特集

人を守る技術1980
Tsuiji Works

52

November
2021

COLUMN
表紙：

築地工場
1980年

1970年代はコンピュータ機器の普及にともない，オフィ
ス・オートメーションの市場が拡大しました。
当社は，市場の要求にこたえるために1979年に新設した塩田工場に続き，1980年3月に機械加工の専門工場として，上田事業所築地分工場（現：築地工場）を新設しました。
当時はプリンタやハードディスクドライブ向けのステッピ
ングモータの需要が増加した時期であったため，1982年には両工場ともに増設しています。こうした工場の再編成により，冷却ファンとステッピングモータの生産は一段と効率化され，生産能力が飛躍的に向上していきました。
現在の築地工場は，主にサーボモータのコネクタやケーブルの組み立て，ステッピングモータのドライバ組み立てなどがおこなわれており，配電盤の組み立てや制御盤の生産，サーボモータやアンプの修理などさまざまな業務の場として活躍しています。

52
November 2021

SANYO DENKI TECHNICAL REPORT
C

O

N

T

E

N

「人を守る技術」の躍進を目指して

T

常務執行役員

S

北村 恵一

1

特集：人を守る技術

3■ クーリングシステム事業部
人を守るクーリング技術

中村 俊之 .................................................................................................... 3ø172 × 150 × 51mm 厚 ACDC ファン／防水 ACDC ファン「San Ace 172AD」9AD タイプ／ 9ADW タイプ

小澄 直也

ほか

................................................ 6

低騒音ファン「San Ace 60」「San Ace 80」「San Ace 92」「San Ace 120」9RA タイプ

清水 亮

ほか

............................................................ 11■ パワーシステム事業部
人を守る技術三浦 明 .......................................................................................................................... 19

小型無停電電源装置「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」シリーズの開発

坂場 浩

ほか

...................................................................... 23■ サーボシステム事業部
人を守る技術児玉 秀明

ほか................................................................................................................ 29

SANMOTION F シリーズ
2 相 56 角 1.8˚ ステッピングモータの開発 依田 昌悟 ほか ............................................................... 33

「人を守る技術」の躍進を目指して
常務執行役員北村 恵一 Keiichi Kitamura

近年，多くの「もの」や「情報」が入手しやすくなり，人々の生活様式は格段に便利になってきました。その一方で，化石エネルギーの大量使用を原因とす
る地球温暖化，大気汚染，プラスチック廃棄物による海洋汚染など，人々の生
活環境はより厳しい方向に向かいつつあります。
このような状況のなか，人を守るための世界的な取り組みが活発におこな
われています。例えば，2030 年までに達成すべき 17 項目の持続可能な開発目標を定めた SDGs や，企業ごとに定めた期限までに再生可能エネルギーの使用率を 100% とすることを宣言する RE100，2030 年までにエネルギー効率
を 50% 改善する企業を世界で 100 社以上にする EP100 などです。
当社は「すべての人々の幸せをめざす」という企業理念のもと，「地球環境を守るための技術」，「新しいエネルギーの活用と省エネルギーのための技術」，「人の健康と安全を守るための技術」，という 3 つの技術テーマに着目した製品開発に取り組んでいます。これらの技術は人を守るための技術と深く関わっています。

1. 再生可能エネルギーの利用促進
当社が目指す目標のひとつとして，地球温暖化や環境汚染など生活環境の悪化から人を守るために，太陽光，風力，バイオマスなどの再生可能エネル
ギーの利用を促進する製品づくりがあります。これは，前述した SDGs が目標のひとつとして掲げている「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」と合致するものです。
例えば，当社のパワーコンディショナは，太陽光発電や風力発電・水力発電などの再生可能エネルギーで発電された電力を，一般に利用できる電力に効率よく変換することができ，クリーンエネルギーを世界の人々にもたらすことができます。当社は今後もさまざまな再生可能エネルギーを利用したパワーコンディショナの製品展開を推進します。また，再生可能エネルギーの利用促進は，製品開発だけにとどまらず，製品を生産する工場で使用するエネル
ギー源として，その利用率をさらに向上させることも当社が目指す目標のひ
とつです。

1

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

2. 省エネルギー化の促進
すべての人々にエネルギーをもたらし，生活環境を守るためには，省エネ
ルギー化の取り組みは欠かせないものとなっています。当社は，少ない消費電力でより大きな性能を発揮できる省エネルギー製品の開発に加え，生産過程で発生する廃棄物を減らしたり，製品の一部の再利用やリサイクルをしたり，地球環境に優しい材料を使用するなどの活動をさらに高いレベルで実現する製品づくりを目指しています。また，製品を生産する工程で使用するエネル
ギー量を削減する取り組みもあわせて推進しています。例えば，製品を作りやすい構造にし，効率の良い生産ラインを構築することで，生産に必要なエネル
ギー量を減らす取り組みなどです。

3. 災害から人の生命・生活を守る
災害発生時にも人々の生命・生活を守るために電力は欠かせないインフラのひとつです。当社の移動電源車は災害発生時の電力供給源としても利用されてきました。また，火災を防ぐための煙感知システムで吸引のためにブロアが採用されている事例や，干ばつが起こる地域で，飲料水を確保する装置にス
テッピングシステムが使われている事例もあります。今後も，普段の生活を維持するだけでなく，非常時にも頼れるような信頼性の高い製品開発をおこなっていきます。

4. 人の健康と安全を守る
当社の 3 事業部の製品は，さまざまな分野の電気機器やこれらを生産する生産装置に組み込まれ，人の健康と安全を守るために役立っています。
例えば，CT スキャン装置には，検査台を駆動するためにサーボシステムが使われ，内部を冷却するためにファンが使われ，停電対策用として無停電電源装置が使われています。また，生産装置の例として，産業用ロボットを制御する
サーボアンプの Safety 機能は，人の安全を守るために役立っています。
今後も，当社は，お客さまの電気機器や生産装置の用途に最適な技術を搭載し，今まで以上に高いレベルで人の健康と安全を守る製品づくりを目指します。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 20212

特集：人を守る技術

人を守るクーリング技術
中村 俊之
Toshiyuki Nakamura

1. まえがき
近年，コンピュータや通信網の発展により，私たちの暮らしには，多くの電子機器や情報処理機器が不可欠となっている。これらの機器は小型化や性能向上をおこなううえで，機器内部の冷却のためにファンが搭載されており，当社の冷却ファンは，世界ナンバーワンの高性能，長寿命，高信頼性といった特長から，

5G 基地局，サーバ，データセンタなどの情報通信機器や医療機
器，エネルギー分野など，社会インフラや生活を支える用途をはじめとして，世界中のさまざまな用途で採用されている。
今後，ますます電子制御化が進むなかで，冷却ファンが必要とされる市場は増えるとともに，さらなる高性能化や小型化の要求も増えてくると考えられる。
本稿では，人々の暮らしのなかにある冷却ファンによるクー

図 1 ラックマウントサーバの例

リング技術について紹介する。

（写真は Super Micro Computer, Inc. 様ご提供）

2. 暮らしのなかのクーリング技術
電源

2.1 情報通信を支える技術

CPU

5G による通信速度の向上，クラウドサービスなどの拡大によりサーバにおける処理速度や情報量は年々増大しており，それにともない通信処理装置の発熱量が増加している。また，装置内の実装密度も増しているため，高風量・高静圧な性能の冷却ファンが求められる。
そのため，羽根・フレーム形状については，空力性能向上のた
めに流体シミュレーションを用いた最適化計算や 3D プリンタ

メモリ

ファン

HDD
図 2 1U サーバの例（写真は Super Micro Computer, Inc. 様ご提供）を用いた試作評価をおこなっている。また，モータや駆動回路についても，三相モータ化や高磁力マグネットの採用により，高効率化をおこなうことで，高風量・高静圧および省エネルギー化

2.2 医療を支える技術

医療の分野においては，診療に用いられる機器の電子化，高性を実現している。図 1 に示すラックマウントサーバや図 2 に示す

能化が進み，装置内部の冷却のためにファンが用いられている。

1U サーバ用途には，高風量・高静圧および省エネルギー化を実医療機器においては，静かな場所で使われるため，低騒音および現した当社の 40 角ファンが採用されている。

