はじめに：モーター制御に欠かせない「目」
新エネルギー車の駆動モーターには、目立たないが非常に重要な部品があります。 可変リラクタンス リゾルバー (多くの場合「リゾルバー」と短縮されます)。これはモーターの「目」として機能し、モーター コントローラーに「ローターは今どこに位置していますか? 回転速度はどれくらいですか?」と常に伝えます。
この「目」がなければ、永久磁石同期モーターは正確な整流制御を達成できず、その結果、出力が粗くなり、ぎくしゃくしたり、あるいは完全に動作しなくなることさえあります。データによると、新エネルギー乗用車の主駆動モーターにおけるレゾルバの普及率は 78.6%にも達しており 、これはほぼすべての新エネルギー車の主駆動モーターにレゾルバが搭載されていることを意味します。
では、この小さなセンサーは実際にどのように機能するのでしょうか?なぜ「カスタマイズ」する必要があるのですか?また、カスタマイズ中に注意すべき重要なパラメータは何ですか?
1. 可変リラクタンスレゾルバーとは何ですか?
電圧を上げたり下げたりする「変圧器」については誰もがよく知っています。レゾルバはトランスの発展版と考えることができます。従来のトランスが固定電圧を出力するのに対し、レゾルバはロータの回転角度に応じて変化する電圧を出力します。
可変リラクタンス レゾルバは最も広く使用されているタイプです。その核となる構造は非常にシンプルです。
· ステータ: 所定の位置に固定され、励磁巻線 (入力) とサイン/コサイン出力巻線が巻かれます。
· ローター: 歯付きケイ素鋼積層板で作られており、 巻線は一切含まれておらず、モーターシャフトとともに回転します。
1.2 動作原理: エアギャップの変化が信号の変化を決定する
AC励磁電圧がステータの励磁巻線に印加されると、ステータとロータの間のエアギャップに交流磁界が生成されます。ロータが回転すると、ロータの歯（凸部と凹部）がステータの歯を交互に通過するため、エアギャップの磁気抵抗が周期的に変化します。
この変動により、2 つの出力巻線 (サインとコサイン) の誘導電圧の振幅が変化します。一方はサイン パターンに従い、他方はコサイン パターンに従います。.
これら 2 つの信号を解釈することにより、モーター コントローラーはローターの絶対角度位置をいつでも正確に計算できます。
1.3 EV の主駆動モーターとして最適なのはなぜですか?
可変リラクタンス レゾルバは、次のような強みにより、新エネルギー車分野を「支配」するようになりました。
· 非常にシンプルで信頼性の高い構造: ローター巻線やブラシが不要で、摩耗の問題がなく、理論上の耐用年数は装置自体の耐用年数と一致します。
・ 優れた耐環境性：動作温度範囲は-50℃～+155℃で、高温、振動、油汚れに耐性があります。
・ 強力な電磁干渉耐性：電磁誘導原理に基づいて、モーター内部の過酷な電磁環境の影響を自然に受けません。
· 絶対位置出力: 「ホーミング」手順を必要とせず、電源を入れるとすぐに現在の角度が提供されます。
2. メインドライブモーターに「カスタマイズされた」レゾルバーが必要なのはなぜですか?
「リゾルバーは標準の既製コンポーネントではないのですか?」と疑問に思う人もいるかもしれません。なぜ既製品を購入しないのでしょうか？
現実はそれほど単純ではありません。 各新エネルギー車の主駆動モーターは、異なる出力、速度、取り付けスペース、および動作条件で設計されており、これらの違いは、レゾルバーが「オーダーメイド」される必要があることを直接決定します。
2.1 取り付け寸法は大きく異なります
さまざまなモーターには 25 ～ 300 のさまざまなフレーム サイズがあり、それぞれに適合する寸法のレゾルバが必要です。取り付け方法もスルーホール取り付け、表面取り付け、フランジ取り付けと異なり、それぞれ異なるメカニカルインターフェイス設計に対応しています。
2.2 電気的パラメータの違い
励起電圧、励起周波数、極対の数、変圧比 - これらすべての電気パラメータはモーター制御システムと完全に一致する必要があります。パラメータが一致しないレゾルバを使用すると、良くても測定精度が低下し、最悪の場合、モータ制御システム全体が動作不能になる可能性があります。
2.3 精度要件は大きく異なります
主流の乗用車と高性能車の駆動モーターに求められる位置精度は全く異なります。極対の数が多いほど精度は高くなり、2、4、6 極対以上の範囲で、精度は 25 分弧から 10 分弧、あるいはそれ以上に向上します。
一部のモーターは油冷環境で動作するため、レゾルバーが油と互換性がある必要があります。他のものは超高速を追求し、20,000 rpm 以上のサポートを必要とします。さらに、自動車グレードの AEC-Q 認証を必要とするものもあります。各条件では、レゾルバーに個別の設計要件が課されます。
3. リゾルバーのカスタマイズ: 具体的には何をカスタマイズできますか?
