(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の磁束および振れを測定する方法において、
デジタル線形アクチュエータ（ＤＬＡ）を提供するステップと、
前記ＤＬＡの一部であるロータを提供するステップと、
外表面を有し、前記ロータに接続されるとともに当該ロータを囲む磁石を提供するステップと、
前記磁石の磁束密度および当該磁石の振れを有するプロットを提供するステップと、
前記磁石の振れおよび磁束密度を同時に測定するステップと、
前記磁石の外表面に沿った振れの測定結果、および前記磁石の外表面に沿った同じ位置での磁束密度の測定結果を、重ね合わせるように前記プロット上に描画することによって、当該振れおよび磁束密度の測定結果を相関させるステップと、
前記外表面の第１の部分を提供するステップと、
前記外表面の第２の部分を提供するステップと、
前記磁石の外表面の第１の部分の振れを測定するとともに、当該磁石の外表面の第２の部分の振れを測定する非接触測定センサーを提供するステップと、
前記磁石の外表面の第１の部分の近くに発生した磁束密度を測定するとともに、当該磁石の外表面の第２の部分に発生した磁束密度を測定するガウスプローブを提供するステップと、
前記ガウスプローブを用いて、前記第１の部分および前記第２の部分における磁束密度を測定するステップと、
前記非接触測定センサーを用いて、前記第１の部分および前記第２の部分における振れを測定するステップと、
前記第１の部分および前記第２の部分において測定された磁束密度を前記プロット上に描画するステップと、
前記第１の部分および前記第２の部分において測定された振れを前記プロット上に描画するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記磁石の外表面上に配置された前記第１の部分であって、前記磁石の半径方向外側に配置された第１のステータアッセンブリの、前記磁石の中心軸線方向での第１の中央二等分平面となる前記第１の部分を提供するステップと、
前記第１の部分とは異なり、前記磁石の外表面上に配置された前記第２の部分であって、前記磁石の半径方向外側に配置された第２のステータアッセンブリの、前記磁石の中心軸線方向での第２の中央二等分平面となる前記第２の部分を提供するステップと、
前記第１の部分および前記第２の部分における磁束密度を測定するステップと、
前記第１の部分および前記第２の部分における振れを測定するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項３】
レーダープロットとなる前記プロットを提供するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項４】
前記レーダープロットの一部として形成される複数のペタルであって、それぞれが前記第１の磁束密度プロットの一部および前記第２の磁束密度プロットの一部を含むペタルを提供するステップと、
１または複数のＮ極を表す前記複数のペタルの一部と、１または複数のＳ極を表す当該複数のペタルの一部とを提供するステップと、
をさらに含む、請求項３に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項５】
前記第１の部分から測定された磁束密度を示す第１の磁束密度プロットを提供するステップと、
前記第１の部分から測定された振れを示す第１の振れプロットを提供するステップと、
前記第２の部分から測定された磁束密度を示す第２の磁束密度プロットを提供するステップと、
前記第２の部分から測定された振れを示す第２の振れプロットを提供するステップと、
前記磁石の外表面に沿った磁束密度の測定結果と、前記磁石の外表面に沿った同じ位置での振れの測定結果とを重ね合わせるように、前記第１の磁束密度プロット、前記第２の磁束密度プロット、前記第１の振れプロット、および前記第２の振れプロットを描画することによって、前記磁束密度および振れの測定結果を相関させるステップと、
をさらに含む、請求項１から４までのいずれか１項に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項６】
磁束および振れを測定するツールであって、前記磁石の磁束密度を測定するガウスプローブおよび前記磁石の振れを測定する非接触測定センサーがその一部を成すツールを提供するステップをさらに含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項７】
前記ツールの一部であるインデキシング回転ヘッドを提供するステップと、
前記インデキシング回転ヘッドに接続された角度エンコーダを提供するステップと、
前記インデキシング回転ヘッドに接続されたシャフトを提供するステップと、
前記シャフトに接続された治具を提供するステップと、
前記ロータを前記治具に搭載するステップと、
前記角度エンコーダを介して回転力が伝達し、前記シャフト、前記治具、および前記ロータを回転させるように、前記インデキシング回転ヘッドを回転させるステップと、
前記角度エンコーダで前記シャフトの角度位置を測定するステップと、
前記ロータが前記治具と共に回転している際に、前記ガウスプローブを用いて当該ロータを囲む磁石の磁束密度を測定するステップと、
前記ロータが前記治具と共に回転している際に、前記非接触測定センサーを用いて当該ロータを囲む磁石の振れを測定するステップと、
をさらに含む、請求項６に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項８】