高信頼性が求められる。
そのため，ファンの羽根・フレーム形状の工夫だけではなく，騒音の一因であるモータ部から発生する磁気音（スイッチングノイズ）も小さくすることで，静かな環境で使用するための最適なファンを実現している。図 3 に示す超音波診断装置や図 4 に示
すレントゲン画像などを表示する医療用モニタといった用途に当社の静音ファンが採用されている。

3

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

人を守るクーリング技術

な装置の実現も求められるようになってきた。これらの要求に応えられる当社の技術を紹介する。

3.1 エネルギー分野の発展に貢献する技術

太陽光・風力・水力・水素燃料などを用いた電気エネルギーへの変換装置において，いずれも装置内の発熱を解決するために冷却技術が重要な役割を占めている。そして，これらの装置は，
主に屋外に設置されることから耐環境性（防水・耐温）や長期間
図 3 超音波診断装置の例

使用において，整備や保守がないことが望まれる。そのため，防水性能，耐温度性能，長寿命性能を持つ高風量・高静圧な冷却ファンを実現することで，エネルギー変換装置の高性能化に貢献している。
図 6 は，太陽光発電システムのパワーコンディショナ内部の冷却に防水ファンを採用した例である。また，図 7 は電気自動車の急速充電器の内部冷却に長寿命の防水ファン採用した例であり，エネルギー分野において耐環境性の技術が貢献している。

図 4 医療用モニタの例

また，図 5 に示す CT スキャナー装置には，高速回転する X 線
照射部の冷却のために当社の耐 G ファンが採用されている。X
線照射部には，高速回転によって大きな遠心加速度が発生しており，装置内を冷却するファンには，遠心加速度が加わる環境の図 6 太陽光発電システムの例

なかで使用できることが要求されるがシミュレーションによる強度解析結果をもとに，使用材料や形状の設計，さらには各部品の固定方法について新規設計をおこない，耐遠心加速度 75G に耐える製品を実現している。

図 7 電気自動車用急速充電器の例

図 5 医療用 CT スキャナー装置の例

3.2 省エネルギー化や CO2 の削減に貢献する技術

冷却ファンの製品開発において，高風量・高静圧，長寿命性能の実現は，装置の省スペース化やメンテナンスを少なくできることによる省資源化に貢献している。

3. これからの暮らしを支えるクーリング技術

そして，冷却ファン自体の省エネルギー化としては，空力性能の高効率化，モータ性能の高効率化をおこないファン運転時の情報通信機器をはじめ，電子制御の進化が加速している状況

消費電力を抑える。また，PWM コントロールによる速度制御

において，装置冷却は大きな課題であり，この課題を克服するた機能を付加することで，装置の発熱に応じて冷却ファンの回転めに，さらなる高性能な冷却ファンが求められている。同時に速度を容易に制御できることにより，装置の消費電力削減に貢人々の暮らす地球環境を守るための取り組みとして定められた献できる。

SDGs（持続可能な開発目標）の 17 の目標のうちの「目標 7：エ

図 8 は，新製品「San Ace 92」9RA タイプの消費電力低減の効

ネルギーをみんなにそしてクリーンに」，「目標 13：気候変動に果を示す。従来品と同等の風量−静圧特性を維持しながら，消具体的な対策を」に向けた技術や製品も求められている。

費電力の 44% 低減を実現した。

また，冷却ファンの使用方法として，IoT を活用した遠隔操詳細は，本テクニカルレポートの記事を参照いただきたい。

作・状態監視をおこなうことにより，これまで以上に安全・安心

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

4

人を守るクーリング技術

なお，監視に使用する各項目の設定値はユーザが任意に設定

6でき，計測値が設定値を逸脱するとメール，ウェブブラウザ画面
表示，本体の LED，外部出力で異常を確認できる。また，これら

4.68W

5

の計測データとアラーム発生履歴は内部メモリに保存され，ウェ

従来品

ブブラウザ画面上で確認することができるため，データを利用し

9A0912G401

3

2.64W

9RA0912G4001

60

うになり，安全・安心な装置の実現に貢献できると考える。

電力［W］

静圧［Pa］

80

開発品て装置の不具合解析や新製品の開発に活用することができるよ

4

44%低減

2

4. むすび
図版の文字

123

本稿では，人々の暮らしを支えている冷却ファンによるクー
英語版用リング技術についての紹介と，これからの人の暮らしに貢献でCondens
きる技術について説明した。

英語版用

Times Ten401

術向上により，装置の高性能化や省エネルギー，省資源化につながることで，人々の暮らしおよび地球環境を守ることに貢献で従来品

9A0912G401

20

今後，装置の電子制御化が進むなかにおいて，冷却ファンの技

0

きると考える。
今後もお客さまの課題解決，最適な製品提供をおこない，人を守る製品を開発・提供していく所存である。

0

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

風量［m3/min］

図 8 「San Ace 92」9RA タイプと従来品の比較

参考文献（1）栗林 宏光：クーリングシステムにおけるこだわり技術

SANYO DENKI Technical Report, No.48, pp.3-7（2019.11）（2）Super Micro Computer, Inc.：「SuperRack® Solutions」

3.3 予防保全

https://mysupermicro.supermicro.com

IoT 技術を利用して冷却ファンを制御するニーズには，当社の「San Ace コントローラ」を活用することで，ファンの遠隔操
作・監視を可能にしている。図 9 に「San Ace コントローラ」のシ（3）Super Micro Computer, Inc.：「SuperServer 1029U-E1CR4」

https://mysupermicro.supermicro.com（4）村上 直樹ほか 7 名：ファンの遠隔制御・監視を実現する IoT 製品

ステム構成例を示す。メンテナンスのおこないにくい場所に設「San Ace コントローラ」の開発置された冷却ファンの状態を監視し，状態に応じてメンテナン

SANYO DENKI Technical Report, No.48, pp.8-13（2019.11）

スの計画を立てることができる。さらに，このコントローラと各種センサを組み合わせて冷却ファンの自動制御をおこなうこともでき，装置の状態に応じた効率的な冷却・換気を実現できる。

中村 俊之

装置
外部入出力

（クラウドサーバ）

コントローラ端末

ファン
インターネット
無線通信

LAN
設定・制御・監視データ・アラーム

DC電源

PC

センサ

図 9 「San Ace コントローラ」のシステム構成例

5

執筆者

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

新製品紹介ø172×150×51mm 厚 ACDC ファン／
防水 ACDC ファン「San Ace 172AD」
9AD タイプ／9ADW タイプ
小澄 直也

村上 直樹

上野 宏治

川島 高志

村田 雅人

Naoya Ozumi

Naoki Murakami

Koji Ueno

Takashi Kawashima

Masato Murata

1. まえがき
近年，空調機器，インバータ，制御盤など多くの市場で AC 入力の冷却ファンが採用されているが，機器の低消費電力化の要
求が大きくなっている。また，グローバルに使用できる入力電圧のワイドレンジ仕様，幅広い環境で使用できる防水性能も求められている。当社は従来から ø172 × 150 × 51mm 厚 AC ファ（以下，従来品とする）を販売してきたが，こン「San Ace 172」
れらの要求に応えることができる新たな AC ファンが必要とされている。
そこで，ワイドレンジの AC 入力でありながら低消費電力を実現する DC 駆動モータを搭載した ACDC ファン「San Ace

172AD」9AD タ イ プ，お よ び 防 水 ACDC フ ァ ン「San Ace

図 1 ø172 × 150 × 51mm 厚「San Ace 172AD」9AD タイプ

172AD」9ADW タイプ（以下，開発品とする）を開発した。
本稿では，開発品の性能と特長，そして，開発のポイントを紹介する。

2. 開発品の特長
図 1，図 2 に開発品の外観を示す。
図 1 は 9AD タイプ，図 2 は 9ADW タイプの外観である。
以下に開発品の特長を示す。
（1）低消費電力（2）高風量・高静圧（3）ワイドレンジの AC 入力電圧に対応

図 2 ø172 × 150 × 51mm 厚「San Ace 172AD」9ADW タイプ

また，9ADW タイプは上記に加え以下の特長を有する。
（4）防塵・防水「保護等級 IP56（注）」（注）保護等級 IP56
保護等級（IP コード）は，IEC（国際電気標準会議）60529「DEGREESOF PROTECTION PROVIDED BY ENCLOSURES（IP Code）」で規定されています。
（IEC 60529:2001）

3. 開発品の概要
3.1 寸法諸元

図 3，図 4 に開発品の寸法緒元を示す。外形サイズ，取付寸法など，従来品と互換性を保っている。

3.2 特性3.2.1 一般特性開発品の一般特性を表 1 に示す。9AD タイプと 9ADW タイ

プの一般特性は共通である。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

6

AD

M4×0.7 深さ68-ø4.5±0.3

150±0.8

取付用穴

51±0.87.5±0.4

8-ø4.5±0.3

+30
0

（10）

ø162±0.5ø172±0.8300

7.5±0.4

入力用リード線

AWG 22
UL 11347
その他のリード線

55.

