モーター制御、新エネルギー車の電気ドライブ、サーボ システムの選択、またはテストにおいて、エンジニアは「このレゾルバの精度はどのくらいですか?」と最も頻繁に尋ねます。しかし、データシートには「電気的誤差 ≤ ±10 '」、「角度精度 ±15 '」、「分解能 16 ビット」などのパラメータがリストされていることが多く、人々を混乱させる可能性があります。
電気誤差と角度精度は同じものですか? 10 フィートとは正確にはどのくらいの大きさですか?数字に騙されずにデータシートを読むにはどうすればよいでしょうか?
I. まず、2 つの概念を区別します: 角度精度 ≠ 電気的誤差
レゾルバ自体は、デジタル角度を直接出力するのではなく、アナログのサイン/コサイン信号を出力します。角度値を取得するには、後続の RDC (レゾルバー/デジタル コンバーター) またはソフトウェア復調が必要です。
したがって、一般に「角度精度」と呼ばれるものは、実際には システムレベルの仕様です。 少なくとも以下を含む
レゾルバ自体の電気的エラー
デコーダ（RDC）エラー
取付偏心と組立公差
ケーブル、シールド、信号調整によるエラー
「電気的誤差」は、理想的なデコード条件下でのレゾルバ本体の固有の角度偏差です。これは、リゾルバの「生の精度」として理解できます。
類推:
レゾルバの電気誤差は、定規自体の目盛り誤差のようなものです。
角度精度は、定規を使用してワークを測定するときの最終的な測定誤差のようなものです。
定規が正確かどうかは電気的誤差によって決まります。測定が正確かどうかは、手がどれだけ安定しているか、そしてどれだけ細かく読み取るかによっても異なります。
したがって、電気的エラーはレゾルバの本質的な仕様の中核ですが、それがシステムの精度のすべてではありません。
II.電気的エラーとは何ですか?またその原因は何ですか?
理想的な励起および理想的なデコード条件下では、レゾルバ出力信号から計算された角度と真の機械角との間の偏差が電気誤差となります。
一般的な単位は分角で、「」で示されます。
変換：
1° = 60分
10' = 10/60° ≈ 0.167°
1' ≈ 0.0167°
たとえば、データシートに「電気的誤差 ≤ ±10'」と記載されている場合、それは、どの位置でも、デコードされた角度と真の角度との間の偏差が 10 分角、つまり約 0.167° を超えないことを意味します。
電気的エラーの主な原因は次のとおりです。
エラーの原因 |
典型的な症状 |
非正弦波状の巻線分布 |
高次高調波誤差を生成する |
サイン/コサイン巻線間の巻数比またはインピーダンスの不一致 |
振幅誤差 |
非直交または位相シフトされた 2 相巻線 |
2次高調波誤差 |
ステータ・ロータの偏心、取付ズレ |
1回転あたりの第1高調波 |
スロットエフェクト、コア処理 |
周期変動誤差 |
これらの要因が組み合わされて、レゾルバの電気的誤差曲線が形成されます。
Ⅲ．データシートの「電気的エラー」をどう読むか?
データシートに「電気的誤差 ≤ ±10′」と表示された場合は、数字だけを見てはいけません。最初に 3 つの質問をしてください。
1. 単位は機械角ですか電気角ですか?
これは、多極レゾルバにとって特に重要です。
単極レゾルバの場合、機械角は電気角と等しいため、区別する必要はありません。ただし、多極レゾルバの場合は次のようになります。
電気角＝機械角×極対数
4 極ペア レゾルバが「電気的誤差 ≤ ±10'」と指定し、それが電気角誤差を指す場合、同等の機械角誤差は次のとおりです。
10分 ÷ 4 = 2.5分
実際には機械的な精度はさらに高くなります。
ただし、機械角誤差 ±10' を指定すると、等価電気角誤差は次のようになります。
10' × 4 = 40' ≈ 0.667° 電気的
これは、FOC (フィールド指向制御) アプリケーションの上限に近づいている可能性があります。
したがって、電気的なエラーが発生した場合は、まずそれが機械角エラーであるか電気角エラーであるかを確認してください。 多くのレゾルバ メーカーはデフォルトで電気角領域誤差を設定していますが、実践方法は異なります。必要に応じて、元の製造元に説明を求めてください。
2. 試験条件は何ですか?
