回転物の回転角度を
検出するセンサ
光学式エンコーダなどの他のセンサに比べ、優れた耐環境性を持つレゾルバ。当メディアではレゾルバの基礎知識をはじめ、モータとレゾルバの位相差合わせを簡単にできる、新しいレゾルバ調整方法についてもご紹介します。
当メディアについて
レゾルバの基礎知識、メーカーをはじめ、レゾルバ位相差合わせの悩みを解消できる新しい計測機器を紹介！誰でも簡単に正確にレゾルバ調整ができる製品を販売しているエヌエスティーに取材協力を依頼、当メディアを制作しました。ぜひ、参考にご覧ください。
レゾルバに詳しい
エヌエスティー
畑中さん
Zenken株式会社
編集チーム
過酷な環境において採用される回転角度検出センサ
レゾルバとは、回転物の回転角度を検出するセンサです。別名、アナログ出力式ロータリーエンコーダとも呼ばれます。
光学式エンコーダよりも構造がシンプルで耐環境性に優れているため、振動・熱・油が発生するHEV（ハイブリッド車）・EV（電気自動車）用や建設機械用モータにはレゾルバが採用されています。航続距離の伸長が求められるEV（電気自動車）用においては、モータ制御のエネルギー効率向上が必要不可欠。精密にモータを制御しなければならないため、どのような環境下でも信頼性の高い働きができる、高精度の回転角度検出センサが求められます。
引用元：エヌエスティー公式HP（https://www.nst-co.com/）
モータ生産工程に関わる様々な検査に対応が可能
NSTでは、レゾメータをはじめ、自動ブレーキ性能評価装置、データ監視システム、ギヤ噛み合い検査装置、制御コントローラ、音・振動検査装置、モータ特性評価装置、バッテリ充放電検査装置、インバータ特性検査装置、危険（安全）体験装置など、多種多様な製品を取り扱っています。
エヌエスティーでは、製品を販売するだけでなく、お客様の全体の工程の設計や、より効率的な工程方法を提案、コンサルしています。
レゾルバの基礎知識をはじめ、レゾルバを取り扱っているメーカーなどまとめてご紹介します。
どちらもEVやHEVなどの走行用モータなど、回転物の回転角度を検出するセンサです。レゾルバとエンコーダは同じような役割を担っていますが、鉄心とコイルのみというシンプルな構造であるレゾルバは、より、耐環境性に優れています。
多摩川精機をはじめ、日本航空電子工業やミネベアミツミなどレゾルバを取り扱っている国内外のメーカー、各メーカーが取り扱っているレゾルバや企業の特徴について紹介します。
レゾルバの価格目安をはじめ、レゾルバにまつわる疑問や質問を集めました。
レゾルバの知識豊富なプロが詳しく解説します。
シンクロは1880年代に原型となる機構が発明された機器であり、回転軸の位置を検知するためのシステムです。一方、レゾルバは回転軸の角度を検出するセンサーであす。シンクロの誕生から現代のレゾルバ活用までの歴史や関係を解説します
MIL規格はアメリカ合衆国国防総省が軍用品・軍用技術について策定している規格であり、MILスペックはMIL規格にもとづいて設定された性能や水準です。レゾルバの品質や認定試験とMILスペックなどの関係についてチェックしておきましょう。
センサとモータの角度ズレのことを「位相差」と呼びます。
「レゾルバの原点角度」と「モータコイルの基準角度」の角度ズレがどのような影響を及ぼすか
自動車のモータのレゾルバのケースで解説していきます。
レゾルバに詳しい
エヌエスティー
畑中さん
CHECK POINT
航続距離の伸長が求められるEV（電気自動車）用においては、モータ制御のエネルギー効率向上が必要不可欠。この航続距離を確実に伸ばす為には、与えた指令・電力の通りにモータを回転させることが重要になります。
エネルギー効率に影響がでます。モータはインバータで駆動しますが、インバータ側はレゾルバからの信号を信じてモータを回しています。
しかし、レゾルバとモータの位相に20°のズレが生じている場合、インバータは360°回しているつもりで、実際には340°しか回っていないという状態になります。