.5
55

5°

DW

AWG 24
UL 1430

°

55

.5˚

.5˚

回転方向

55

風吹出方向

図 3 「San Ace 172AD」9AD タイプの寸法諸元 （単位：mm）

M4×0.7 深さ68-ø4.5±0.3
取付用穴

150±0.8

7.5±0.4（240）ø162±0.5ø172±0.8

+30
300 0
（10）

123

AWG 22
UL 11347

英語版用

その他のリード線

AWG 24
UL 1430

.5°

55

5°

8-ø4.5±0.3

7.5±0.4

図版の文字入力用リード線

55.

51±0.8Condens

英語版用

55

.5˚

.5˚

Times Ten

55

風吹出方向

回転方向

図 4 「San Ace 172AD」9ADW タイプの寸法諸元 （単位：mm）

表 1 開発品の一般特性

PWM

型番

9AD5701P5H003
9ADW5701P5H003

定格 定格
定格
定格
騒音
使用
最大風量
最大静圧
周波数 デューティ
電流 入力 回転速度
電圧
レベル 温度範囲※［Hz］ サイクル［A］ ［W］ ［min-1］ ［m3/min］［CFM］ ［Pa］ ［inchH2O］［dB（A）］ ［˚C］
［V］
［%］

100
〜

240

50/60

100

0.3

17

3800

6.7

236

195

0.78

54

0

0.08

3.2

1500

2.64

93

40

0.16

31

※入力 PWM 周波数：25kHz
周囲温度 40˚C の場合の期待寿命は参考値です。

期待寿命
［h］

− 20
40000/60˚C〜＋ 70 （70000/40˚C）

図版の文字

123

英語版用

3.2.2 風量−静圧特性開発品の風量−静圧特性例を図 5 に示す。入力電圧 100V から

240V において風量−静圧特性は変わらない。

Condens

3.3 期待寿命

英語版用開発品の周囲温度 60˚C における期待寿命は，40,000 時間（残Times Ten
存率 90%，定格電圧連続運転，フリーエア状態，常湿）である。
従来品の期待寿命は同条件において 25,000 時間であるため，開3.2.3 PWM コントロール機能

開発品は PWM コントロール機能を有し，速度コントロールが可能である。

7

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

発品の期待寿命は従来品と比較して 1.6 倍に向上している。

ø172 × 150 × 51mm 厚 ACDC ファン／防水 ACDC ファン「San Ace 172AD」9AD タイプ／ 9ADW タイプ（inch H2O） （Pa）

1.0

250
PWMデューティ
100%
200

0.6

150

0.4

100

0.2

50

PWMデューティ
50%

静圧

0.8

0

電圧：100/240V AC
周波数：50/60Hz

PWMデューティ
0%

0

2.5
0

7.5（m3/min）

5.0
100

200

（CFM）

風量

図 5 開発品の風量−静圧特性例

開発品

従来品

図 6 開発品と従来品の形状比較

4. 開発のポイント
開発品は，従来品の AC ファンと同じサイズを維持しながらモータ部を樹脂で覆う

低消費電力，高風量・高静圧を実現した。さらに 9ADW タイプ
は防塵・防水性能を備えている。
以下に開発品のポイントを説明する。

4.1 羽根・フレーム設計

図 6 に「San Ace 172AD」の開発品と従来品の羽根・フレー

ムの形状比較を示す。

カバー

開発品の羽根・フレームは，羽根の枚数，長さ，角度，フレームの形状など，さまざまな組み合わせをシミュレーションと実機評価を繰り返して，送風効率の優れる最適な形状を決定した。

4.2 回路設計

開 発 品 は，100 〜 240V の ワ イ ド レ ン ジ の AC 入 力 に 対 応

フレームとカバーで構成する空間に
制御回路部を格納し，かつ低消費電力を実現するために ACDC 変換回路の効率向上，モータを駆動する DC 電圧の最適化をおこなった。また，

図 7 開発品の活電部外観

9ADW タイプは基板が密閉空間に格納されるため基板および電子部品の温度上昇が課題であったが，電子部品の熱をフレー
ムに放熱する構造としたことで基板および電子部品の温度上昇を低減させた。

4.3 防水設計

5. 開発品と従来品の比較
5.1 風量−静圧特性の比較

図 8 に開発品と従来品の風量−静圧特性例比較を示す。従来開発品の活電部外観を図 7 に示す。9ADW タイプでは，モー品と比較して，最大風量は 3% 向上，最大静圧は同等である。図タ部を樹脂でコーティングし，回路部はフレームとカバーで構中の想定システムインピーダンス（通風抵抗）において，開発品成する空間に収める構造にすることで，IP56 の防塵・防水性能の動作風量は従来品と比べ 27% 向上している。

を実現した。また，コーティングの樹脂量を低減する工夫をおこない，製品の軽量化を実現させた。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 20218

400
電圧：100V AC
周波数：60Hz200

9ADW5701P5H003

360

従来品 109S301

180

27% UP160

静圧［Pa］

静圧［Pa］

140
120
100
80

40

電圧：100V AC
周波数：50Hz

開発品 9AD5701P5H003

開発品 9AD5701P5H003

9ADW5701P5H003

36

従来品 109S301

320

32

280

28

240

24

58% 低減

200

20

160

16

120

12

電力［W］

220

60
80

想定システムインピーダンス

8

動作点

40
40

4

20
0

3% UP

0
1

2

3

4

5

6

7

風量［m3/min］

1

2

3

4
5
風量［m3/min］

6

7

0

図 10 従来品との消費電力比較（100V/50Hz）

図 8 従来品との風量−静圧特性例比較

6. むすび

5.2 従来品と同等性能時の消費電力比較

図 9，図 10 に開発品と従来品の同等冷却性能時における消費

本稿では，ACDC ファン「San Ace 172AD」9AD タイプお電力の比較を示す。開発品を従来品と同等冷却性能になるようよび防水 ACDC ファン「San Ace 172AD」9ADW タイプの特に PWM 制御で回転速度を下げた場合，従来品（60Hz）に対して長と性能の一部を紹介した。

消費電力が 48% 低減，従来品（50Hz）に対して消費電力が 58%低減している。

開発品は従来品の AC ファンと同サイズで，低消費電力，高風量・高静圧を実現した。また，入力電圧のワイドレンジに対応
し，9ADW タイプは防塵・防水性能を備えたことにより，幅広

電圧：100V AC
周波数：60Hz

静圧［Pa］

360

開発品 9AD5701P5H003

考える。

9ADW5701P5H003

36

従来品 109S301

320

32

280

28

240

24

48%低減
200

20

160

16

120

12

80

8

40

4
動作点

0

1

2

3

4
5
風量［m3/min］

67

図 9 従来品との消費電力比較（100V/60Hz）

9

い分野において，機器の冷却，低消費電力に大いに貢献できると

40

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

0

今後も，市場要求にいち早く応える製品を提供することで，お客さまの新しい価値の創造に貢献できるよう製品開発をしていく所存である。

電力［W］

400

ø172 × 150 × 51mm 厚 ACDC ファン／防水 ACDC ファン「San Ace 172AD」9AD タイプ／ 9ADW タイプ

執筆者

小澄 直也
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

村上 直樹
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

上野 宏治
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

川島 高志
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

村田 雅人
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

10

新製品紹介低騒音ファン「San Ace 60」「San Ace 80」「San Ace 120」9RA タイプ「San Ace 92」
清水 亮

丸山 晴久

村山 勇人

稲田 直哉

児玉 晶生

Ryo Shimizu

Haruhisa Maruyama

Hayato Murayama

Naoya Inada

Masaki Kodama

高山 健

中山 章

ロジェン モリノ

ジェーン オリバ

Ken Takayama

Akira Nakayama

Rogen Molino

Jane Oliva

ミシェル アルカンタラ

ネリッサ キュロズ

ジェルナン ノバル

山崎 哲也

Michelle Alcantara

Nerissa Quiroz

Gernan Noval

Tetsuya Yamazaki

1. まえがき
近年，計測機器，アミューズメント機器，医療機器および AV
機器などは，高機能化，小型化により機器内部の実装密度が高まり，より高い冷却性能をもつ冷却ファンが求められている。その一方で，これらの機器は人の近くで使用されることが多いた
め，より低騒音な冷却ファンが求められている。
このような市場の要求に応えるため，新たに低騒音ファン，「San Ace 80」，
「San Ace 92」，
「San Ace 120」「San Ace 60」

