−１６９６３１号公報特開２０１６−１９６２号公報

日本応用磁気学会誌正木耕一他「レゾルバの偏心による角度検出誤差と短絡巻線の効果の考察」Vol.22,No.4-2,1998 日本ＡＥＭ学会誌楡井雅巳他「８Ｘ−ＶＲレゾルバにおけるロータ偏心およびギャップ長の出力特性への影響」Vol.10,No,1,2002

上述のような結合部材を介してレゾルバを装着する手法では、多数の結合部材を予め作成して用意しておかなければならない問題がある上、レゾルバ装着の都度軸芯ズレを実際に測定して、当該軸芯ズレに合った結合部材を検索して使用すると共に、機械的に回転軸に当該結合部材を介してレゾルバを装着しなければない不都合がある。

また、特開２０１５−１６９６３１号公報（特許文献３）及び特開２０１６−１９６２号公報（特許公報４）にはレゾルバ特性を電気的に補正する手法が開示されているが、レゾルバをモータ等の回転軸に装着する場合の課題についての解決は示されていない。

ステータとロータがレゾルバ製造メーカより個別に出荷され、ステータとロータを組み立てて使用するケースについても、予め、どれだけ偏芯させるとどの程度の角度検出誤差が発生するのかを測定して準備しておくことが要請される。

本発明は上述のような事情に基づいてなされたものであり、本発明の目的は、レゾルバの製造時若しくは出荷時に、ロータとレゾルバの位置関係を種々変化させて特性（性能特性、偏芯特性）を測定して用意しておき、実際のレゾルバの使用時に測定された特性を明らかにし、組立時の精度確保に役立てるレゾルバの特性測定方法及び測定装置を提供することにある。また、その特性に応じた補正を行い得るレゾルバの特性測定方法及び測定装置を提供する。

本発明はレゾルバの特性測定方法に関し、本発明の上記目的は、レゾルバのステータを、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能とし、前記Ｘ方向を軸として回動α、前記Ｙ方向を軸として回動βが可能であり、前記レゾルバのロータを回転させながら前記ステータを移動、傾動、回動し、前記レゾルバの性能特性及び偏芯特性を測定し、前記性能特性が少なくとも角度誤差、変圧比、インピーダンスの電気特性であること、或いは前記偏芯特性が少なくともステータ偏芯、ロータ偏芯、ステータ軸芯傾き、ロータ軸芯傾き、スラストオフセットであることにより構成される。

本発明はレゾルバの特性測定装置に関し、本発明の上記目的は、レゾルバのロータを回転する回転機構と、前記ロータを収容して配置されたステータを、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能な架台と、前記架台に載置され、前記ステータを装着して前記Ｘ方向を軸として回動α、前記Ｙ方向を軸として回動βが可能な回動機構とで構成され、前記回転機構、前記回動機構を独立に制御すると共に、前記架台をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に独立して移動若しくは傾動する駆動制御部が接続されており、前記駆動制御部が、前記レゾルバを励磁すると共に、前記レゾルバの出力信号を処理する信号処理部を備えており、前記信号処理部は、少なくとも角度誤差、変圧比、インピーダンスの電気特性の性能特性と、少なくともステータ偏芯、ロータ偏芯、ロータ軸芯傾き、スラストオフセットの偏芯特性とを測定することにより達成される。

本発明のレゾルバの特性測定方法及び測定装置によれば、レゾルバの製造工程や出荷時等において、ステータをロータに対して相対的に移動、回動若しくは傾動してレゾルバの偏芯特性（ステータ偏芯など）変化による性能特性を正確にかつ容易に測定することができる。従って、結合部材を用いることなく、軸芯ズレもなくレゾルバをモータ軸等の回転軸に装着することができると共に、ロータとステータを別個に組み立てて使用する場合においても、予め求められている測定データにより電気的に軸芯ズレなどを正確に把握することができる。また、測定データにより補正することも出来る。