表面の磁束および振れを測定する方法において、
デジタル線形アクチュエータ（ＤＬＡ）を提供するステップと、
前記ＤＬＡの一部であるロータを提供するステップと、
外表面を有し、前記ロータに接続されるとともに当該ロータを囲む磁石を提供するステップと、
前記磁石の外表面上の振れを測定する非接触測定センサーを提供するステップと、
前記磁石の外表面上の磁束密度を測定するガウスプローブを提供するステップと、
前記振れおよび磁束密度を同時に測定するステップと、
前記磁石の外表面に沿った振れの測定結果、および前記磁石の外表面に沿った同じ位置での磁束密度の測定結果を重ね合わせるようにプロット上に描画することによって、当該振れおよび磁束密度の測定結果を相関させるステップと、
前記外表面上に第１の部分を提供するステップと、
前記外表面上に第２の部分を提供するステップと、
前記外表面の第１の部分および当該外表面の第２の部分に沿って振れを測定するステップと、
前記外表面の第１の部分および当該外表面の第２の部分に沿って磁束密度を測定するステップと、
前記第１の部分から測定された磁束密度を示す第１の磁束密度プロットを提供するステップと、
前記第１の部分から測定された振れを示す第１の振れプロットを提供するステップと、
前記第２の部分から測定された磁束密度を示す第２の磁束密度プロットを提供するステップと、
前記第２の部分から測定された振れを示す第２の振れプロットを提供するステップと、
を含む方法。
【請求項９】
磁束および振れを測定するツールであって、前記ガウスプローブおよび前記非接触測定センサーがその一部を成すツールを提供するステップと、
前記ツールの一部であるインデキシング回転ヘッドを提供するステップと、
前記インデキシング回転ヘッドに接続された角度エンコーダを提供するステップと、
前記角度エンコーダに接続されたシャフトを提供するステップと、
前記シャフトに接続された治具を提供するステップと、
前記ロータを前記治具に搭載するステップと、
前記角度エンコーダを介して回転力が伝達し、前記シャフト、前記治具、および前記ロータを回転させるように、前記インデキシング回転ヘッドを回転させるステップと、
前記角度エンコーダで前記シャフトの角度位置を測定するステップと、
前記ロータが前記治具と共に回転している際に、前記ガウスプローブを用いて当該ロータを囲む磁石の磁束密度を測定するステップと、
前記ロータが前記治具と共に回転している際に、前記非接触測定センサーを用いて当該ロータを囲む磁石の振れを測定するステップと、
をさらに含む、請求項８に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項１０】
前記磁石の外表面上に配置された前記第１の部分であって、前記磁石の半径方向外側に配置された第１のステータアッセンブリの、前記磁石の中心軸線方向での第１の中央二等分平面となる前記第１の部分を提供するステップと、
前記磁石の外表面上に配置された前記第２の部分であって、前記磁石の半径方向外側に配置された第２のステータアッセンブリの、前記磁石の中心軸線方向での第２の中央二等分平面となる前記第２の部分を提供するステップと、
レーダープロットとなる前記プロットを提供するステップと、
前記第１の磁束密度プロットおよび前記第２の磁束密度プロットを描画することによって、前記レーダープロットの少なくとも一部を形成するステップと、
前記磁石の外表面に沿った振れの測定結果と、前記磁石の外表面に沿った同じ位置での磁束密度の測定結果とを重ね合わせるように、前記第１の磁束密度プロットおよび前記第２の磁束密度プロットとともに、前記第１の振れプロットおよび前記第２の振れプロットを描画することによって、前記振れおよび磁束密度の測定結果の変化を相関させるステップと、
をさらに含む、請求項８又は９に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項１１】
前記レーダープロットの一部として形成される複数のペタルであって、それぞれが前記第１の磁束密度プロットの一部および前記第２の磁束密度プロットの一部を含むペタルを提供するステップと、
１または複数のＮ極を表す前記複数のペタルの一部と、１または複数のＳ極を表す当該複数のペタルの一部とを提供するステップと、
前記磁石の外表面に沿った、１または複数のＮ極および前記１または複数のＳ極の振れの測定結果と、前記磁石の外表面に沿った同じ位置での磁束密度の測定結果とを重ね合わせるように、前記第１の振れプロットおよび前記第２の振れプロットを前記レーダープロット上に描画することによって、前記１または複数のＮ極および前記１または複数のＳ極の振れおよび磁束密度の測定結果の間の相関を提供するステップと、
をさらに含む、請求項１０に記載の、表面の磁束および振れを測定する方法。
【請求項１２】
表面の磁束および振れを測定するスキャンツールであって、
インデキシング回転ヘッドと、
前記インデキシング回転ヘッドに接続され、当該インデキシング回転ヘッドによって駆動されるシャフトと、
前記シャフトの角回転を測定する角度エンコーダと、
前記シャフトに接続され、当該シャフトによって駆動される治具と、
前記治具に搭載されたロータと、
前記ロータ上の振れを測定する非接触測定センサーと、
前記ロータの磁束密度を測定するガウスプローブと、
振れおよび磁束密度の測定結果を示すプロットと、を備え、
前記ロータが前記治具と共に回転している際に、前記非接触測定センサーが振れを測定し、同時に前記ガウスプローブが磁束密度を測定して、当該振れおよび磁束密度の両者の測定結果を前記プロット上で視認できるようにし、