9RA タイプ（以下，開発品という）を開発・製品化した。

図2□80 × 25mm「San Ace 80」9RA タイプ

図3□92 × 25mm「San Ace 92」9RA タイプ

本稿では，その特長と性能を紹介する。

2. 開発品の特長
図 1 〜 4 に開発品の外観を示す。
開発品は従来の当社製品である□ 60 × 25mm 厚および□ 80 ×25mm 厚は 9R タイプ，□ 92 × 25mm 厚は 9A タイプ，□ 120 ×25mm 厚は 9G タイプ（以下，従来品とする）と同等のサイズ，冷却性能を維持しながら，低騒音化，低消費電力化，長寿命化を実現している。

図1□

60 × 25mm「San Ace 60」9RA タイプ

図4

11

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021□

120 × 25mm「San Ace 120」9RA タイプ

低騒音ファン「San Ace 60」「San Ace 80」「San Ace 92」「San Ace 120」9RA タイプ

3. 開発品の概要

れのサイズについても，定格電圧 12V，24V，48V の機種をラインアップした。

3.1 寸法諸元

図 9 〜図 12 は定格電圧 12V の回転速度が異なる仕様の風量−

図 5 〜 8 に開発品の寸法諸元を示す。

静圧特性例である。定格電圧，回転速度の組み合わせで 60mm

角寸法は 60mm，80mm，92mm，120mm の 4 サイズ，厚さは角，80mm 角は各 10 種類，92mm 角，120mm 角は各 13 種類のすべて 25mm である。お客さまの多種多様な機器に合わせて選開発品をラインアップした。従来品と同等の冷却性能で低騒音択できるようにした。

化した開発品をさまざまなサイズで揃えることにより，お客さ
まの機器に合わせて最適なファンを選択できる。

3.2 特性3.2.1 一般特性

さらに，表 1 に示す開発品は PWM コントロール機能を搭載しているため，機器内部の発熱に応じて回転速度を制御するこ

表 1 に開発品の一般特性の一部を示す。

とで，機器の低騒音化，低消費電力化が実現できる。

幅広い市場での使用および従来品からの置換も考慮し，いず

4-ø4.3±0.3

60±0.5取付用穴

25±0.550±0.3

（3）

（3）

リード線

AWG 26
UL 1007+50
300 0

50±0.360±0.5

図5

図6

（10）

風吹出方向

回転方向

図 5 開発品「San Ace 60」の寸法諸元 （単位：mm）

4-ø4.5±0.3

25±0.580±0.5取付用穴

71.5±0.3

（4）

（4）

リード線

+50
300 0

71.5±0.3

80±0.5

AWG 26
UL 1007

（10）

風吹出方向

回転方向

図 6 開発品「San Ace 80」の寸法諸元 （単位：mm）

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 202112

4-ø4.5±0.3

92±0.5取付用穴

82.5±0.3

25±0.5
（4）

（4）

リード線

92±0.582.5±0.3

AWG 26
UL 1007
+50
300 0
（10）

8
風吹出方向

回転方向

図 7 開発品「San Ace 92」の寸法諸元 （単位：mm）

4-ø4.5±0.3

120±0.8

取付用穴

+1
25 0

104.8±0.3
（5）

（5）

リード線

104.8±0.3

120±0.8

AWG 24
UL 1007
+50
300 0
（10）

回転方向

風吹出方向

図 8 開発品「San Ace 120」の寸法諸元 （単位：mm）

13

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

低騒音ファン「San Ace 60」「San Ace 80」「San Ace 92」「San Ace 120」9RA タイプ

表 1 各開発品の一般特性

PWM

型番

定格
定格 定格
定格
騒音
使用
最大風量
最大静圧
デューティ
電圧
電流 入力 回転速度
レベル 温度範囲
サイクル※［V］［A］ ［W］ ［min-1］ ［m3/min］［CFM］ ［Pa］ ［inchH2O］［dB（A）］ ［˚C］
［%］

サイズ

9RA0612P4J001

12
□
60×
25mm厚

9RA0624P4J001

24

9RA0648P4J001

48

9RA0812P4G001

129RA0824P4G001

□
80×
25mm厚

24

9RA0848P4G001

48

9RA0912P4G001

12

9RA0924P4G001

□
92×
25mm厚

24

9RA0948P4G001

48

9RA1212P4G001

12

9RA1224P4G001

□
120×
25mm厚

24

100
30
100
20
100
20
100
30
100
20
100
20
100
30
100
20
100
20
100
20
100
20
100
20

0.35
0.05
0.18
0.03
0.1
0.03
0.22
0.03
0.11
0.02
0.07
0.02
0.22
0.03
0.13
0.03
0.07
0.03
0.55
0.06
0.28
0.05
0.15
0.03

4.2
0.6
4.32
0.72
4.8
1.44
2.64
0.36
2.64
0.48
3.36
0.96
2.64
0.36
3.12
0.72
3.36
1.44
6.6
0.72
6.72
1.2
7.2
1.44

7,700
1,900
7,700
1,700
7,700
1,800
5,000
1,100
5,000
1,000
5,000
1,700
4,200
1,000
4,200
1,000
4,200
1,400
4,500
1,250
4,500
1,750
4,500
1,650

1.1
0.27
1.1
0.24
1.1
0.25
1.4
0.3
1.4
0.28
1.4
0.47
1.8
0.42
1.8
0.42
1.8
0.6
3.68
1.02
3.68
1.43
3.68
1.34

38.8
9.5
38.8
8.5
38.8
8.8
49.4
10.6
49.4
9.8
49.4
16.5
63.5
14.8
63.5
14.8
63.5
21.2
130
36
130
50.5
130
47.3

図9※入力 PWM 周波数：25kHz，PWM デューティサイクル 0% 時の回転速度は 0min図10。
9RA1248P4G001

48

130
8.1
130
6.5
130
7.1
83
4
83
3.3
83
9.6
73.5
4.1
73.5
4.1
73.5
8.1
120
9.2
120
18.1
120
16.1

0.52
0.03
0.52
0.02
0.52
0.03
0.33
0.01
0.33
0.01
0.33
0.04
0.29
0.016
0.29
0.016
0.29
0.033
0.48
0.037
0.48
0.073
0.48
0.065