電気的エラーは修正されていません。温度、速度、励起電圧、周波数の影響を受けます。
一般的なデータシートのステートメントは次のとおりです。
· 室温電気誤差 ≤ ±10'
· 全温度電気誤差 ≤ ±15'
· 0~10000 rpmの動的誤差 ≤ ±20'
室温仕様だけを見ると不十分です。新エネルギー車の電気ドライブ、高温サーボ用途などでは、全温度範囲および全速度範囲にわたる電気誤差に注意する必要があります。
3. 最大誤差、ピークツーピーク、または RMS ですか?
電気的エラーはいくつかの方法で表現できます。
通常、データシートには「最大電気誤差」または「ピークツーピーク電気誤差」が指定されています。単純に「精度 ±10'」と記載されている場合は、一般に最大絶対誤差として理解されます。
IV.誤差曲線をどう解釈するか?
リゾルバー テスト レポートを入手できる場合、最良の方法はエラー曲線を直接検査することです。
一般的な電気誤差曲線は、横軸に機械角、縦軸に誤差をとります。曲線の形状は、エラーの原因を特定するのに役立ちます。
一般的なエラーの特徴:
曲線フィーチャ |
考えられる原因 |
1 回転につき 1 つの完全な変動 |
偏心・芯ずれ |
1回転あたり2回の変動 |
直交性エラー、巻数比の不均衡 |
1 回転あたり 4、6、またはそれ以上の変動 |
巻線高調波、スロット効果 |
滑らかで再現性のある曲線 |
レゾルバ本体の系統誤差、補正可能 |
カーブ上のグリッチまたはジャンプ |
信号品質の低下、デコードの問題、接触不良 |
原則：
誤差曲線が滑らかで規則的であればあるほど、レゾルバの製造プロセスはより安定し、誤差は予測可能で補正可能になります。
曲線に多くのグリッチや大きなジャンプがある場合は、レゾルバの精度を急いで判断するのではなく、まずテスト環境、シールド、および励起信号の品質を確認してください。
サーボ ドライブまたは電気ドライブ システムでは、一部のソリューションでは誤差補正テーブルが実装されています。ただし、補償するにはエラーが再現可能であることが必要です。誤差がテストごとに異なる場合、補正は意味がありません。
V. 電気的誤差を測定するための簡単で実用的な方法
レゾルバの電気的エラーを自分で測定したい場合の基本的なアプローチは次のとおりです。
角度基準として高精度エンコーダ、光学回折格子、またはインデックスヘッドを使用します。
標準励起信号をレゾルバに提供します。
レゾルバのサイン/コサイン出力を同時に取得します。
RDC またはアルゴリズムを介して角度をデコードします。
基準角度と比較し、360°にわたる誤差を記録します。
最大誤差、ピークツーピーク、RMS を計算し、誤差曲線をプロットします。
テスト中の注意事項:
動的エラーの混入を避けるために、速度を低く保ちます。
短いケーブル、差動取得、およびシールドを使用します。
実際の動作条件に合わせて励起周波数と電圧を設定します。
多極レゾルバの場合、結果が電気角であるか機械角であるかを明確に記録します。
VI.これらの仕様を選択にどのように使用すればよいでしょうか?
例：
モーターに 4 つの極対があり、FOC 制御では電気角誤差を電気角 1° 以内に制御する必要があるとします。
レゾルバの電気的誤差が電気的±10'、つまり電気的約±0.167°であれば、本体誤差は小さいです。デコーダの追加と取り付けエラーの後でも、システム全体の電気角誤差は 1° 以内に維持できるため、この解決策は実行可能です。
ただし、別のレゾルバで機械角誤差が±10°と指定されている場合、4極対モータの場合、電気角誤差は約±0.667°まで増幅されます。デコードおよびアセンブリの許容誤差を追加すると、全体の電気角誤差が 1° に近づくか、1° を超える可能性があるため、再評価が必要になります。
したがって、リゾルバーを選択するときは、単純に数値を比較しないでください。すべてを均一に電気角に変換し、システム誤差バジェットを追加します。
結論
電気的誤差はレゾルバ本体の精度の中核となる指標ですが、それがシステムの角度精度のすべてではありません。レゾルバの精度を正しく理解するには、次の 3 つの重要なポイントが重要です。
電気的エラーとシステムレベルの角度精度を区別します。
単位が機械角か電気角かを確認してください。
テスト条件、誤差曲線、実際の動作条件を考慮してください。
数値が紙の上で適切に見えるかどうかは別のことです。システムに統合されたときに安定して正確であるかどうかが最終的な基準です。