外表面を有し、前記ロータに接続されるとともに当該ロータを囲む磁石をさらに備え、
前記非接触測定センサーが、前記外表面上の第１の部分および当該外表面上の第２の部分における振れを測定し、
前記ガウスプローブが、当該外表面の第１の部分および当該外表面上の第２の部分における磁束密度を測定する、スキャンツール。
【請求項１３】
前記第１の部分から測定された磁束密度を示す第１の磁束密度プロットと、
前記第１の部分から測定された振れを示す第１の振れプロットと、
前記第２の部分から測定された磁束密度を示す第２の磁束密度プロットと、
前記第２の部分から測定された振れを示す第２の振れプロットと、をさらに備え、
前記磁石の外表面に沿った磁束密度の測定結果と、前記磁石の外表面に沿った同じ位置での振れの測定結果とを重ね合わせるように、前記第１の磁束密度プロット、前記第２の磁束密度プロット、前記第１の振れプロット、および前記第２の振れプロットを前記プロット上に描画することによって、前記振れおよび磁束密度の測定結果を相関させる、請求項１２に記載の、表面の磁束および振れを測定するスキャンツール。
【請求項１４】
前記プロットが、複数のペタルを有するレーダープロットである、請求項１３に記載の、表面の磁束および振れを測定するスキャンツール。
【請求項１５】
前記複数のペタルがさらに、前記第１の磁束密度プロットおよび前記第２の磁束密度プロットから成り、前記複数のペタルの一部が前記磁石の複数のＮ極の磁束密度を表し、当該複数のペタルの一部が当該磁石の複数のＳ極の磁束密度を表す、請求項１４に記載の、表面の磁束および振れを測定するスキャンツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に、永久磁石ステッピングモータおよびデジタル線形アクチュエータに関し、より具体的には、開発中のステッピングモータおよびデジタル線形アクチュエータに用いられる円筒状磁石の軸磁化の校正に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル線形アクチュエータ（ＤＬＡ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｎｅａｒ  Ａｃｔｕａｔｏｒ）およびステッピングモータは通常、ロータを磁性円筒の形態で内蔵する。ロータの校正中は、磁束密度（ガウス単位）を測定して、ロータの容量を決定する。磁束密度の決定に用いる通常の方法では、ねじ込み式の同類ロータに必要な発生電圧治具装置において、ロータを所定の高速度（たとえば、１８００ｒｐｍ等）で回転させる。その他のロータの場合は、別個のツールが必要である。これらは、生産プロセスにおける磁束密度の測定にのみ適用可能である。上記のような治具は、生産に関与しないステッピングモータのロータ、すなわち軸受が取り付けられたロータへの適合には不向きだからである。
【０００３】
別の診断方法では、ＤＬＡに組み付けた状態で、ロータアセンブリを１８００ｒｐｍ等の高速度で回転させる。この方法は、侵襲的な試験方法であって、ＤＬＡの機能性を低下させる。モータから発生電圧を引き出すのに必要な回転速度は、内部の軸受または潤滑剤の劣化の十分な前提となる。また、ねじ式シャフトアダプタを挿入すると、内部の送りねじのねじ山が損傷を受ける場合がある。ここで、図１に示すように、ミリテスラ（ｍＴ）単位の磁束密度を正弦波として描画した。図１のプロットは、上記様々な磁束密度の測定結果を示しているが、解釈が難しく、磁束密度とロータの寸法変化との間には何ら相関が見られない。
【０００４】
したがって、開発段階においてＤＬＡまたはステッピングモータに用いられるロータの磁束密度を測定する方法であって、磁束密度だけではなく、ロータの表面むらも測定可能な方法が求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、デジタル線形アクチュエータ（ＤＬＡ）の一部として用いられるロータの磁束密度および振れを測定する方法である。
【０００６】
本発明に係る、磁束密度および振れを測定する方法は、直径が異なるロータに対応し、磁石材料の固有特性および磁化プロセスを評価する柔軟性がある。また、円周振れを測定できる能力を用いて、軸受ジャーナルの「楕円率」を評価する。この方法は、表面振れと組み合わされた電磁界強度（ガウス）を評価し、拡大縮小可能な図的形式でデータを表示するスキャンツールすなわちＤＬＡロータ磁束密度スキャン治具の使用を含む。円筒状ロータ磁石をスキャンツールに取り付けると、このスキャンツールは、磁石の外周または外表面の磁界強度および円周振れを同時に測定する。本実施形態において、スキャンツールは、適当なサイズを有するテーパー状の圧入心棒等の治具を備え、ロータがこの心棒に搭載される。心棒は非侵襲であるため、ロータの内部の機能に損傷を与えない。
【０００７】
回転エンコーダは、すべての測定値のスカラー基準を与える。磁界強度（ガウス）は、半径方向の「空隙」と定義される、ロータの外表面からのある距離で測定する。同時に、レーザーを用いて、ロータ表面の微妙な変化を測定する。得られた正弦波ガウスデータおよび表面の半径方向寸法データを操作して、拡大縮小可能な「レーダー」プロットを作成する。このレーダープロットは、磁極の磁界強度および表面の円周振れの変化を指標位置と相関させる。２つの平面位置を評価することにより、キャンスタック型ステッピングモータに通常見られる前側コイルおよび後側コイルの相関を行う。ＤＬＡロータ磁束密度スキャン治具は柔軟性があり、ベンチマーク用として、同等サイズのＤＬＡロータに対応可能である。また、ＤＬＡロータ磁束密度スキャン治具は、ロータの磁気特性および振れ特性と併せて、軸受ジャーナルの表面振れすなわち「楕円率」を決定可能である。