つまり、「20°分、無駄な電力を供給している＝早くバッテリが枯渇する＝航続距離が減る」ということになります。
(※厳密には位相ズレが効率に影響を与える原理は異なります。
あくまでもわかりやすくイメージして頂くための説明になりますので、詳しい解説に関しては、エヌエスティーにお問い合わせください。)
誰でも、簡単に、正確に測定可能
モーターメーカー
モータの組立検査・調整工程でのレゾルバ計測を効率的に行うことができます。
レゾルバメーカー
モータの組立検査・調整工程でのレゾルバ計測を効率的に行うことができます。
自動車メーカー
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重機メーカー
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船舶メーカー
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搬送台車メーカー
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シャッターメーカー
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エレベーターメーカー
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モーターのリビルドメーカー
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メンテナンス保守メーカー
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公式HPから基本仕様をCHECK！
従来の方法
オシロスコープ
外部の駆動装置が必須、設備コストもかかってしまう…
オシロスコープを使ったレゾルバ調整では、モータを回すための外部の駆動装置が必要。その駆動装置をモータと繋ぎ、さらにそのモータをオシロスコープにつなぐため、設備コストもかかり、どうしても作業工程も多くなり…。大掛かりな装置なので、スペースもとるし、持ち出しもできないです。
新しい方法
レゾメータ
駆動装置、オシロスコープも不要！
誰でも簡単に計測可能
計測スタートボタンを押して、わずか1分ほどで位相差を測定可能。あっという間に取付角度が測定できるのが便利です！ズレが生じた場合は、調製ボタンを押すだけ。モータを停止した状態で測定できるので安全性も◎。本体は3.5kgと軽量でコンパクトなので、持ち運びも簡単にできます。
従来の方法
オシロスコープ
オシロスコープの波形から、作業者の感覚で調整。どうしてもおおよその数値に…
モニターに映し出されたオシロスコープの波形から、作業者の感覚で調整。そのため、正確な数値が導き出されず、どうしてもおおよその数値になって…。作業をする人によって差が生じてしまうのが、悩みどころです。
新しい方法
レゾメータ
位相差計測結果が数値で表示されるから、定量化が可能！校正証明書の取得もできる
レゾメータでのレゾルバ調整は、モータを駆動せず、数値を見ながら調整が可能。分解能±0.1°の高精度で計測できるので、作業をする人の感覚に左右されることなく、正確な計測ができます。その正確さから、計測器が正常であるか否かを試験する「校正」を行ったことを証明する「校正証明書」をとることも可能です。
レゾメータが気になった方はコチラ
レゾルバに詳しい
エヌエスティー
畑中さん
オシロ方式とレゾメータ、それぞれの測定方法の違いを見てきましたが、ここからは少し専門的に、両者の計測原理の違いについて解説していきます。
4極対モータ、レゾルバ2倍角の一例
(RDC：RDコンバータ)
オシロスコープを用いたZ相検出では、Z相付近のみで位相差を検出します。
・オシロ方式：0.1°el
レゾメータの1周平均設定では、全てのゼロクロス点の平均値を位相差として表示します。
・レゾメータ1周平均：0.6°el