3.1 機械的なカスタマイズ
・ 外形寸法：外径、長さ、取付穴位置など。
・ 取付方法：スルーホール、面実装、フランジタイプ。
· ローターシャフトの開口部: モーターシャフトの直径と正確に一致する必要があります。
・ リード線仕様：線長、ゲージ、コネクタ種類。
3.2 電気的なカスタマイズ
· 極対の数: 測定分解能を決定する重要なパラメータ。要件に合わせてカスタマイズできます。
· 励起電圧: 通常は AC 7 Vrms ですが、システムのニーズに応じて調整可能です。
・ 励磁周波数：通常10kHzですが、他の周波数も指定可能です。
· 変換率: 出力信号の振幅を決定し、下流のデコード チップの信号処理に影響します。
· 入出力インピーダンス: 駆動回路と一致する必要があります。
・ 精度グレード：標準精度から高精度（例：±4分角）まで対応可能。
・ 最高回転速度：標準20,000rpm。より高速な速度をカスタマイズできます。
· 使用温度範囲: 実際の使用条件に合わせて調整。
・ 保護等級：IP69以上など。
3.4 特別なカスタマイズ
・ オイル適合性：油冷モーター用の特殊な材質とシール設計。
· 偏心許容値: 特許取得済みの巻線方式により、取り付けの偏心誤差を補正します。
· 統合された温度検知: 位置と温度を組み合わせて検出するためのオプションの NTC サーミスタ。
4. カスタマイズプロセス: 要件から納品まで
一般的なリゾルバーのカスタマイズ プロセスには、通常、次の段階が含まれます。
ステップ 1: 要件のコミュニケーション - 顧客はモーターのパラメーター、利用可能なスペース、性能目標などを提供します。
ステップ 2: ソリューション設計 - サプライヤーは要件に基づいて電磁設計と機械設計を開発します。
ステップ 3: シミュレーション検証 - 電磁性能を最適化するために有限要素解析 (FEA) が使用されます。
ステップ 4: プロトタイプの製造 - プロトタイプのサンプルが作成され、テストベンチでテストされます。
ステップ 5: 量産 - 検証後、製品は量産に移行します。
現在、国内の大手レゾルバサプライヤーは、カスタマイズの納期を最短 4 ～ 6 週間に短縮しています。すでに年間生産能力が100万個を超える完全自動生産ラインを構築している企業もある。
5. 業界動向: 国内代替の勢いが増している
長い間、ハイエンドレゾルバ市場は日本のタマガワやミネベアミツミなどの海外ブランドが独占していました。しかし、近年、中国のレゾルバ技術は大きな進歩を遂げており、同時に国内のレゾルバデジタルコンバータ（RDC）チップも急速に進歩しています。 Xinchi Semiconductor の SC2121 およびその他の製品は、国際的に有名なモデルと同等の機能を実現しており、Fengchao Technology も高性能 RDC チップを発売しています。 センサーからデコードチップに至るまで、国内でのフルチェーンの代替が加速しています。
結論
可変リラクタンス レゾルバは、小型ながら新エネルギー車の主駆動モータの制御システムに欠かせない中核センサです。そのカスタマイズはモーターの制御精度、動作効率、信頼性に直接影響します。
新エネルギー車産業の継続的な成長と国内代替の深化に伴い、レゾルバカスタマイズサービスはさらに成熟し、効率的になるでしょう。モーターエンジニアにとって、レゾルバの動作原理とカスタマイズの要点を理解することは、すでに必須のコースとなっています。
結局のところ、 モーターに適切な「目」が取り付けられて初めて、モーターははっきりと見え、安定して動作することができます。.