【０００８】
一実施形態において、本発明は、表面の磁束および振れを測定する方法において、デジタル線形アクチュエータ（ＤＬＡ）を提供するステップと、ＤＬＡの一部であるロータを提供するステップとを含む方法である。また、この方法は、外表面を有し、ロータに接続されるとともに当該ロータを囲む磁石を提供するステップと、磁石の外表面上の振れを測定する非接触測定センサーを提供するステップと、磁石の外表面上の磁束密度を測定するガウスプローブを提供するステップとを含む。そして、振れおよび磁束密度を同時に測定し、プロットまたはグラフ上に描画することによって、当該振れおよび磁束密度の測定結果を相関させる。
【０００９】
磁束および振れを測定するツールであって、ガウスプローブおよび非接触測定センサーがその一部を成すスキャンツール等のツールを提供する。このツールは、インデキシング回転ヘッド、当該インデキシング回転ヘッドに接続され、当該インデキシング回転ヘッドによって駆動されるシャフト、および当該シャフトに接続された治具を備える。また、インデキシング回転ヘッドには、シャフトの回転位置を測定する角度エンコーダが接続されている。ロータは治具に搭載されており、シャフトおよび治具を介して回転力が伝達し、治具中のロータを回転させるように、インデキシング回転ヘッドを回転させる。そして、ロータが回転している際に、ガウスプローブを用いてロータの磁束密度を測定するとともに、非接触測定センサーを用いてロータの振れを測定し、角度エンコーダによってシャフトの総回転量を測定する。
【００１０】
磁石上の２つの位置で振れを測定する。より具体的には、第１の部分および第２の部分において振れを測定する。第１の部分は、上記外表面上の第１の中央二等分平面であって、磁石の端部近くに配置されている。第２の部分は、上記外表面上の第２の中央二等分平面であり、第１の部分に対して磁石の反対側の端部近くに配置されている。一実施形態において、上記プロットは、第１の部分から測定された磁束密度を示す第１の磁束密度プロットと、第１の部分から測定された振れを示す第１の振れプロットとを有するレーダープロットである。また、このプロットは、第２の部分から測定された磁束密度を示す第２の磁束密度プロットと、第２の部分から測定された振れを示す第２の振れプロットとを含む。振れの測定結果の変化と磁束密度の測定結果の変化とが相関するように、第１の磁束密度プロットおよび第２の磁束密度プロットとともに、第１の振れプロットおよび第２の振れプロットを描画する。
【００１１】
上記レーダープロットは、それぞれが第１の磁束密度プロットの一部および第２の磁束密度プロットの一部を含む複数のペタルを含む。この複数のペタルの一部が１または複数のＮ極を表し、当該複数のペタルの別の部分が１または複数のＳ極を表す。第１の振れプロットおよび第２の振れプロットをレーダープロット上に描画することによって、上記１または複数のＮ極および上記１または複数のＳ極の振れと磁束密度との間の相関を提供する。
【００１２】
本発明を適用可能なその他の領域は、以下に示す詳細な説明から明らかとなるであろう。当然のことながら、この詳細な説明および具体例は、本発明の好適な実施形態を示しているが、説明を目的としたものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００１３】
本発明は、詳細な説明および添付の図面により、さらに深く理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術に係る、ロータの磁束密度測定結果を含むプロットである。
【図２Ａ】本発明に係る、磁石を備え、当該磁石の磁束密度および振れを測定するロータを有するデジタル線形アクチュエータの側方断面図である。
【図２Ｂ】本発明に係る、磁石を有し、当該磁石の磁束密度および振れを測定するロータの斜視図である。
【図３Ａ】本発明に係る、磁石を備え、当該磁石の磁束密度および振れを測定するロータを有するデジタル線形アクチュエータの一部を示す部分断面図である。
【図３Ｂ】本発明に係る、磁石の半径方向表面ならびに第１のステータアセンブリおよび第２のステータアセンブリの一部を示し、当該磁石の磁束密度および振れを中心で測定する場合の模式図である。
【図４】本発明に係る、磁束密度測定結果および振れ測定結果を含むプロットである。
【図５】本発明に係る、磁束密度測定結果および振れ測定結果を含むレーダープロットである。
【図６】本発明に係る、ロータの磁束密度および振れの測定に用いるツールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の好適な実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その用途、または使用を何ら制限するものではない。
【００１６】
一般的には図２Ａ〜図６を参照し、具体的には図２Ａ〜図３Ｂを参照して、本発明の方法を組み込んだデジタル線形アクチュエータ（ＤＬＡ）を大略的に符号１０で示す。ＤＬＡ１０は、接続部１４に接続されたハウジング１２を備える。接続部１４は、ハウジング１２との間にシール接続を提供するＯリング１８を有する溝１６を備える。
【００１７】