41
13
41
11
41
12
37
11
37
10
37
14
37
11
37
11
37
14
47
15
47
22
47
21

期待寿命
［h］

− 20
60,000/60˚C〜＋ 70 （90,000/40˚C）-1

周囲温度 40˚C の場合の期待寿命は参考値です。

150

100
電圧: 12V

電圧: 12V

9RA0812G4001
9RA0612J4001

120

5,000min-1, 37dB（A）

80

7,700min-1, 41dB（A）

9RA0812S4001

9RA0612G4001
5,600min-1, 36dB（A）

3,900min-1, 31dB（A）

90

9RA0812H4001

静圧［Pa］

静圧［Pa］

60
9RA0612S4001
4,600min-1, 30dB（A）

60

3,300min-1, 27dB（A）
9RA0812M4001
2,650min-1, 22dB（A）

40
9RA0612H4001
3,800min-1, 26dB（A）

30

0

20

0

0.3

0.6

0.9

1.2

風量［m3/min］

図 9 開発品「San Ace 60」風量−静圧特性例

1.5

0

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

風量［m3/min］

図 10 開発品「San Ace 80」風量−静圧特性例

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

14

図11
4. 開発のポイント

100
電圧: 12V

各開発品は，従来品と同等の冷却性能を維持しながら低騒音

9RA0912G4001

化，低消費電力化，長寿命化を達成した。

4,200min-1, 37dB（A）

80

以下に開発のポイントについて説明する。

9RA0912S4001
3,850min-1, 35dB（A）

4.1 モータ・回路

9RA0912H4001
60

開発品の 60mm 角と 120mm 角は高効率な小型モータを採用

3,400min , 31dB（A）

静圧［Pa］-1した。さらに 80mm 角，92mm 角を含め新規に回路設計をおこ

9RA0912F4001
2,850min-1, 27dB（A）

ない，駆動方式を変更することで従来品と比較して消費電力を低減することができた。

9RA0912M4001
2,450min-1, 23dB（A）

40

また，上記の駆動方式により，モータや電子部品によるファン
内部の発熱を抑えることができたため，ベアリングの温度上昇が抑えられ，従来品より長寿命化することができた。

20

4.2 羽根・フレーム

図 13 に例として「San Ace 60」の開発品と従来品の羽根・フレーム形状の比較を示す。
0
0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

図12
図 11 開発品「San Ace 92」風量−静圧特性例
風量［m /min］
3

開発品は小型モータを採用したことで羽根設計の自由度を上げることができた。これにより羽根の形状，翼の取付角度などの条件を増やし，フレームの形状，スポークの本数と合わせて，さまざまな組み合わせでシミュレーションや実機評価をおこな
い，最適な形状を決定した。

140
電圧: 12V

9RA1212G4001

120

4,500min-1, 47dB（A）
9RA1212E4001

100

静圧［Pa］

4,000min-1, 45dB（A）
9RA1212A4001

80

3,500min-1, 42dB（A）

60

9RA1212H4001
3,200min-1, 39dB（A）

40

9RA1212M4001
2,200min-1, 28dB（A）

20

開発品
0
0

1

2

3

4

風量［m3/min］

図 12 開発品「San Ace 120」風量−静圧特性例

15

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

5

従来品

図 13 「San Ace 60」開発品と従来品の形状比較

図15

低騒音ファン「San Ace 60」「San Ace 80」「San Ace 92」「San Ace 120」9RA タイプ

5.1 風量−静圧特性，負荷騒音特性の比較

図 14 〜 17 に開発品の最高速品と従来品の風量−静圧−消費

電力特性および負荷騒音特性の比較を示す。各開発品は従来品と同等の風量−静圧特性を維持しながら，消費電力は 26% 〜

騒音レベル［dB（A）］55

電圧: 12V

従来品

109R0812G401

50

3dB（A）低減

45
40 開発品9RA0812G4001
3530

44% 低減できた。また騒音は 60mm 角，80mm 角が 3dB（A），

692mm 角，120mm 角が 4dB（A）と大幅に低減している。この3dB（A）の騒音差とは，開発品 2 台を動作させたときの騒音レる。

従来品

周囲温度 60˚C における期待寿命（残存率 90%，定格電圧連続運転，フリーエア状態，常湿）は 60,000 時間である。従来品の期

図14命は，従来品と比較して 1.5 〜 2 倍に向上している。

待寿命は 30,000 時間〜 40,000 時間であるため開発品の期待寿静圧［Pa］

100

5.2 期待寿命の比較

5

4.44W

ベルと，従来品 1 台の騒音レベルが同等であることを示してい4

109R0812G401

41%低減

80

3
開発品

2.64W

9RA0812G4001

60

2

40

電力［W］

5. 開発品と従来品の比較

1
従来品

109R0812G401

電圧: 12V

従来品

20

55

0

50
3dB（A）低減
開発品

図16

9RA0612J4001
6

5

160

4

4.2W

開発品

9RA0612J4001
120

3

80

電力［W］

109R0612J401

0.4

0.8

1.2

1.6

図 15 「San Ace 80」開発品と従来品の比較

55

5.64W

26%低減

従来品

騒音レベル［dB
（A）］

45

0

風量［m3/min］

40

電圧: 12V

従来品

50

9A0912G401
4dB（A）低減

45
40

開発品

9RA0912G4001

35
30

6

2

4.68W

5

従来品

40

9A0912G401

1

従来品

0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

風量［m3/min］

図 14 「San Ace 60」開発品と従来品の比較

1.2

4

44%低減

109R0612J401
80

3
開発品

2.64W

9RA0912G4001

60

2

40

1
従来品

20

0

電力［W］

静圧［Pa］

0

109R0612J401

静圧［Pa］

騒音レベル［dB
（A）］

60

0

9A0912G401

0

0.4

0.8

1.2

1.6

2

風量［m3/min］

図 16 「San Ace 92」開発品と従来品の比較

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

16

図17
騒音レベル［dB（A）］

60

6. むすび

電圧: 12V
従来品

55

9G1212G401

4dB（A）低減

本稿では，低騒音ファン「San Ace 60」，
「San Ace 80」，「San

Ace 92」，「San Ace 120」9RA タイプの特長と性能を紹介した。

50
開発品

45

開発品は，当社従来品に対して同等の冷却性能を維持しなが9RA1212G4001

ら，低騒音化，低消費電力化を実現した。これにより，人の近くで

40
16

従来品

9G1212G401

12

10.8W
40%低減

8
6.6W

9RA1212G4001

100

0

80
60
従来品

40

9G1212G401

20
0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

風量［m /min］
3

図 17 「San Ace 120」開発品と従来品の比較

17

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

4

また，開発品は従来品に対して期待寿命が向上しており，機器今後も市場要求にいち早く応える製品開発をおこない，お客さまの新しい価値創造に貢献できる製品を提供していく所存で

4

開発品

機器などの低騒音化，省エネルギー化に貢献できると考える。
のメンテナンス性や寿命の向上につながると考える。

電力［W］

静圧［Pa］

120

使われる計測機器，アミューズメント機器，医療機器および AVある。

低騒音ファン「San Ace 60」「San Ace 80」「San Ace 92」「San Ace 120」9RA タイプ

執筆者

清水 亮

Rogen Molino

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI PHILIPPINES, INC. 設計部

丸山 晴久

Jane Oliva

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI PHILIPPINES, INC. 設計部

村山 勇人

Michelle Alcantara

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI PHILIPPINES, INC. 設計部

稲田 直哉

Nerissa Quiroz

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI PHILIPPINES, INC. 設計部

児玉 晶生

Gernan Noval

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI PHILIPPINES, INC. 設計部

高山 健

山崎 哲也
SANYO DENKI PHILIPPINES, INC. 設計部

クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却ファンの開発，設計に従事。

中山 章
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 202118

特集：人を守る技術

人を守る技術三浦 明
Akira Miura

1. まえがき

プできるよう，蓄電池構成および回路の見直しをおこなうとともに，板金の素材を標準の SUS430-KD からより耐食性に優れ

近年，人々の安全な暮らしを脅かすような自然災害が頻発しており，今後も増加する可能性が高まっている。2018 年以降に発生した主な自然災害は以下のとおりである。

（1）

た SUS304 に変更した。
過酷な環境でも使用できるため，道路・河川・港湾・上下水道などのインフラを維持するための監視カメラ，情報表示器などの電源バックアップに使用されている。

• 2018 年

7 月豪雨（西日本豪雨）• 2019 年

台風 15 号（房総半島台風）• 2019 年

台風 19 号（東日本台風）

公共インフラ設備の耐災害性を強化し，激甚化する自然災害
から，人々の安全を守っている。
図 1 に「SANUPS N11B-Li」の 外 観 を，表 1 に 製 品 仕 様 を示す。

年間の平均気温は世界の陸上の広い範囲で高く，日本でも全
国的に気温の高い状態にある。2020 年の日本の平均気温の基準値（1991 〜 2020 年の 30 年平均値）からの偏差は 1898 年の統計
開始以降最も高い値を記録し，自然災害の増加は地球温暖化と深い関係性があると指摘されている。
政府は 2020 年 10 月，温暖化ガスの排出が実質ゼロとなる「カーボンニュートラル」を 2050 年までに実現すると宣言し，再生可能エネルギー比率を 50 〜 60% 目安に引き上げる目標を掲げた。
本稿では，パワーシステム事業部の製品から，“激甚化（げきじんか），頻発化する自然災害から人を守る製品”，“災害発生時の停電などから人を守る製品”，“カーボンニュートラルを進め，地球温暖化から人を守る製品”を紹介する。