レゾルバの構造例を示す断面図及び部分図である。レゾルバとモータの軸芯ズレを説明するための側面図である。軸芯ズレを説明するための模式図である。結合部材の構造例（軸芯ズレｄ１）を示す斜視構造図及び側面図である。結合部材の構造例（軸芯ズレｄ２）を示す斜視構造図及び側面図である。結合部材を用いたレゾルバとモータの構造例を示す側面図である。本発明に係る測定装置及び駆動制御装置の外観構成例を示す斜視図である。測定装置の詳細を示す斜視図である。レゾルバ（ロータ、ステータ）の取付け構造を示す断面図である。レゾルバのロータのロータ軸駆動部の一例を示す機構図である。本発明に係る測定装置及び駆動制御装置の内部構成例を示すブロック図である。本発明の駆動制御部とレゾルバ、温度センサの接続関係を示すブロック図である。本発明の動作例を示すフローチャートである。本発明装置のメイン画面の一例を示す画面図である。初期設定項目の一例を示す図である。ステータの偏芯例を示す断面図である。ロータの偏芯例を示す断面図である。ステータ軸の傾き例を示す側面断面図である。ロータ軸の傾き例を示す側面断面図である。スラストオフセットの例を示す側面断面図である。ロータ軸偏芯の様子を示す断面図である。最大偏芯量と位置決め精度の関係を示す図である。ロータ偏芯と角度検出誤差の特性例を示す特性図である。ロータ回転速度と角度検出誤差の特性例を示す特性図である。

本発明は、レゾルバの製造時や出荷時等において、レゾルバのステータをロータに対して相対的に移動、回動若しくは傾動して、偏芯特性（ステータ偏芯、ロータ偏芯、ステータ軸芯傾き、ロータ軸芯傾きなど）を正確にかつ容易に操作することによりレゾルバの性能特性（角度誤差、変圧比、インピーダンスの電気特性など）を測定し、その個体精度を正確に把握する。即ち、レゾルバ特性の測定方法としては、レゾルバのステータ（若しくはロータ）を、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能とし、Ｘ方向を軸として回動α、Ｙ方向を軸として回動βが可能であり、レゾルバのロータを回転させながらステータ（若しくはロータ）を移動、傾動、回動し、レゾルバの特性を測定する。また、本発明の測定装置は、レゾルバのロータを回転する回転機構と、ロータを収容して配置されたステータを、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能な架台と、架台に載置され、ステータを装着してＸ方向を軸として回動α、Ｙ方向を軸として回動βが可能な回動機構とで構成される。そして、測定装置には、回転機構、回動機構を独立に制御すると共に、架台をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に独立して移動若しくは傾動する駆動制御部が接続されており、駆動制御装置が、レゾルバを励磁すると共に、レゾルバの出力信号（sin, cos）を処理する信号処理部を備えている。

本発明の測定装置は、例えば、レゾルバ製品としての性能を保証するため、仕様となる値内の偏芯、傾斜により、角度検出誤差が製品の規格値に収まることを測定して検査することなどに利用できる。つまり、レゾルバ製造メーカが、製品の出荷検査に用いることができる。また、レゾルバのロータとステータの相関位置である偏芯、傾斜等に対して、設計開発者には、ロバスト設計により角度検出誤差を最小限とするように開発したい要請がある。本発明の測定装置を、そのための研究開発用のレゾルバ検証検査に用いることができる。更に、ユーザーから指定された偏芯量、傾斜量等の時に、本発明の測定装置により、どれだけ検出角度誤差が発生するかのデータを取って測定しておくことにより、ユーザーに対して製品の保証値を明確にすることができる。

また、本発明によれば、多数の結合部材を用意しておき、その中の適合するものを選択して用いる必要もなく、軸芯ズレを補正データにより電気的に補償することが可能なので、レゾルバをモータ軸等の回転軸に容易に装着することができる。つまり、レゾルバの取付で軸芯ズレがあっても、容易に補正を行うことができる。このため、レゾルバの高精度の計測が可能となり、レゾルバの利用範囲が拡大する。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

本発明では、レゾルバ２０のステータ２３をロータ２２に対して相対的に移動、回動若しくは傾動して、レゾルバ２０の角度誤差等の性能特性やステータ偏芯等の偏芯特性を測定するが、その装置全体の外観構成は図７に示すようになっている。