また、接続部１４は、一連のワイヤ２２に接続された一連の端子２０を備える。少なくとも１本のワイヤ２２は第１のコイル２４と電気的に連通しており、少なくとも別の１本のワイヤ２２は第２のコイル２６と電気的に連通している。第１のコイル２４は第１のステータアセンブリ２８に配置されており、第２のコイル２６は第２のステータアセンブリ３０に配置されている。第１のステータアセンブリ２８には内側ハウジング３２が接続されており、この内側ハウジング３２は、大略的に符号３６で示すロータの大略的に符号３４で示す第１の端部を部分的に囲んでいる。また、第１の端部３４は、軸受４０によって支持された軸受表面３８を有する。さらに、内側ハウジング３２には、軸受４０を正しく位置決めするのに用いる軸受ロケータ４２が接続されている（図２Ａが最も分かり易い）。
【００１８】
ＤＬＡ１０のロータ３６は、磁性円筒である。より具体的に、ロータ３６は、その本体部４６に搭載された円筒状磁石４４を備える。また、本体部４６は、２つのフランジ４８、５０を備える。磁石４４は、これら２つのフランジ４８、５０間において本体部４６に搭載されている。フランジ５０からは、一部が前側軸受ハウジング５４に延入した外側部５２が突出している。図２Ａに示すように、前側軸受ハウジング５４は、第２のステータアセンブリ３０に接続され、ばね５８によって少なくとも部分的に囲まれた細長部５６を有する。外側部５２は、ロータ３６の第２の端部７０の一部であって、細長部５６の大略的に符号７４で示す内部空洞の内表面７２に延入・接触している。また、細長部５６は、駆動軸６２の拡径部６４をガイドするガイド開口部６０を有しており、このガイド開口部６０は、駆動軸６２の回転を防止する（その機能については後述する）。また、駆動軸６２は、ロータ３６の本体部４６の一部として形成されたネジ部６８と係合するネジ部６６を備える。
【００１９】
ばね５８は、前側軸受ハウジング５４から離れる方向に延伸しており、スリーブ７６によって部分的に囲まれている。スリーブ７６は、バルブの第１の部分７８に接続されている。第１の部分７８は、ネジ接続部８０によって、駆動軸６２の端部に搭載されている。また、バルブの第１の部分７８は、ばね５８によって囲まれ、ばね５８のガイドとしても機能する延長部８２を備える。
【００２０】
ばね５８は、バルブを閉塞位置に付勢するように機能する。また、ばね５８は、軸受４０の軸方向の遊びを制限し、ネジ部６６、６８間のバックラッシュを制限し、駆動軸６２の移動中に動的な力平衡を提供するように機能する。バルブ（より具体的に、第１の部分７８）は、ロータ３６およびステータアセンブリ２８、３０によって移動される。第１のステータアセンブリ２８は、複数の界磁カップティースおよび極板ティースを備える。図中には、第１のステータアセンブリ２８の第１の外側半界磁カップティース８４、第２の外側半界磁カップティース８６、および第３の外側半界磁カップティース８８のほか、第１の内側半極板ティース９０および第２の内側半極板ティース９２を示している。また、図中には、第２のステータアセンブリ３０の第１の内側半極板ティース９４、第２の内側半極板ティース９６、および第３の内側半極板ティース９８のほか、第１の外側半界磁カップティース１００および第２の外側半界磁カップティース１０２を示している。各ステータアセンブリ２８、３０は、このように様々な極板ティースおよび界磁カップティースを有するように示しているが、同数のティースを有することによって同数のＮ／Ｓ対を形成することにより、適正に機能させる必要がある。用途に依っては、極板ティースおよび界磁カップティースの数を増やしても減らしてもよく、これについても本発明の範囲内である。
【００２１】
円筒状磁石４４は、その長さ方向に沿って延伸する複数の交互極対を備える。より具体的に、円筒状磁石４４は、少なくとも第１のＳ極１０４、第２のＳ極１０６、および第３のＳ極１０８を備える。また、磁石４４は、少なくとも第１のＮ極１１０、第２のＮ極１１２、および第３のＮ極１１４を備える。図３Ｂには、３つのＳ極１０４、１０６、１０８および３つのＮ極１１０、１１２、１１４を示しているが、図３Ｂは磁石４４の部分図に過ぎず、実際には６つのＮ極および６つのＳ極の合計１２個の極が存在し、６つの極対を形成している。また、磁石４４のサイズおよび用途に依っては、極数を増やしても減らしてもよく、これについても本発明の範囲内である。極対数は、磁石４４のステップ角に影響する。本実施形態においては、磁石の１回転が３６０°であり、ステータ当たり１２個の極ティースが存在するため、ステータアセンブリのステップ角は３０°である。ただし、２つのステータアセンブリ２８、３０は、極ティース距離の半分だけ半径方向にオフセットしているため、このステッピングモータのステップ角は１５°である。他の実施形態において、たとえば１０個の極対を有する磁石４４の場合、ステップ角は９°である。さらに別の実施形態においては、磁石４４が２つの極対を備え、ステップ角は４５°となる。本発明の他の実施形態においては、所望のステップ角とするため、極数を増やしても減らしてもよい。
【００２２】
円筒状ロータ３６は軸周りに回転し、ステッピングモータでの使用の場合は、当該軸の長手方向に磁化される。ロータ３６の磁化は、図３Ｂに示すＮ極１１０、１１２、１１４およびＳ極１０４、１０６、１０８から成る構成等、複数のＮ／Ｓ極対の構成により実現する。極対の間隔および数は、上述の通り、モータのステップ角によって決まる。ＤＬＡ１０は、ロータ３６の長さ方向に積層された２つのコイル界磁を有する（図２Ａおよび図３Ａにおいては、２つのコイル２４、２６として示す）。中央二等分平面は、各コイル２４、２６の領域におけるガウス分析の対象となる。
【００２３】