2. 屋外用無停電電源装置「SANUPS N11B-Li」
2020 年 12 月，政府は「防災 ･ 減災，国土強靱化のための 5 か年
加速化対策」を閣議決定し，災害から国民の命と暮らしを守るため，道路ネットワークの機能強化対策，鉄道，港湾，空港などの耐災害性強化対策，取り組みのさらなる加速化・深化を進めている。
当社では，リチウムイオン電池を搭載した屋外用無停電電源
装置「SANUPS N11B-Li」をベースに，国土交通省が作成した（2）に適合するようカスタマ『屋外用無停電電源装置 機器仕様書』

イズをおこなった国土強靭化基本計画案件に使用できる装置を開発した。
当社標準仕様に対し，− 20˚C で規定の保持時間をバックアッ

19

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

型番：N11BL152AK11TST44HP

型番：N11BL102AK31TST44HP

図 1 「SANUPS N11B-Li」

人を守る技術

表 1 国土交通省の「国土強靭化基本計画」案件に使用できる「SANUPS N11B-Li」仕様
型番

N11BL152AK11TST44HP

負荷
バックアップ時間※ 1

24 時間

運転方式

常時商用給電方式

切換時間

10ms 以下

効率（AC-AC）

95%

交流入出力

N11BL102AK31TST44HP

70W

定格周波数

50Hz/60Hz（自動判別）

相数・線数

単相 2 線

定格電圧

100V/110V/120V

140W

負荷力率

0.8（遅れ）バッテリ種類

リチウムイオン電池

使用環境

周囲温度：− 20 〜＋ 50˚C，相対湿度：10 〜 90%（結露なきこと）

保護等級

IP44 ※ 2※ 1 周囲温度− 20˚C において
※ 2 当社の標準仕様は IP65

2.1 過酷な環境で使用するための技術（1）リチウムイオン電池の採用

過酷な環境下で使用できるよう，リチウムイオン電池（以下「LiB」という。）を採用した。

LiB はエネルギー密度が高いため，使用方法を誤ると発煙・発火の危険性がある。当社装置では LiB 自体が持っているバッテ

3. 防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」
電気設備が常に正常稼働するためには，品質の良い電源供給が不可欠である。日本国内の電源事情は非常に良好で，停電することはほとんどない。

リマネジメントシステム（以下「BMS」という。）による安全管理

しかし，火災や大規模な自然災害が発生し，電力会社からの電に加え，無停電電源装置（以下「UPS」という。）本体側でも LiB

源供給が途絶えた場合，設置している防災設備が動作できないの状態を監視することで二重の監視をおこない，安全性を確保ことが考えられる。

している。

「SANUPS G53A」は建物防災向けとして必須となる消防法に適合した発電装置である。消防法に適合しているため，消防• BMS による保護法に基づく非常電源（屋内消火設備，スプリンクラー設備など）

LiB の電流，セル電圧，セル温度の監視をおこない，異常をや建築基準法に基づく予備電源（非常用照明設備，排煙設備な検出した場合は BMS が開閉器を OFF することで，LiB をど）に使用できる。

切り離して保護する。

火災や大規模な自然災害が発生したとき，予備電源として業務の継続や保安用として人々の生活を守るとともに，消防法に• UPS による保護

UPS は BMS と通信をおこない，運転中の LiB の状態を監視している。異常が発生した場合や BMS と通信ができなくおける非常電源，建築基準法における予備電源として防災設備の電源をバックアップし，人々の安全を守っている。
図 2 に「SANUPS G53A」の外観を示す。

なった場合は，UPS は充放電を停止して LiB を保護する。
（2）高い防塵・防水性能
屋外で長期間，安全に稼働させるため，UPS 筐体を防塵・防水
性能 IP65（当社標準品の場合）の密閉構造とした。
密閉構造を実現するため，筐体設計において流体解析シミュ
レーションにより内部の熱の流れを検証し，熱を効果的に循環させて，筐体全体を使って内部の熱を外部に放熱できるよう，最適な構造およびレイアウト設計をおこなった。
これにより IP65 の防塵・防水性能を確保しながら内部の温度上昇が一部に集中することを防ぎ，UPS の性能や信頼性を確保しながら屋外で安心して使用できる UPS が開発できた。

図 2 「SANUPS G53A」

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

20

3.1 消防法に適合するための技術

防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」は一般社団法人日本内燃力発電設備協会が定める防災用自家発電装置技術基準（NEGA C 311 規格）に適合するため，通常の発電機に対して以下の変更をおこなった。
• エンジン・発電機の耐震構造• キュービクル材料，構造• 消防法適合充電器

また，新規メーカのエンジンを採用し，組み合わせる発電機も新規設計とした。
エンジンと発電機の組み合わせ設計においては，ねじり振動によるシャフト強度，動特性などについて，規格を満足しつつ，それぞれが過大な容量にならないようにする必要がある。
本装置の開発では，シミュレーションを駆使してエンジンと発電機をカップリングしたあとの共振点やシャフトにかかる応30kW 連系自立充電タイプ

力，エンジン回転数の特性などを計算して組み合わせを決めた
あと，実機による評価結果を基に確認をおこなうことで，短期間

図 3 「SANUPS P73L」

で最適な選定をおこなった。

4. 電力ピークカット機能付き
パワーコンディショナ「SANUPS P73L」「SANUPS P73L」は LiB などへの充電・放電に対応したパ

蓄電池

太陽電池

蓄電池システムとして使用できる「連系自立充電タイプ」で最大限利用できる。太陽電池の発電電力を有効活用することで，カーボンニュートラルを推進し，地球温暖化から人々を守っている。
図 3 に連系自立充電タイプと連系自立タイプの外観を，図 4 に連系自立充電タイプの基本回路構成を示す。

自立出力

絶縁
コンバータ
回路

一般負荷

商用電力
インバータ
回路

連系出力
電力トランス
デューサ

操作・表示回路

パワーコンディショナユニット
（n）

蓄電池

双方向
コンバータ
回路
充電ユニット
（ 1）
絶縁
コンバータ
回路

インバータ
回路

制御回路・連系保護回路

操作・表示回路

入出力箱

パワーコンディショナユニット1

図 4 連系自立充電タイプ基本回路構成

21

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

停電時
使用負荷

バイパス回路制御回路・連系保護回路

は，蓄電池入力部に実装した双方向コンバータにより，蓄電池への充放電中や自立運転中でも，最大電力点追従制御（以下

双方向
コンバータ
回路
充電ユニット（n）ワーコンディショナである。

「MPPT 制御」という。）ができるため，太陽電池の発電電力を30kW 連系自立タイプ

人を守る技術

4.1 太陽電池の発電電力を有効活用するための技術

執筆者

蓄電池と太陽電池を直結するタイプのパワーコンディショナ

では，太陽電池の電圧が蓄電池の電圧に固定されてしまうため，

三浦 明

MPPT 制御ができず太陽電池の一部の電力しか利用ができな

パワーシステム事業部 設計部
電源装置の開発・設計に従事。

かった。
「SANUPS P73L」では，蓄電池入力部に実装した双方向コン
バータにより，蓄電池の充放電時にも MPPT 制御を継続したま
ま蓄電池の充放電管理ができる。これにより，常に太陽電池の最大電力を出力でき，大幅な発電量アップを実現している。
また，双方向コンバータには，高い効率を維持しつつ幅広い
蓄電池電圧に対応できるよう，非絶縁の昇降圧チョッパを採用した。
これにより太陽電池を直結するタイプのパワーコンディショ
ナでは制約が多かった蓄電池と太陽電池の組み合わせに柔軟性を持たせることができ，システム設計を容易にしている。

