I.可変不本意なリゾルバーのコア原理
第一に、デザインを理解するには、従来の創傷旋回式の展開とその根本的な違いを理解する必要があります。
・ 従来のリゾルバー： ステーターとローターの両方に巻線があります。励起信号と出力信号は、エアギャップ全体で電磁誘発されます。
・ 可変抵抗（VR）リゾルバー： ステーターのみが巻線を持っています。ローターは、 非巻き強磁性成分です。 顕著な極または歯のある構造で作られたその作業原則は、 不本意な変動に基づいています.
o ステーター巻き： 通常、1つの励起巻線（一次）と、空間的な直交（90電気程度）の2つの励起巻線（正弦およびコサイン巻線、二次）が含まれます。
o ローター回転： 顕著な極のローターが回転すると、エアギャップの長さと磁気回路の抵抗が変わります。
o 信号変調： エアギャップの変動は、励起磁場によって出力巻線に誘導される電圧振幅を変調します（振幅変調）。 2つの出力巻線の振幅封筒は、それぞれローター角の正弦波およびコサイン関数です。
その利点は、 単純な構造、頑丈で耐久性がある（ブラシレス）、低コスト、高い信頼性、高速および高温環境に耐える能力です。不利な点は、通常、精度と直線性が高精度の創傷回転型のリゾルバーの精度よりもわずかに低いことです。
ii。設計プロセスと重要な考慮事項
設計プロセスは反復的であり、通常、これらのステップに従います。
1。設計仕様を定義します
これはすべてのデザインの出発点であり、最初に明確にする必要があります。
・ 極の数（P）： 電気角と機械的角度の関係を決定します（θ_Electric= p *θ_mechanical）。一般的な構成は、1極ペア（ユニポーラ）と2極ペア（双極）です。極ペアの数は、精度と最大速度に影響します。
・ 精度要件： 通常、アークミニュート（ ′）またはミリラディアン（MRAD）で表されます。高精度の設計には、製造、材料、および磁場調和抑制に対する非常に高い需要が必要です。
・ 入力励起信号： 励起電圧振幅、周波数（一般的なものは4kHz、10kHzなど）、波形（通常は正弦波）。
・ 変換比（TR）： 出力電圧と入力電圧の比率（最大結合の位置）。
・ 電気エラー： 関数エラー、ヌル電圧エラー、位相エラーなどが含まれます。
・ 動作環境： 温度範囲、振動、衝撃、湿度、入り込み保護（IP）評価。
・ サイズの制約： 外径、内側の穴、厚さ（長さ）。
・ インピーダンスパラメーター： 入力/出力インピーダンス、後続の回路とのマッチングに影響します。
2。電磁設計 - コアパーツ
・ ステーター/ローターラミネーション設計：
o 材料の選択： 通常、透過性が高く、鉄損失が低いシリコンスチールシートを使用します（例：DW540、50JN400）。
o ポールスロットの組み合わせ： これはデザインの魂です。ステータースロット（ZS）とローターの顕著な極（ZR）の数を決定する必要があります。最も一般的な組み合わせは ZR = 2P （ローター極の数は極のペアの2倍に等しい）であり、ZSはZRの倍数です。たとえば、ユニポーラリゾルバー（p = 1）は、多くの場合、 zs = 4、zr = 2を使用します。双極リゾルバー（p = 2）は 、zs = 8、zr = 4 、または zs = 12、zr = 6を使用することがよくあります。.