即ち、レゾルバ２０のロータ２２及びステータ２３を装着し、ロータ２２及びステータ２３を相対的に移動、回動若しくは傾動する筐体状の測定装置１００と、測定装置１００に電気的に接続され、レゾルバ２０を励磁し、測定装置１００からの出力信号（sin, cos）を入力してレゾルバ特性を測定すると共に、測定装置１００の各部を駆動する筐体状の駆動制御装置２００とで構成されている。本例では測定装置１００と駆動制御装置２００は機械的に分離されているが、一体構造であっても良い。

測定装置１００の主要部の詳細は図８に示す構造であり、レゾルバ２０のステータ２０を嵌合して装着する円筒形状の装着具１３１を備え、装着具１３１はβ軸駆動部１４０によってＹ方向を回動軸として回動される。装着具１３１は方形状の装着枠１３０に周接して取付けられており、装着枠１３０はα軸駆動部１２０によってＸ方向を回動軸として回動される。β軸駆動部１４０の回動で装着具１３１がβ回動するように、装着具１３１の軸１４１が装着枠１３０に軸支されている。また、装着枠１３０の軸１２１は、垂設された支持板１２２及び１２３に軸支され、α軸駆動部１２０の回動で装着枠１３０がα回動するようになっている。支持板１２２及び１２３は架台１１０の上面両側に垂設されており、架台１１０は相互に垂直な関係を有するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に独立的に移動可能である
本実施形態では便宜的に、装置を正面に見てステータが左右に移動する方向をＸ方向とし、装置を正面に見てステータが前後に移動する方向をＹ方向とし、装置を正面に見てステータが上下に移動する方向をＺ方向（若しくはスラスト方向）とし、装置を正面に見てステータが前後に回動する方向をα方向とし、装置を正面に見てステータが左右に回動する方向をβ方向としている。

図９はレゾルバ２０の取付け概要を示す断面図であり、ロータ２２はロータ取付治具で装着され、ステータ２３はステータ取付治具で装着されている。

図１０は、レゾルバ２０のロータ２２のロータ軸駆動部１５０の一例を示しており、ロータ２２は低速用主軸モータ１５２又は高速用主軸モータ１５５で回転駆動される機構である。低速用主軸モータ１５２は減速機（例えば減速比１／２０）１５２Ａを経てＯＮ／ＯＦＦされるクラッチ１５２Ｂに接続され、クラッチ１５２Ｂの出力側には駆動用シャフト１５１が連結され、駆動用シャフト１５１には半径ｒ１のプーリ１５３及びエンコーダ１５４が装着されている。また、高速用主軸モータ１５５の出力軸にはＯＮ／ＯＦＦされるクラッチ１５５Ａが接続され、クラッチ１５２Ｂの出力軸には半径ｒ２（＞ｒ1）のプーリ１５６が装着され、プーリ１５３及び１５６の間にはベルト１５７が懸架されている。プーリ１５３及び１５６の間の加速比ｒ１／ｒ２は、例えば１／３となっている。また、エンコーダ１５４は駆動用シャフト１５１（ロータ２２）の回転速度若しくは回転位置を検出するものであり、他の回転センサに代えても良い。

このような機構において、ロータ２２の低速駆動時には低速用主軸モータ１５２を駆動し、クラッチ１５２ＢをＯＮすると共に、クラッチ１５５ＡをＯＦＦする。これにより、ロータ２２はモータ１５２、減速機１５２Ａ、クラッチ１５２を経て回転駆動され、回転速度はエンコーダ１５４によって検出される。また、ロータ２２の高速駆動時には高速用主軸モータ１５５を駆動し、クラッチ１５５ＡをＯＮすると共に、クラッチ１５２ＢをＯＦＦする。これにより、ロータ２２はモータ１５５、クラッチ１５５Ａ、プーリ１５６、ベルト１５７、プーリ１５３を経て回転駆動され、回転速度はエンコーダ１５４によって検出される。

測定装置１００及び駆動制御装置２００の構成例は図１１及び図１２のようになっており、駆動制御装置２００はＣＰＵ、ＭＰＵ等で成る装置全体の制御駆動を行う駆動制御部２１０を備えている。また、駆動制御装置２００は目視可能なようにデータや観測値、ガイダンス等を表示するモニタ２０１と、測定や制御に必要なデータや情報を記憶すると共に、プログラムを格納するメモリ２３０と、測定されたデータを印字したり、外部機器に伝送したりする出力部２４０と、必要なデータや指示等を入力するキーボード（タッチパネルやマウス等を含む）２５０とを具備し、測定装置１００との間で情報、データの授受を行うと共に、電力等の供給を行っている。