動作時には、端子２０およびワイヤ２２を通って電流が流れ、各コイル２４、２６に到達する。コイル２４、２６中の電流によって、各ステータアセンブリ２８、３０の界磁カップティース８４、８６、８８、１００、１０２および極板ティース９０、９２、９４、９６、９８に電磁界が発生する。この電磁界が磁石４４の極１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４と相互作用することにより、磁石４４ひいてはロータ３６が回転して、最も近い位相の磁気平衡に達する。
【００２４】
上述の通り、駆動軸６２のガイド開口部６０と拡径部６４間の接続部は、駆動軸６２の回転を防止する。そして、駆動軸６２のネジ部６６に対するロータ３６のネジ部６８の回転によって、ロータ３６の回転運動が駆動軸６２の線形運動に変換される。ロータ３６が回転すると、ロータ３６のネジ部６８と駆動軸６２のネジ部６６間の接続部によって、駆動軸６２が線形に移動する。
【００２５】
ロータ３６が第１の方向すなわち反時計回りに回転すると、駆動軸６２の移動によって、バルブの第１の部分７８が線形に移動して、前側軸受ハウジング５４から離れる方向に延伸する。一方のコイル（たとえば、第１のコイル２４）に印加された電流が反転すると、ステータアセンブリ２８の界磁カップティース８４、８６、８８および極板ティース９０、９２の電磁界も反転することにより、磁石４４ひいてはロータ３６が反対方向または退避方向（本実施形態においては、第２の方向すなわち時計回り）に回転する。ロータ３６が時計回りに回転すると、これにより再度、駆動軸６２が線形に移動し、バルブの第１の部分７８が前側軸受ハウジング５４の方へと移動する。
【００２６】
ＤＬＡ１０の動作は、コイル２４、２６およびティース８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８，１００、１０２に発生する電磁界の影響を受ける。また、ＤＬＡ１０の動作は、磁石４４の磁束密度の影響を受ける。ＤＬＡ１０の設計においては、磁石４４の磁束密度のほか、磁石４４の表面の振れを測定する。磁石４４は長さ１４８を有しており、振れは、図２Ｂに示すように、磁石４４の長さ１４８の３０％の距離で一方の端部１１８Ａから離れた位置の平面状円周である第１の部分１１８と、磁石４４の長さ１４８の３０％の距離で別の端部１１６Ａから離れた位置の平面状円周である第２の部分１１６とにおいて測定する。より具体的に、磁束密度は、各端部１１６Ａ、１１８Ｂから離れた半径方向位置に沿って測定する。本実施形態において、この位置は、磁石４４の全長の３０％の距離だけ第１の端部１１６Ａから内側に入った位置と、磁石４４の全長の３０％の距離だけ第２の端部１１８Ａから内側に入った位置である。この測定は本質的に、ステータアセンブリ２８、３０の中央二等分平面で行い、各中央二等分平面は第１の部分１１８および第２の部分１１６に配置されている。
【００２７】
磁束密度の測定は、ロータ３６を回転させ、規定の半径方向「空隙」距離において、隣接する極１０４、１００、１０６、１１２、１０８、１１４間の磁界強度の変化を測定することによって遂行する。磁束密度は、ガウスプローブによって測定する。また、空隙は、ロータ３６の外表面からの半径方向の所定距離である。一実施形態において、空隙は、およそ０．０１０インチの半径方向距離である。ただし、その他の半径方向距離を用いて磁束密度を測定するようにしてもよく、これについても本発明の範囲内である。このような磁束のガウス測定は、この空隙に特有のものである。この半径方向距離は物理的に、ロータ３６とステータアセンブリ２８、３０のティース８４、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８，１００、１０２との間のＤＬＡ内部「空隙」に相当する。磁束は、Ｎ極１１０、１１２、１１４から出てＳ極１０４、１０６、１０８に入る。円筒状磁石４４の両端部には、漂遊磁界またはガウス渦電流損が発生する。また、ロータ３６の両端部における半径方向ガウスは、渦電流損の影響を受ける。したがって、ガウス測定を行う位置は、ロータの円筒端部に近すぎないようにする。
【００２８】
また、非接触測定センサーを用いて、円周振れを測定する。ロータ３６（より具体的に、磁石４４）の表面を測定して、変化の大きさを確定する。円周振れ等、磁石４４の表面に著しい変化があると、半径方向の空隙の寸法が変化した場合に、磁束密度の測定値に影響する場合がある。磁石４４の表面の測定結果は、中心軸に対する磁石４４の平面的な円周振れだけではなく、図２Ｂに示す外側部５２の表面５２Ａ等、任意の軸受ジャーナルの表面振れの評価に使用する。別の実施形態においては、軸方向治具を用いて非接触測定センサーを位置決めすることにより、平面状部分の円周振れの測定だけではなく、ロータ３６の表面の全振れを測定する。
【００２９】
本発明の方法は、１回転する間の（正弦波プロットとしての）磁束密度の測定値および振れの変化を同時に描画することを含む。一実施形態において、本発明に係るプロットを図４に示す。磁束密度および振れを併せて描画することにより、表面の変化と磁束密度の変化との間の相関を提供する。プロットには、複数の山（ピーク）１２０および複数の谷（バレー）１２２が存在する。山１２０は、各Ｎ極１１０、１１２、１１４の最大磁束密度を表し、谷１２２は、各Ｓ極１０４、１０６、１０８の最大磁束密度を表す。図４には、測定した磁束密度を示す２つのプロットが存在する。第１の線１２４は、第１の部分１１８で測定した磁束密度を表し、第２の線１２６は、第２の部分１１６で測定した磁束密度を表す。さらには、第１の部分１１８で測定した振れを表す第３の線１２８および第２の部分１１６で測定した振れを表す第４の線１３０も存在する。