モータにはコイルのスロットごとに特性が異なる為、1点のみで計測するオシロ方式では対象ワークそのものの評価として不十分と言えます。
4極対モータを対象ワークとして
測定した場合の例
モータ0°基準の設定が立上り(立下り)とした場合、立上り(立下り)検出から、機械角が360°変化する間に生じる全てのゼロクロス点においてRDコンバータを介してレゾルバ角度を取得し、それぞれのゼロクロス点で算出した位相差の平均値を対象ワーク位相差の測定値とします。
θはゼロクロス点におけるレゾルバ角度を示します。レゾメータ1周平均設定での測定原理は「モータが0～360°el回転する間に発生する全てのゼロクロス点で位相差を測定し、その平均値を計測結果として表示する」というものです。レゾメータではコイルのスロットごとの特性を含む、対象ワークの評価を行えます。
【計算式例】
{θ1+(θ2-90°)+(θ3-180°)+(θ4-270°)+θ5+(θ6-90°)+(θ7-180°)+(θ8-270°)}/8
標準設定の基本的な計測方式は1周平均と同じですが、計測に用いるゼロクロス点の数が異なります。
レゾルバに詳しい
エヌエスティー
畑中さん
近年、より高効率なモータ駆動が求められる中で、レゾルバ位相差の高精度な検出が求められています。その中で、より正確な製品評価を行う為、Z相付近のみでしか検出できないZ相方式(オシロ方式)から、定量化できるレゾメータを用いた計測に切り替えるお客様が増えています。
計測基準として、「モータ1周期分の全てのゼロクロス点で検出される位相差の平均値を計測結果とする」と指定している自動車メーカ様もいらっしゃいます。
従来の方式より
10分の1のコストに
モータを駆動せず、
停止させた状態での作業が可能
数値化ができる
オシロ式では1点2点だけで見るが、
レゾルバではすべての点で確認する
トレーサビリティ体系図の
発行が可能に
量産対応・工程集約ができ、
大幅な製品CTの短縮
在庫次第で2週間で納品が可能
持ち運びができるほどの大きさで、
場所を選ばない
製造・組立部・下請け・
メンテナンス
開発・生産技術・ベンチャー
導入事例
レゾルバの目分量調整で起こる誤差や工数を削減したい
レゾルバ調整のたびに他部署からモータベンチを借り、オシロスコープにて目分量で調整していました。オシロスコープより手軽にレゾルバ調整ができ、より精度の高い機器がないか探していました。
作業効率が向上！精度もあがり、工数削減に成功
誰でも手軽に正確に調整ができるレゾメータ導入後、レゾルバ調整の作業効率が向上しました。
導入事例
モータメーカーにメンテナンスを依頼していたけれど…
モータメーカーにメンテナンスを依頼していました。その度にコストがかかっていました。
内製化によりメンテナンスコスト削減を実現
レゾメータ導入後、内製化へシフトチェンジ。モーターメーカーにメンテナンス依頼していた頃に比べ、メンテナンスコストの削減に成功しました。
引用元：エヌエスティー公式HP（https://www.nst-co.com/）
モータ生産工程に関わる様々な検査に対応が可能
NSTでは、レゾメータをはじめ、自動ブレーキ性能評価装置、データ監視システム、ギヤ噛み合い検査装置、制御コントローラ、音・振動検査装置、モータ特性評価装置、バッテリ充放電検査装置、インバータ特性検査装置、危険（安全）体験装置など、多種多様な製品を取り扱っています。
エヌエスティーでは、製品を販売するだけでなく、お客様の全体の工程の設計や、より効率的な工程方法を提案、コンサルしています。
回転角や直線変位、速さを検出し符号化するセンサ、エンコーダ。ここでは、エンコーダの種類をはじめ、エンコーダを取り扱っている企業についてまとめてご紹介します。