測定装置１００には測定の対象となるレゾルバ２０が装着され、レゾルバ２０のロータ２２は前述のロータ軸駆動部１５０で駆動回転され、ロータ軸２１の回転位置や回転速度はエンコーダ１５４で検出されて駆動制御装置２００に送られる。また、駆動枠１３０はα軸駆動部１２０で駆動回動され、装着具１３１はβ軸駆動部１４０で駆動回動され、それぞれの回動位置（若しくは角度）はエンコーダ等で検出されて駆動制御装置２００に送られる。架台１１０は、Ｘ方向に移動するＸ軸ステージ駆動部１１１と、Ｙ方向に移動するＹ軸ステージ駆動部１１２と、Ｚ方向に移動するＺ軸ステージ駆動部１１３とで駆動され、それぞれの移動位置はエンコーダ等で検出されて駆動制御装置２００に送られる。そして、ロータ軸駆動部１５０、Ｘ軸ステージ駆動部１１１、Ｙ軸ステージ駆動部１１２、Ｚ軸ステージ駆動部１１３、α軸駆動部１２０及びβ軸駆動部１４０はいずれも駆動制御部２１０内の駆動部２１１で独立して駆動される。

測定装置１００に装着されたレゾルバ２０は、駆動制御部２１０内の信号処理部２２０内の励磁信号発生部２１１の励磁信号ＸＣで励磁され、出力信号であるsin信号はsin信号入力部２２２に入力され、ディジタル化などの処理をされて演算部２２４に入力され、出力信号であるcos信号はcos信号入力部２２３に入力され、ディジタル化などの処理をされて演算部２２４に入力される。また、装着されたレゾルバ２０の近辺には温度センサ１６０が設置されており、検出された温度Ｔｍが演算部２２４に入力される。更に、駆動部２１１からの各部に対する駆動指令と、ロータ軸駆動部１５０からの回転位置及び回転速度、Ｘ軸ステージ駆動部１１１、Ｙ軸ステージ駆動部１１２、Ｚ軸ステージ駆動部１１３からの移動位置、α軸駆動部１２０及びβ軸駆動部１４０からの回転角度は演算部２２４に入力され、演算された測定値が出力部２２５を経てモニタ２０１、出力部２４０などに送られる。

このような構成において、図１３のフローチャートを参照して、準備作業と測定作業を説明する。

駆動制御装置２００のモニタ１０１には、図１４に示されるようなメイン画面が表示されており、表示されたメイン画面は、原点復帰、ロータ原点セット、ＨＯＭＥ移動、出力キャリブレーション、アラームクリアの操作を行う操作ボタン領域Ａと、設定等のシステム関連操作を行うシステムボタン領域Ｂと、既設定の測定設定の選択及び現在選択されている、測定設定の情報を表示する測定設定情報領域Ｃと、測定及び設定に関する情報の表示及び操作を行う測定情報領域Ｄと、設備の現在状態、現在の測定状態、ロータ軸状態、扉や治具の状態を表示する状態表示領域Ｅと、動作を中断するための中断ボタン領域Ｆと、各測定の開始、終了、状態及びシステム関連の情報を表示する処理情報領域Ｇとに区画されている。

測定者は、先ず測定対象となるレゾルバ２０のロータ２２を駆動用シャフト１５１に装着し、モニタ２０１の画面表示に従ってプログラムを選択すると共に、図１５に示すような駆動系の初期設定項目をキーボード２５０などから入力して設定する（ステップＳ１０）。また、測定の初期設定項目として、ロータの偏芯、傾斜、上下、それぞれの方向、ステータの偏芯、傾斜、上下、それぞれの方向があり、スラストの量及び上下方向があり、断続的な回転速度の定速情報として初期速度、ステップ、ステップ数があり、連続的な回転速度のスイープ情報として初期速度、スイープ速度、回転範囲を設定する。