5. むすびパワーシステム事業部の製品から，“激甚化，頻発化する自然
災害から人を守る製品”，“災害発生時の停電などから人を守る製品”，“カーボンニュートラルを進め，地球温暖化から人を守る製品”を紹介した。
引き続き人々の安全な暮らしを実現するための製品を開発していく所存である。
参考文献（1）内閣官房国土強靱化推進室：国土強靱化パンフレット（R3.3 版）

https://www.cas.go.jp/jp/seisaku/kokudo_kyoujinka/pdf/
kokudo_pamphlet_r3.pdf（2021.4.1）（2）国土交通省：屋外用無停電電源装置 機器仕様書

https://www.mlit.go.jp/tec/it/denki/kikisiyou/touitusiyou_17oku
gaimuteidenR0203.pdf（2020.3）

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

22

新製品紹介小型無停電電源装置「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」シリーズの開発
坂場 浩

塚田 昭洋

花岡 裕之

西澤 和也

Hiroshi Sakaba

Akihiro Tsukada

Hiroyuki Hanaoka

Kazuya Nishizawa

庄山 祐平

小澤 拓也

滝沢 秀徳

髙山 裕樹

Yuhei Shoyama

Takuya Ozawa

Hidenori Takizawa

Yuki Takayama

1. まえがき
近年，世界的に無停電電源装置（以下「UPS」という。）の需要が高まっている。背景としては，モバイル情報端末や IoT 機器の普及により，それらを支えるシステムを強化する必要がある
ことがあげられる。国内はもとより海外で使用することを考えると，電源事情の良くない場所での使用が想定され，そのような場所での使用にも耐えられる UPS の要望がある。
また，市場ニーズとして，さまざまな環境のなかで使用される機会が増えてきており，高温，低温などの過酷な温度環境下での使用が求められている。従来の鉛蓄電池では充電のできる温度範囲が限られており，高温環境下では放電できるが充電はできないなどの課題もあった。その他にもバッテリ交換回数を少なくして，メンテナンスの手間を極力省きたい，製品の設置や運搬の際の取り扱いを容易にしたい，などの要望がある。
今回，これらの課題や要望をクリアするため，リチウムイオン
電池（以下「LiB」という。）を採用した「SANUPS E11B-Li」シ, SANUPS A11M-Li」シリーズを開発した。本稿では，
リーズ 「

図 2 「SANUPS A11M-Li」8kVA（並列 8 台構成）

その概要について紹介する。

2. 製品の概要

3. 製品の特長「SANUPS E11B-Li」シリーズは 100V 用として 1kVA，
1.5kVA，

3.1 「SANUPS E11B-Li」シリーズ

2kVA，200V 用として1kVA，2kVA の 5 機種，「SANUPS A11M-Li」

本装置の運転方式はハイブリッド方式を採用している。ハイシリーズは 100V 用，200V 用の 2 機種をラインアップした。図 1

ブリッド方式は給電品質優先モード（常時インバータ方式），効と図 2 にそれぞれの代表機種の外観を示す。どちらのシリーズ

率優先モード（常時商用方式）の 2 つのモードを備えている。

も 19 インチラックへの搭載，横置き，縦置きが可能である。

モードは設定により，使い分けられる。設定が「給電品質優先固定」の場合は，給電品質優先モードに固定されるため，常にインバータから良質な給電がされる。設定が「自動」の場合は，入力電源の状況に応じて給電品質優先モードと効率優先モードが自動的に切り替わり，優れた給電品質と省エネルギーを両立する。
（1）給電品質優先モード
図 3 に給電品質優先モードの電力供給経路を示す。商用電源

図 1 「SANUPS E11B-Li」1kVAを整流し直流電圧に変換した後，インバータにより正弦波の電圧に変換して出力する。そのため，商用電源に変動が発生した場合でも，整流器，インバータが変動分を吸収し，質の高い給電が継続される。バッテリは充電器により浮動充電され，停電，電23

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

小型無停電電源装置「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」シリーズの開発

圧降下など商用電源の異常に備える。商用周波数が周波数同期

電源
（商用）

範囲内（設定が給電品質優先固定のときは± 1%, 自動のときは出力
整流器

同期範囲の設定による）の場合は，交流入力周波数に同期した周

インバータ
コンバータ

波数の電圧を出力し，範囲外の場合は入力電圧とは同期せずに，
充電器

50Hz または 60Hz の一定の周波数を出力する。

バッテリ

図 4 効率優先モードの電力供給経路

電源
（商用）

出力
整流器

インバータ

（3）商用電源異常時

コンバータ
充電器

図 5 に商用電源異常時の電力供給経路を示す。商用電源に瞬バッテリ断または停電が発生した場合には整流器，充電器は停止し，コン

図 3 給電品質優先モードの電力供給経路

バータが動作しバッテリから電力が供給される。給電品質優先
モードの場合は無瞬断で，効率優先モードの場合は 8ms 以下の瞬断をともない負荷に電力が供給される。

（2）効率優先モード
図 4 に効率優先モードの電力供給経路を示す。商用電源の状

電源
（商用）

態が良い場合は，インバータは停止し商用電源をそのまま出力出力整流器するため，インバータのロスがなくなり効率が向上する。バッ

インバータ
コンバータ

テリは充電器により浮動充電され，停電，電圧降下など商用電源
図版の文字
バッテリ

充電器

の異常に備える。また，電源の状態が悪化した場合には，（1）の給電品質優先モードに自動的に切り替わるが , 入力周波数が同123

図 5 商用電源異常時の電力供給経路
英語版用

期範囲内であれば無瞬断で，範囲外の場合は 8ms 以下の瞬断をCondens

英語版用

挟み切り替わる。

Times Ten

3.2 「SANUPS A11M-Li」シリーズ

効率優先モードでは，商用電源の異常を瞬時に検出する必要性があることから，入力電圧波形を常に監視することで，異常の（1）システム系統図

1kVA の UPS ユニットを最大 8 台並列運転することで信頼検出をおこなっている。

性を高め，容量の拡張もできる。図 6 に示すように，装置は最大8 台の UPS ユニットと，1 台の集電ユニットで構成される。

バイパス回路フィルタ

フィルタ

バイパスブレーカ

RY521

整流器

RY523
インバータ

F1

F3

RY524

充電器

昇圧回路
制御回路

ユニット
インタ
フェース

F2
外部インタフェース

バッテリ（リチウムイオン電池）
増設バッテリコネクタ

EPO
リモートON／OFF
PCインタフェース（RS-232C or USB）
カード
インタフェース（オプション用）（オプションカード）

UPSユニット1

UPSユニット2

UPSユニット8

交流入力

フィルタ

保守バイパス ブレーカ

フィルタ

交流出力

集電ユニット

図 6 A11M-Li システム系統図

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

24

（2）制御方式
制御方式は個別制御方式を採用する。共通制御方式やマス
タースレーブ方式と比較し共通制御部を設けず，ユニットごとに独立した制御回路で制御するため，高い信頼性と故障時のユ
ニット解列性を確保する。図 7 に示すように，ユニット 8 台接続の場合は最大 8kVA の負荷へ電力を供給できる。これに対して負荷容量を 7kVA 以下とした場合はユニット 1 台分の余裕を持つことで，ユニット 1 台が故障しても運転を維持する冗長化を実現できる。

Unit No. 1
Unit No. 2
Unit No. 3

図 8 正面パネルおよび LiB

故障

8kVA

3.6 装置の軽量化

LiB は鉛蓄電池と比較し約 1/3 の質量であるため，装置全体のUnit No. 8

負荷が7kVA以下であれば給電の維持が可能

軽量化に貢献する。運搬，設置，19 インチラックへの搭載時な
図版の文字

ど，お客さまの製品取り扱いが容易になる。
123
英語版用

Condens

メンテナンスバイパス
集電ユニット

図 7 並列冗長運転

英語版用
3.7 LiB 監視機能
Times Ten

LiB 本体には安全のために保護機能がある。保護機能が働いた場合，LiB は LiB 本体のバッテリ回路の導通を切断し，異常解消とともに自動で導通を回復する。以下に代表的な保護機能を示す。
• OCP（放電過電流保護）

3.3 入力のワイドレンジ化• OTP（温度上昇保護）「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」ともに，入力• OVP（充電電圧上昇保護）