【００３０】
磁束密度および振れを重ね合わせることにより、磁石４４の表面の変化と測定した磁束密度の変化との間の相関が示される。
【００３１】
別の実施形態においては、図４に示すように磁束密度を正弦波プロットとして描画するとともに振れと重ね合わせる代わりに、図５に示すように、磁束密度を極座標グラフすなわちレーダープロットとして描画するようにしてもよい。図５では、複数の山１２０および谷１２２を有するのではなく、複数の「ペタル」を含む。各ペタル１５０は、磁石４４の半径方向指標位置に沿って、磁石の極１０４、１１０、１０６、１１２、１０８、１１４のうちの１つを示している。
【００３２】
これらの幾何学形状すなわちペタル１５０は、ソフトウェアにより絶対ベクトルのレーダープロットとして視覚化した磁束のガウス測定結果である。図５のレーダープロットは、効率的にデータを表示する図的形式である。このレーダープロットは、ロータ３６の磁石４４の外表面全体の半径方向空隙における磁束のガウス測定結果に由来する。磁束場のガウス値は、測定中の試験部品の回転時に正弦波として記録する。また、磁束場のガウス強度によって、プロットの振幅が決まる。磁束場のガウス極性は、ロータの磁化（ＮおよびＳ）によって決まる。記録した正弦波は、図４に示すように描画することによって、磁束密度の測定結果を表現する。ただし、図５において、正負の極性の正弦波は、レーダープロットにおける「連珠（レムニスケート）」形状となる。この画像は分かりにくいため、正弦波を絶対値に変換する。その結果、図５に示すレーダープロットにおいては、各ペタル１５０が隣接する極（すなわち、Ｎ、Ｓ、およびＮ）を視覚的に表しており、ロータ３６の物理的な磁石４４との関連付けが容易となる。各「ペタル」１５０は、１つの磁極を表す。
【００３３】
図５においては、振れの測定結果のプロットについても半径方向指標位置に沿って描画し、磁束密度の位置と相関させている。図５に示すプロット上の各値は、プロットの原点からのベクトル距離として表されている。値は、ロータ３６の測定回転中における指標位置に対応して描画している。
【００３４】
より具体的に、第１の部分１１８で測定した磁束密度は第１の線１２４で示し、第２の部分１１６で測定した磁束密度は第２の線１２６で示す。図５に示す第１の線１２４および第２の線１２６は、図４の線１２４、１２６で示す磁束密度と同じである。異なるのは、磁束密度の描画方法である。また、各ペタル１５０は、磁石４４上の交互のＮ極およびＳ極を表しており、０°から始まる３０°の磁気扇角において描画されている。極の山は、１５°の位置に見られる。本実施形態においては、６つの極対すなわち１２個の極が存在し、ロータ３６の１回転が３６０°であるため、描画した磁気扇角は３０°である。より具体的に、Ｎ極は大略的に符号１５０Ａで示し、Ｓ極は大略的に符号１５０Ｂで示す。第１のＳ極１０４の磁束密度の測定結果を表すペタル１５０Ｂは１５°の位置にあり、第１のＮ極１１０の磁束密度の測定結果を表すペタル１５０Ａは４５°の位置にあり、第２のＳ極１０６の磁束密度の測定結果を表すペタル１５０Ｂは７５°の位置にあり、第２のＮ極１１２の磁束密度の測定結果を表すペタル１５０Ａは１０５°の位置にある。このパターンは、図５に示すように続いて、すべてのペタル１５０が描画されている。６つの極対が存在するため、１２個のペタル１５０が描画されている。上述の通り、図３Ｂには３つのＳ極１０４、１０６、１０８および３つのＮ極１１０、１１２、１１４のみを示しているが、実際には６つのＮ極および６つのＳ極が存在する。本実施形態においては、磁石４４の交互の６つのＳ極および６つのＮ極の磁束密度を表すプロットを示しているが、磁石４４の一部として含まれる極対数を増やしても減らしてもよく、これについても本発明の範囲内である。
【００３５】
また、図５には、第３の線１２８および第４の線１３０により振れの半径方向プロットを示している。これらの線１２８、１３０は、図４に示す線１２８、１３０と同じであるが、半径方向に描画しており、２つの円を形成している。図５においては、磁石４４の外表面に沿った振れの測定結果が磁石４４の外表面に沿った同じ位置での磁束密度の測定結果に対応していることが分かる。図５のプロットは、磁石４４の表面上の対応位置における測定した磁束密度と振れの変化との間の相関を提供する。これにより、ロータ３６の開発中に使用することにより、磁石４４の表面仕上げを変更して振れを低減または除去可能な情報が提供されるとともに、一貫した空隙および所望の磁束密度が得られる。
【００３６】
図５において、第３の線１２８および第４の線１３０により形成された２つの円を見ると、これら２つの円（第１の部分１１８で測定された振れを第３の線１２８が表し、第２の部分１１６で測定された振れを第４の線が表す）は、ロータ３６の一部である円筒状磁石４４の表面プロットを視覚化したものであって、円周振れを表す。第３の線１２８および第４の線１３０により構成されたこれら２つの円は、半径が一致する重複した円を形成するのが理想的である。ただし、図５に示すプロットを見ると、２つの円（線１２８、１３０により形成）が重複していない場合は、磁石４４の円筒形状が一貫していないことを示す。一方の円のプロットが他方の円のプロットの内側に見られる場合（線１２８によって形成された円が線１３０によって形成された円の内側となる場合、またはその逆の場合）は、ロータ磁石４４が円錐形状を有する、すなわち円錐状に成形されていることを示す。２つの線１２８、１３０によって形成された円のプロットを観察して、ある円弧部分で線１２８、１３０が離隔している場合は、軸の長さ方向に沿って磁石４４の表面形状が一貫していないことを示す。