本発明ではレゾルバの偏芯特性として、ステータ偏芯、ロータ偏芯、ステータ軸芯傾き、ロータ軸芯傾き、スラストオフセットを変化させて性能特性の測定をするが、ロータ偏芯及びロータ軸芯傾きはロータを偏芯及び傾斜させず、ステータ側を偏芯及び傾斜させることで相対的にロータ偏芯及びロータ傾きを実現し、複合的な偏芯も測定する。ステータ偏芯は図１６に示すように、モータの回転中心に対してステータの中心がずれる偏芯であり（ロータ中心はモータの回転中心と同軸）、ロータ偏芯は図１７に示すように、モータの回転中心に対してロータの中心がずれる偏芯である（ステータ中心はモータの回転中心と同軸）。また、ステータ軸傾きは図１８に示すように、モータの回転軸に対してステータの軸芯が傾斜する偏芯であり（図１８の例では、ステータ中心とロータ中心の芯ズレは無し）、ロータ軸傾きは図１９に示すように、モータの回転軸に対してロータの軸芯が傾斜する偏芯である（図１９の例では、ステータ中心とロータ中心の芯ズレは無し）。スラストオフセットは図２０に示すように、ステータとロータがスラスト方向（Ｚ方向）にオフセットするズレである（図２０の例では、ステータ中心とロータ中心の芯ズレは無し）。

また、ロータの軸偏芯の方向性を測定することが必要な理由は、図２０（Ａ）及び（Ｂ）に示すような状態が考えられるためである。即ち、図２０（Ａ）はロータ軸芯の花弁形状の凹部方向へ軸芯がずれた状態１を示し、図２０（Ｂ）はロータ軸芯の花弁形状の凸部方向へ軸芯がずれた状態２を示しており、状態１と状態２では角度検出誤差が異なってくる可能性がある。そのため、本発明ではズレ方向を考慮している。

上記ステップＳ１０で測定するためのプグラムが選択され、初期設定が終了すると、測定のための運転準備がＯＫとなる（ステップＳ２０）。そして、画面の操作ボタン領域Ａの「原点復帰」ボタンを指示すると、ロータ軸を除く各軸の原点復帰を行い、ＨＯＭＥ位置への移動を行う（ステップＳ３０）。その後、画面の操作ボタン領域Ａの「ロータ原点セット」ボタンを指示すると、ロータ軸の機械角度位置を合わせるためのロータ原点セットを行う（ステップＳ４０）。そして、ステータ２３を治具で装着具１３１に装着し（ステップＳ５０）、ステータ２３の装着後に、測定の待機状態となる（ステップＳ６０）。ステータが取り付けられた状態では、ロータ軸の原点設定ができないため、ロータ原点のセット後にステータを取付ける。

測定（ステップＳ７０）に当たり先ず励磁信号発生部２２１で励磁信号ＸＣを発生してレゾルバ２０を励磁し、ロータ軸２１の原点において下記項目を測定する。即ち、駆動部２１１及びロータ軸駆動部１５０によりロータ２１を所定方向に回転若しくは回動し、最初の電気角０°（ロータ基準位置割り出し）を検出し、ロータ原点とし、このロータ原点でロータの回転を停止し、ロータ停止状態で１次巻線インピーダンス（Ω）、２次sin巻線インピーダンス（Ω）、２次cos巻線インピーダンス（Ω）、１次巻線インダクタンス（ｍＨ）、２次sin巻線インダクタンス（ｍＨ）、２次cos巻線インダクタンス（ｍＨ）、１次巻線レジスタンス（Ω）、２次sin巻線レジスタンス（Ω）、２次cos巻線レジスタンス（Ω）、１次巻線リアクタンス（Ω）、２次sin巻線リアクタンス（Ω）、２次cos巻線リアクタンス（Ω）、初期電気角誤差（°ep-p）、電気角誤差（°e）、角度出力極性（＋／−）、１次電圧（Vp-p）、１次電流（mAp-p）、最大変圧比（sin巻線）（V/V）、最小変圧比（sin巻線）（V/V）、最大変圧比（cos巻線）（V/V）、最小変圧比（cos巻線）（V/V）、最大電圧電流比（sin巻線）（V/A）、最小電圧電流比（sin巻線）（V/A）、最大電圧電流比（cos巻線）（V/A）、最小電圧電流比（cos巻線）（V/A）を測定する。次いで、ロータ回転角０．１°毎の角度誤差を測定する。全ての測定ポイント（電気角０°、９０°、１８０°、２７０°）で複数回測定し、演算部２２４で平均値を演算する。これら性能特性の値は、当該レゾルバ２０の特性として利用される。