o スロット/極の形状： 歯の形状（平行、テーパー）は、磁場分布と高調波の含有量に影響します。歯の幅、スロットの開く幅、ヨークの厚さなどの寸法は、基本的な磁気閉分力（MMF）を最大化し、スロットハーモニクスを最小化するために最適化が必要です。
o エアギャップ： エアギャップサイズは重要なトレードオフです。小さなエアギャップは変換比と信号強度を増加させますが、製造の困難、偏心に対する感受性、およびトルクの波紋を増加させます。大きなエアギャップは逆の効果があります。通常、0.05mm -0.25mmの間に設計されています。
・ 巻線デザイン：
o タイプ： 通常、分散巻線または濃縮（歯）巻線が使用されます。分散巻線（複数のスロットにまたがる1つのコイル）は、より正弦波磁場を生成しますが、製造よりも複雑です。濃縮巻線はよりシンプルですが、高調波が高くなっています。
o ターン計算： ターゲット変換比、励起電圧、および周波数に基づいて、電磁計算を通じて励起巻線と正弦巻/コサイン巻線のターン数を決定します。 2つの出力巻線のターン数は厳密に同一でなければなりません。
o 接続方法： 正弦巻きとコサインの巻線が、空間的に90の電気程度離れたものであることを確認してください。
3。磁場シミュレーションと最適化（FEAシミュレーション） - 必須の最新の設計ツール
純粋に分析的な計算は非常に複雑で、正確に不十分です。有限要素分析（FEA）ソフトウェア（例えば、JMAG、ANSYS Maxwell、Simcenter Magnet）が不可欠です。
・ 静的フィールドシミュレーション： 異なるローター角で磁場分布、インダクタンスマトリックス、および出力電位を計算します。
・ 一時的なフィールドシミュレーション： 実際の励起電圧を適用して、出力電圧波形をシミュレートし、パフォーマンスをより正確に反映します。
・ パラメトリック最適化： パラメトリックスイープと歯の形、エアギャップ、スロットの開口部などの主要な寸法の最適化を実行して、エラー（例えば、THD）を最小限に抑え、変換比を最大化します。
・ エラー分析： シミュレーションを介して電気エラーを計算し、エラーソースを分析します（たとえば、ハーモニクス、コギング効果、飽和効果）。
4。機械構造設計
・ ハウジングとベアリング： サポート構造を設計し、適切なベアリングを選択して、ローターとステーター間の同心性と最小限のエアギャップの変動を確保し、指定された振動とショックに耐えます。
・ シャフト接続： キーウェイ、滑らかなボア、またはサーボインターフェイスを設計して、モーターシャフトを使用した信頼性の高い接続とバックラッシュのない伝送を確保します。
・ 熱管理： 高温環境での過熱を防ぐために、巻線と鉄の損失による熱発生を検討してください。サーマルパス設計が必要な場合があります。
・ 電磁シールド： 外部磁場からの干渉を防ぐために、必要に応じてシールドを追加します。
5。信号処理回路の考慮事項
リゾルバーボディデザインの一部ではありませんが、相乗的に考慮する必要があります。
・ RDC（Resolver-to-Digital Converter）： Resolverのインピーダンスと励起周波数に一致するRDCチップ（AD2S1205、AU6802など）を選択します。設計中に入力インピーダンスマッチングが必要です。
・ 励起駆動回路： 清潔で安定した正弦波を提供できるパワーオペアンプ回路が必要です。
・ フィルター回路： 出力信号をフィルタリングして、高周波ノイズと高調波を抑制します。
iii。設計上の課題と主要なテクノロジー
1. 高調波抑制： その抵抗の変動の非線形性により、VRリゾルバーの出力電圧には、エラーの主な原因であるリッチな高調波が含まれています。などの方法は ポールスロットの組み合わせ最適化、歪み（スロットまたはポール）、ステーター歯に補助スロットを追加する 、高調波を効果的に抑制することができます。
2. バランスの正確性とコスト： 高精度は、より正確な機械加工（より小さなエアギャップ、同心性の高い）、高品質の材料（より高いグレードのシリコンスチール）、より複雑な設計（極ペア、分数スロットの増加）、およびより厳格なプロセスを意味し、コストが大幅に増加します。
3. 温度ドリフト： 巻線の抵抗と温度によるシリコン鋼の変化の特性、振幅と位相ドリフトを引き起こします。回路またはソフトウェアの補償が必要です。または、電磁設計中に温度安定性が良好な材料を選択する必要があります。
まとめ
設計の推奨事項：
1. 仕様から始める： まず、精度、サイズ、環境に関するアプリケーションシナリオの特定の要件を完全に理解します。
2. 実証済みのソリューションを活用してください。 検証された信頼性の高い出発点であるため、古典的なポールスロットの組み合わせ（4-2、8-4など）から始めます。
3. シミュレーション駆動型設計： 理論計算で停止しないでください。すぐにFEMソフトウェアを使用して、シミュレーションと最適化のためのパラメトリックモデルを作成します。これは、設計の成功率を改善し、開発サイクルを短縮するための鍵です。
4. 反復とテスト： プロトタイプを構築した後、包括的なパフォーマンステスト（エラー、温度上昇、振動など）を実施し、シミュレーション結果と比較し、違いの原因を分析し、次の設計反復に進みます。
5. システムレベルで考えてみてください： リゾルバーセンサーと下流のRDC回路を統合システムとして考慮してデバッグします。
可変不動産リゾルバーの設計は、理論、シミュレーション、および実験の繰り返しサイクルを必要とする非常に実用的な技術です。