ロータリエンコーダとは、回転方向の機械的変位量を電気信号に変換して、位置や速度を検出するセンサです。インクリメンタル方式とアブソリュート方式があり、インクリメンタル方式は相対的な位置や角度を計測する方式で、工作機械、ロボット、計測機器のサーボモータの速度制御、位置制御などに使用されています。アブソリュート方式は回転角度の絶対値を出力するエンコーダで、工作機械、ロボットにあるサーボモータの位置制御などに使用されます。インクリメンタル方式が相対角度を表すのに対し、アブソリュート方式は絶対角度を表すため、検知する目的に応じて使い分けられることが多いようです。
エンコーダには、機械式（接触式）、光学式、磁気式、電磁誘導式の4つの種類があります。機械式は回転角に比例して電気抵抗が変化することで回転位置を検出。光学式は、エンコーダの中でもメジャーなタイプで、モータ軸に取り付けられた回転円盤の放射方向にスリットを開けて、そこを光が通過するかどうかを光センサで検出。磁気式よりも精度と分解能を高めやすく、種類によっては小型化・薄型化が簡単にできるという利点も。磁気式は、モータ軸に永久磁石を取り付けて、そこから発生する磁界分布の変化を磁気センサで読み取るというもの。電磁誘導式は、モータ軸に誘導（励磁）コイルと固定（検出）コイルを取り付け、両者の間で発生する磁界の変化を検出する方式で、レゾルバもこの電磁誘導式に含まれます。
エンコーダの開発、製造、販売を行っているエンコーダメーカー、取り扱っているエンコーダについて紹介します。
エンコーダの価格目安など、エンコーダにまつわる疑問や質問について、エンコーダのプロが詳しく解説しています。
エンコーダの分野で活用されている基礎用語や技術用語・専門用語などについて、各用語の意味や使われ方を解説します。
磁気式エンコーダーの配置には、Shaft-End配置とOff-Axis配置があります。Shaft-End配置は理想的な配置とされていますが、回転軸をエンコーダーが占有してしまうのが難点。その問題を解決できるのがOff-Axis配置です。それぞれの特徴やメリットについて解説します。
光学式エンコーダはパルス信号を検出して電気信号に変換出力する特徴を持つエンコーダです。磁気式よりも精度や分解能が高めで、磁力の影響を受けづらいのが利点。MRI装置やリニアモーター型アクチュエーターといった磁界が発生する場面での利用にも有効です。
エンコーダの市場規模は徐々に拡大しており、2024年には51億万米ドル以上、2030年には93億万米ドル以上に達するという予測があります。さまざまな産業アプリケーションに利用されており、さらに精度・速度・効率を求めるためにエンコーダの需要が増えていくでしょう。今後はより高度な機能を持つエンコーダが市場をシェアすると考えられます。
モータ制御をはじめ、さまざまな機器の動作制御に活用されているエンコーダ。その活用分野は、製造分野から医療分野まで多岐に渡ります。例えば、エレベータやプリンター、ATMなど。私たちの生活を支える機器の様々な部分にエンコーダが利用されています。
エンコーダの精度を保つためには、正しく作動しているかを確認する「校正」が重要な役割を担います。国際的な商品の流通が増えた昨今では、常に国際的な基準に合う製品の製造が求められ、エンコーダの校正の重要度も増しています。校正を行うタイミングを把握し、そのための体制を整備することが大切です。
機器の故障や品質低下の原因となるため、電気通信分野では常に課題となっているノイズへの対応。エンコーダでよく発生するノイズは、矩形波出力波形の平坦部にヒゲのように生じるものです。原因は信号線間の浮遊容量で、ケーブルの短縮、他動力線との隔離などが対策になります。
静電容量式エンコーダは、トランスミッターから出力した高周波信号の変化を読み取って回転情報を検出するタイプのエンコーダです。他のエンコーダと比べて、振動や温度の影響を受けにくく、消費電力が低めで寿命が長いといった特徴があります。
電子機器を設計、製造、修理する技術エンジニアにとって、欠かすことのできない計測器、オシロスコープ。ここでは、用途や原理、測定できるもの、使い方などの基礎知識をまとめています。