次に、偏芯特性の測定について説明する。先ず測定対象となるレゾルバ２０の測定装置１００への装着後、偏芯特性は、ロータ軸駆動部１５０でロータ２２を所定速度で回転させた状態及び可変速度で回転させた状態で、図１６に示すステータ偏芯、図１８に示すロータ軸傾き、図２０に示すスラストオフセットを測定する。

ロータ軸が偏芯していることを想定した試験の場合は、ステータをロータに対し相対的に動作させることにより表現される。ロータ軸の設定偏芯量を再現するために、ステータをロータの回転に合わせてＸ軸Ｙ軸をロータに対し設定偏芯量となるよう相対的動作させることにより実現する。ロータ偏芯と角度検出誤差の関係は例えば図２３の特性であり、ロータ回転速度と角度検出誤差の関係は例えば図２４の特性である。

その後、図１７に示すロータ偏芯、図１９に示すロータ軸傾きを測定する。ロータ軸が傾いていることを想定した試験の場合は、ステータをロータに対し相対的に動作させることにより表現される。ロータ軸の設定傾き量を再現するために、ステータをロータの回転に合わせてＸ軸Ｙ軸Ｚ軸α軸β軸をロータに対し設定傾き量となるよう相対的動作させることにより実現する。

図２２は最大偏芯量と位置決め精度の関係の一例を示しており、「２３±６℃」は測定保証環境温度である。

なお、上述では、ロータ回転軸に対してステータを移動したり回動するようにしているが、ステータ側を固定し、ロータ軸側を移動、回動して測定することも可能である。

１０モータ
１１回転軸
２０レゾルバ
２１ロータ軸
２２ロータ
２３ステータ
３０Ａ，３０Ｂ結合部材
１００測定装置
１１０架台
１２０ α軸駆動部
１３０装着枠
１３１装着具
１４０ β軸駆動部
１６０温度センサ
２００駆動制御装置
２０１モニタ
２１０駆動制御部
２２０信号処理部
２３０メモリ
２４０出力部

Claims

レゾルバのステータを、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能とし、前記Ｘ方向を軸として回動α、前記Ｙ方向を軸として回動βが可能であり、前記レゾルバのロータを回転させながら前記ステータを移動、傾動、回動し、前記レゾルバの性能特性及び偏芯特性を測定し、前記性能特性が少なくとも角度誤差、変圧比、インピーダンスの電気特性であることを特徴とするレゾルバの特性測定方法。
レゾルバのステータを、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能とし、前記Ｘ方向を軸として回動α、前記Ｙ方向を軸として回動βが可能であり、前記レゾルバのロータを回転させながら前記ステータを移動、傾動、回動し、前記レゾルバの性能特性及び偏芯特性を測定し、前記偏芯特性が少なくともステータ偏芯、ロータ偏芯、ステータ軸芯傾き、ロータ軸芯傾き、スラストオフセットであることを特徴とするレゾルバの特性測定方法。
レゾルバのロータを回転する回転機構と、
前記ロータを収容して配置されたステータを、相互に垂直関係のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向にそれぞれ独立して移動若しくは傾動可能な架台と、
前記架台に載置され、前記ステータを装着して前記Ｘ方向を軸として回動α、前記Ｙ方向を軸として回動βが可能な回動機構と、
で構成され、
前記回転機構、前記回動機構を独立に制御すると共に、前記架台をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に独立して移動若しくは傾動する駆動制御部が接続されており、
前記駆動制御部が、前記レゾルバを励磁すると共に、前記レゾルバの出力信号を処理する信号処理部を備えており、
前記信号処理部は、少なくとも角度誤差、変圧比、インピーダンスの電気特性の性能特性と、少なくともステータ偏芯、ロータ偏芯、ロータ軸芯傾き、スラストオフセットの偏芯特性とを測定することを特徴とするレゾルバの特性測定装置。