【００３７】
各「ペタル」１５０は、磁石ロータ上の極を表す（また、第１の線１２４および第２の線１２６の一部である）。また、各ペタル１５０のベクトルの大きさは、磁束ガウス場強度を表す。各ペタル１５０が原点から延びるベクトル距離は、磁石の強度と解釈することができる（ペタルが大きいほど、ガウス測定結果が強いことを意味する）。ペタル１５０の振幅や幅のサイズの違いは、ガウス磁界強度の変化を示す。２つのペタルプロットグループ（第１の線１２４によって形成されたペタル１５０の第１のグループが第１の部分１１８で測定された磁束密度を表し、第２の線１２６によって形成されたペタル１５０の第２のグループが第２の部分１１６で測定された磁束密度を表す）が重複しない場合は、磁化が一貫していないことを示す。
【００３８】
ただし、磁石の均一性および等質性を仮定すると、一対のペタル１５０の振幅間の変化は、磁石４４の材料変化または表面欠陥を示す。磁石４４の表面欠陥は通常、１つのペタル１５０の変化に限られる。ロータ表面プロットの変化を照合検査することによって、この表面の変化が確認される。
【００３９】
振幅間の変化は、ロータの長さ方向に沿って磁束ガウス場強度が変化していることを示している可能性がある。より具体的に、一方のペタル１５０のプロットが完全に他方のペタル１５０の内側に見られる場合は、ロータ３６の磁石４４の長さ方向に沿って磁界強度が変化していることを示す。ロータ表面プロットの変化を照合検査することによって、如何なる表面欠陥も確認されるため、ガウス測定結果において空隙の変化が生じる。
【００４０】
第１の線１２４によって形成されたペタル１５０のグループが完全に第２の線１２６によって形成されたペタル１５０のグループの内側に見られる場合、またはその逆の場合は、ロータ３６の磁石４４の長さ方向に沿って磁界強度が変化していることを示す。第３の線１２８および第４の線１３０が示す任意のプロット変化を照合検査することによって、磁石４４の円錐状外表面が確認される。
【００４１】
第１の線１２４によって形成されたペタル１５０のグループおよび第２の線１２６によって形成されたペタル１５０のグループの両者が一方のベクトル方向にのみシフトしていると思われる場合は、磁石４４の長さ方向に沿って磁界強度が変化していることを示す。第３の線１２８および第４の線１３０が示す任意のプロット変化を照合検査することによって、磁化プロセス中のロータ中心の位置ずれが確認される。
【００４２】
第１の線１２４によって形成されたペタル１５０のグループおよび第２の線１２６によって形成されたペタル１５０のグループの両者が角度の位相シフトを有すると思われる場合は、磁化プロセス中の非軸方向の斜め磁化または軸方向の位置ずれを示す。第３の線１２８および第４の線１３０が示す任意のプロット変化を照合検査することによって、磁化装置プロセスの不具合が確認される。
【００４３】
図６を参照して、磁束密度および振れの測定に用いるツールの一例を大略的に符号１３２で示す。ツール１３２は、大略的に符号１３６で示す角度エンコーダに接続された大略的に符号１３４で示すインデキシング回転ヘッドを備え、角度エンコーダ１３６は、大略的に符号１３８で示すシャフトに接続されている。シャフト１３８は、大略的に符号１４０で示す治具（本実施形態においては、コレット軸方向治具１４０）に接続されており、ロータ３６は、治具１４０に搭載されている。ロータ３６は、試験片として、大略的に符号１４２で図６に示す。また、ツール１３２は、大略的に符号１４４で示す調整可能な非接触測定センサーと、大略的に符号１４６で示す調整可能なガウスプローブとを備える。本実施形態において、非接触測定センサー１４４はレーザープローブであるが、その他の非接触測定センサーを用いてもよく、これについても本発明の範囲内である。
【００４４】
動作時には、インデキシング回転ヘッド１３４が回転して、シャフト１３８および治具１４０に配置された試験片１４２を駆動する。シャフト１３８が回転すると、角度エンコーダ１３６がシャフト１３８の角度位置を測定する。試験片１４２が回転すると、非接触測定センサー１４４が磁石４４の表面上の表面振れを測定し、ガウスプローブ１４６が磁束密度を測定する。磁束密度の測定および表面振れの測定は、同じ箇所で同時に行うことはできない。したがって、これらの測定は、図６に示すように９０°離して行い、ソフトウェアによって、測定の異なる半径方向位置を補償する。そして、図５に示すように、磁束と振れが相関するようにデータを描画する。本実施形態においては、９０°離して測定を行うこととしたが、その他の位置で同様に測定を行うようにしてもよく、これについても本発明の範囲内である。
【００４５】
別の実施形態において、磁束密度および振れの測定は、生産プロセスに組み込むことにより、生産時のロータ３６を測定するとともに、振れと磁束密度との間の相関を提供して、ＤＬＡ１０の組み立て時に如何なる変化も補償できるようにしてもよい。
【００４６】
以上の本発明の説明は、本質的に例示に過ぎないため、本発明の要旨から逸脱しない変形例についても、本発明の範囲内にあるものとする。このような変形例は、本発明の趣旨および範囲からの逸脱と見なすべきではない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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