オシロスコープは、時間が経過するにつれて電圧が変化していくその様子を波形としてリアルタイムに表示させ、目には見えない電気信号の変化を観測できる波形測定器。その波型には、正弦波、減衰正弦波、方形波、矩形波、のこぎり波、三角波などの種類があります。
岩崎通信機株式会社、RIGOLをはじめ、オシロスコープを扱っているメーカーを一覧で紹介。扱っているオシロスコープや企業の特徴についてまとめています。また、オシロスコープの選び方についても解説しています。
オシロスコープの価格目安や、オシロスコープの波形の歪みの原因など、オシロスコープにまつわる疑問や質問を集めました。オシロスコープの知識豊富なプロが詳しく解説しています。
オシロスコープの性能や構造などに関する基礎用語をまとめました。オシロスコープを使いこなすには、これらの基礎となる知識を押さえておくことが重要です。
プローブとは、被測定対象の信号を検出してオシロスコープに伝送を行う機器です。プローブにはいくつかの種類があり、用途に応じて適切に使用するためには、それぞれの特徴を理解する必要があります。
オシロスコープはさまざまなトリガと組み合わせることができます。ここではトリガの種類と役割を紹介。それぞれのトリガの特徴や強み、活躍するシチュエーションを紹介するとともに、そもそもトリガとは何をするものなのかも解説しています。
数千円のものから数万円のものまで、種類の幅広いオシロスコープ。十分な測定ができ、効率的な作業を助けてくれる製品を選ぶには、いくつかの留意点を知っておく必要があります。測定したい対象や利用目的に合わせて、どんな点に注目すれば良いのか押さえておきましょう。
測定の際に設定方法や回路の設計で生じてしまうリンギング。電子回路内で信号波が反射を起こし、オシロスコープの画面にさざ波のような電圧・電力出力を表示します。各システムに負荷をかけ、機能低下を招く現象のため要注意。初期設定の際の発生防止対策が重要です。
年々多機能化が進んでいるオシロスコープ。まずは基本操作をしっかり理解することが高精度な測定に繋がります。特に押さえておきたいのが「垂直軸システム」「水平軸システム」「トリガシステム」「表示システム」の4つ。各設定にはセオリーやポイントが存在します。
EMIデバッグとは電磁波障害を引き起こす不要なノイズを除去して、EMI規格に準拠させるプロセスのことです。不要なノイズの発生源を特定するために、オシロスコープに搭載されている「スペクトログラム」「周波数マスクトリガ」「ピークリスト」が活用されています。
折り返し雑音（エイリアシング）とは、本来発生しないはずの低周波の波形が生成される現象のことです。折り返し雑音が発生すると、オシロスコープに表示される波形と区別がつかなくなってしまうため、正確な測定の妨げになります。
オシロスコープで観測されるノイズは、電子の特性が原因のもの、信号を変換する際の過程で発生してしまうものなど様々です。ほとんどのオシロスコープにはノイズ低減機能が備わっているため、特別な機械を用意しなくてもノイズの対策が可能です。
運営
会社
当メディア「レゾルバの教科書」について
ハイブリッド自動車をはじめとする環境対応車の需要が拡大。ハイブリッド自動車は、エンジンとモーターの協調運転によってエネルギー効率向上を実現していますが、このエネルギー効率を効率良く制御するためには、モーターの回転角をきめ細かく検出する必要があります。しかし、従来のオシロスコープを使った方法では、目分量調整の部分が大きく、その計測方法に頭を抱えている企業も多いのではないでしょうか。そこで、当メディアではより正確に計測できる機器はないのか調査。位相差を数値で表示できるレゾメーターに出会い、販売している株式会社エヌエスティーに取材協力を依頼。メディアを制作しました。当メディア「レゾルバの教科書」がレゾルバの位相差で課題を抱えている企業のお役に立てれば幸いです。
レゾルバに詳しい
エヌエスティー
畑中さん
モータを効率よく稼働させるために欠かせないレゾルバ調整について、従来のオシロスコープを使った方法と、レゾルバの検査装置を使った方法で、作業工程や調整の仕方、計測数値の正確性などを比較・紹介します。