愛知県工業技術センター研究報告第３７号 （２００１）

家庭用階段昇降装置の電磁環境対策
室田修男＊１

堀場隆広＊１Countermeasures for Electromagnetic Interferencewith the Domestic Lifter on Stairs
Nobuo MUROTA and Takahiro HORIBA

電動福祉機器が他の電子機器と共存するためには、安全性や快適性を低下させない必要がある。そこで、電動福祉機器のモータ駆動に伴い発生する電磁ノイズについて検討し、次の成果を得た。
１）電動福祉機器として誘導電動機駆動の階段昇降装置を対象に電磁ノイズの低減を試みた。３相誘導電動機を PWM インバータで制御しているが、インバータ特有の電磁ノイズが課題となっていた。医療機器と同様の安全性を備えるためには漏洩電流が制限されるため、バイパスコンデンサを利用したノイズ低減対策を多用できない。各種対策を組み合わせた結果、家庭用情報機器と同様のノイズレベルに抑制しつつ、悪条件下でも感電の危険性を排除できた。
２）製品のコストを低減するために、マイコンとインバータ及び電源部を一枚の基板に実装した新規制御装置を開発した。しかし、電源部やグランド配線を介して電磁ノイズが装置全体に流出したため、発生源でのノイズフィルタの最適化などによるノイズ流出対策や帰還の抑制を図った。この結果、コスト上昇を抑えながら効果的にノイズを低減することができた。

１．はじめにこれにより、低価格化が可能となったが、電磁ノイ

電動福祉機器の開発には、機能のみならず高度の安ズなどの電磁環境対策を製造者の責任で行う必要が生

全性を総合的に調和させる技術力が要求されている。

じた。そこで、写真１に示すように、当所の小型電波人力を補助するための動力用モータ機構は、使いやす暗室において各種の電磁環境対策を行った。

さや快適性を高めるためにトルクや回転数を制御して電動福祉機器は、主として家庭内で用いられるが、いる。このため、内部では高速に電流のスイッチング

人力を補助するため比較的大出力である。本機でも、を繰り返しており、強い電磁ノイズ（雑音）を発生す

起動時には 200V モータに各相最大 5A の電流が流れる。

る。また、低価格化による福祉機器の普及が強く求めつまり電力制御素子は最大 1KVA を制御する必要があられるようになってきた。

る。また、利用者の転落などの異常時も考慮しなけれそこで、本研究では新型階段昇降装置において、電ばならない。このため、機器開発には機能のみならず磁ノイズを低減しつつ、快適性、コストが犠牲となら高度の安全性を総合的に調和させる技術力が要求されない方法について検討し、モータ機構及びその電子制ている。試作制御装置は、高トルクが発生できる３相御装置を新規に開発した。

誘導電動機の制御用可変速用インバータ回路、リミットスイッチなどの情報をやりとりする入出力回路、16２．放射雑音の低減
可変速位置決め制御が必要な用途においては、電動ビットマイコンによる制御回路、および、電源回路から構成されている。

機には制御が容易な直流ブラシ電動機を採用することマイコンと電力制御素子とを１ボードに集約したたが多いが、ブラシ部の損耗があり交換等のメンテナンめ、見た目には簡素化されているが、マイコン用 5Vスが必要である。一方、誘導電動機は、回転軸以外で電源とモータ用 200V 電源が同一基板上に組み込まれは損耗部がなく長寿命であるが、制御回路が複雑であているため、電磁ノイズ対策は容易ではない。

るためコストの低減は容易ではない。本機では、利用電磁ノイズには、伝導性ノイズと放射性ノイズとがあ者のメンテナンスを軽減できる誘導電動機を採用し、る。伝導性ノイズは、電源線に重畳した 150kHz からその制御用にマイコンによる専用制御装置を試作した。

30MHz までの電磁ノイズ成分で、擬似電源回路網に誘起する雑音端子電圧として測定される。この伝導性ノ*1

機械電子部

愛知県工業技術センター研究報告

写真１

第３７号 （２００１）

図１

対策後の電磁ノイズ（雑音端子電圧）

図２

対策後の電磁ノイズ（放射電界強度）

電波暗室での電磁ノイズ対策

イズは、機器の誤動作や中波・短波放送に対する受信障害の原因になる。また、放射性ノイズは、30MHz から 1000MHz までの電磁ノイズ成分で、アンテナに誘起する電界強度により測定される。この放射性ノイズは業務用無線通信やテレビ等に障害を与える。
電磁ノイズ対策を行わない状態では、本機も他のモータ利用機器と同様に、低い周波数帯ではモータ機構からの強い電磁ノイズが、また高い周波数帯ではクロックノイズが測定された。に、図２は対策後の放射電界強度の測定結果である。

本研究では、安全性を高めるために、医療用機器の縦軸は電波の強さを示す電界強度である。横軸は測定安全規格を基準とした。これによると、微弱な感電も周波数で 30MHz〜1000MHz の範囲である。２本の測定値防止するため、接地線における漏洩電流を１mA 以下には水平および垂直偏波における最大尖頭値である。ほする必要があった。このため、ノイズ成分をコンデンとんど測定限界値を示しており、低域にノイズ放射がサを使用して接地線へバイパスするには限界があり、見られるが、ヒゲ状のクロックノイズは抑制されておノイズの発生要因ごとにノイズフィルタ回路の追加、り見られない。

プリント基板のグランド配線の最適化、さらには、増電力制御機器である本機も、情報機器の電磁ノイズ幅素子へのノイズ帰還経路遮断などを実験結果を踏ま許容値以下になるように対策され、他の電子機器に妨えながら総合的に進めた。

害を与えないように考慮されていることがわかる。

この結果、接地漏洩電流を１mA 以下に抑えながら、このほかに、電源からの電磁ノイズや静電気放電、ノイズ発生量が最大となる全負荷時においても、パソさらには携帯電話の電波など、外部からの誤動作要因コンなど家庭用情報機器に適用されているＶＣＣＩ規に対しても十分な耐性を確保するよう対策した。これ格のＢクラス規制値を満たすようにできた。この規格

らにより、安全性と快適性を備えた電動福祉機器を開は、電動機に適用するには厳しく、義務化されている発することができた。

ものではないが、家庭内で使われているパソコンと同程度にノイズレベルを低減するのが社会的責任との考え方により、今回この規格を採用した。

３．結び
電動福祉機器には、医療、電子制御、機械機構、建電磁ノイズ対策を施した階段昇降機における最大定設、環境など多くの分野の専門知識を総合した技術的格負荷時の雑音端子電圧の測定結果を図１に示す。縦対応が必要である。また、機器開発には機能のみなら軸は雑音端子電圧である。横軸は測定周波数で 150kHzず高度の安全性を総合的に調和させる技術力が要求さ〜30MHz の範囲である。図の太い折れ線は準尖頭検波れている。家庭内で使用される福祉用機器は安全かつにおけるＶＣＣＩ規格のＢクラス規制値を示す。２本快適に使用できるように設計時に十分検討しておく必の測定値は商用電源の各線と接地線との間の雑音端子要がある。そこで、家庭内の各種の電子機器と調和で電圧である。規格の定めている準尖頭値ではなく最大きるよう、各種の試験およびコストを考慮しながら電尖頭値（ピーク値）であるから、規格どおりに測定す

磁ノイズ対策を行った。これらにより、福祉用電動機ると測定値はさらに下がる。対策の難しい低周波帯の器の開発の迅速化と安全性の向上を図った。

ノイズが規格内に抑制されていることが分かる。同様