電圧範囲を 55V 〜 150V（100V 系），110V 〜 300V（200V 系），• UVP（放電電圧低下保護）

入力周波数範囲を 40Hz 〜 120Hz とワイドレンジ化した。これにより入力電源が不安定で電圧や周波数が大きく変化する地域

UPS は LiB の保護機能発生を確認するため，24 時間ごとににおいても，バッテリ運転への切り替えが少なくなるため，バッ

バッテリ回路の導通チェックをおこない，異常が確認された場テリの損耗をおさえつつ安定した電力を負荷に供給できる。

合は，軽故障アラームを発出する。

3.4 幅広い使用温度範囲

4. 仕様

電ができない。LiB を使用することにより，− 10˚C 〜＋ 55˚C の（1）「SANUPS E11B-Li」1kVA の標準仕様を表 1 に示す。

鉛蓄電池は 40˚C 以上の周囲温度において，放電はできるが充

幅広い使用温度範囲においてバッテリの充放電が可能となる。
これにより，極寒，酷暑の地域や，空調設備のない小規模建屋内などでも使用できる。

3.5 メンテナンスの手間を削減

鉛蓄電池を搭載した従来品は，約 5 年ごとにバッテリ交換作業が必要であったが，LiB を採用することで，約 10 年間（※周囲
温度 30˚C の場合）バッテリ交換が不要となる。バッテリの寿命に合わせて装置の寿命の見直しをおこない，従来品の 7 年から10 年とした。これにより，保守の手間とバッテリ交換の費用を削減できる。図 8 に正面パネルと LiB の実装状態を示す。

25

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

小型無停電電源装置「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」シリーズの開発

表 1 「SANUPS E11B-Li」1kVA 標準仕様
項目

規格または特性型式

E11BL102 100V 系

出力容量1kVA/0.8kW

運転方式

ハイブリッド方式

冷却方式

強制空冷

インレット

IEC60320-C14

備考

E11BL102 200V 系
効率優先モードからのバッテリ運転は
瞬断あり

交流入力

相数

単相 2 線

定格電圧100，110，115，120V

電圧55 〜 150V（負荷率 40% 未満） 110 〜 300V（負荷率 40% 未満）
68 〜 144V（負荷率 70% 未満） 136 〜 288V（負荷率 70% 未満） 給電品質優先モード運転時
80 〜 144V（負荷率 70% 以上） 160 〜 288V（負荷率 70% 以上）

200，208，220，230，240V

定格電圧± 8% 以内

効率優先モード運転時

周波数50 または 60Hz

自動判別

周波数変動範囲

40 〜 120Hz

所要容量

1.1kVA 以下

入力力率

0.95 以上

アウトレットNEMA5-15R × 6 個

バッテリ回復充電時の最大容量給電品質優先モード，定格出力時

IEC60320-C13 × 6 個

相数

単相 2 線

電圧100，110，115，120V

電圧整定精度

定格電圧± 2% 以内

給電品質優先モード運転時

周波数50Hz または 60Hz

入力周波数と同じ（自動選択）

定格周波数± 1% 以内

運転モード「給電品
質優先固定」設定時

定格周波数± 1，3，5% 以内

運転モード「自動」
設定時

200，208，220，230，240V

周波数精度
交流出力

電圧波形

正弦波

電圧ひずみ率

線形負荷時：3% 以下
100% 整流器負荷時：8% 以下

過渡
電圧
変動

ユーザ設定可UPS バッテリ
運転時 : ± 0.5%
以内

定格出力時

負荷急変時

0 ⇔ 100% 変化，定格入力時

停電・復電時定格運転時

定格電圧± 5% 以内± 10% 変化
給電品質優先モード運転時

入力電圧急変

応答時間

5 サイクル以下

負荷力率0.8（遅れ）変動範囲 0.7（遅れ）〜 1.0

過電流保護動作105% 以上でバイパス回路へ自動切換

オートリターン機能付

過負荷
保護

インバータ

105%

バイパス

15A（カレントプロテクタ）

200ms
8A（カレントプロテクタ）

200%30 秒，800%2 サイクル（参考値）

バッテリ

種類

リチウムイオン電池

個数

2個

容量

40Ah・セル

バックアップ時間4分

周囲温度 25˚C，初期値

25W

効率優先モード運転時

130W

給電品質優先モード運転時，バッテリ満充電時

周囲温度：− 10 〜＋ 55˚C
相対湿度：20 〜 90%（結露なきこと）

周囲温度範囲外はバッテリ充電停止

41dB 以下

効率優先モード
運転時

51dB 以下

給電品質優先モード
運転時

発生熱量

周囲条件

騒音

直列接続

装置正面 1m，

A 特性

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

26

「SANUPS A11M-Li」の標準仕様を表 2 に示す。
（2）
表 2 「SANUPS A11M-Li」標準仕様
項目

規格または特性型式

A11ML102 100V 系

定格出力
容量

N台

1.0 〜 8.0kVA/0.8 〜 6.4kW

N＋1台

1.0 〜 7.0kVA/0.8 〜 5.6kW

並列台数による

常時インバータ給電方式

冷却方式

強制空冷

相数

単相 2 線

定格電圧100，110，115，120V

電圧55 〜 150V（負荷率 40% 未満） 110 〜 300V（負荷率 40% 未満）
68 〜 140V（負荷率 70% 未満） 136 〜 280V（負荷率 70% 未満）
80 〜 140V（負荷率 70% 以上） 160 〜 280V（負荷率 70% 以上）

周波数

50 または 60Hz

周波数変動範囲

40 〜 120Hz

交流入力

運転方式

200，208，220，230，240V

出力電圧の設定による

N台

1.1 〜 8.2kVA

N＋1台

1.2 〜 7.2kVA

並列台数による
バッテリ回復充電時の最大容量

入力力率0.95 以上

定格出力時

相数

単相 2 線

電圧100，110，115，120V

所要容量

電圧整定精度

定格電圧± 2% 以内

周波数50Hz または 60Hz

200，208，220，230，240V

ユーザ設定可入力周波数と同じ（自動選択）

交流出力

周波数精度

定格周波数± 1，3，5% 以内

電圧ひずみ率

線形負荷時：3% 以下
100% 整流器負荷時：8% 以下

定格出力時

定格電圧± 10% 以内

定格運転時

過渡電圧
変動

負荷急変時
停電・復電時0 ⇔ 100% 変化，定格入力時

入力電圧急変± 10% 変化

応答時間

5 サイクル以下

負荷力率0.8（遅れ）変動範囲 0.7（遅れ）〜 1.0

過電流保護動作105% 以上でバイパス回路へ自動切換

オートリターン機能付

インバータ

105%

200ms

バイパス

200%（30s），800%（2 サイクル）

過負荷
保護
バッテリ

27

備考

A11ML102 200V 系

種類

リチウムイオン電池

個数

2個

1 台あたり直列接続

容量40Ah・セル1 台あたりバックアップ時間4分

周囲温度 25˚C，初期値，N 台時

発生熱量

130W 〜 1040W

並列台数によるバッテリ満充電時

周囲条件

周囲温度：− 10 〜＋ 55˚C
相対湿度：20 〜 90%（結露なきこと）

周囲温度範囲外はバッテリ充電停止

騒音

54 〜 59dB

並列台数による装置正面 1m，A 特性

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

小型無停電電源装置「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」シリーズの開発

5. むすび
本稿では「SANUPS E11B-Li」，「SANUPS A11M-Li」について紹介した。
「SANUPS E11B-Li」は電源事情の悪い地域や過酷な設置環

執筆者

坂場 浩
パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

境でも安心して使用でき，LiB の長寿命，高エネルギー密度により装置が軽量などのメリットを持ち，世界中のお客さまに提案

花岡 裕之

できる製品となった。

パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

「SANUPS E11B-Li」のメリット「SANUPS A11M-Li」は，に加えて並列冗長運転ができる UPS として，小容量ながら高信
頼性を必要とするお客さまに提案できる製品となった。
今後もお客さまのニーズを的確に判断しタイムリーに製品を開発していく所存である。

塚田 昭洋
パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

参考文献

西澤 和也

（1）花岡 裕之ほか 6 名：小容量 UPS「SANUPS A11M」シリーズの開発

パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

SANYODENKI Technical Report，No.48，pp.22-25（2019.11）（2）塚田 昭洋ほか 7 名：ハイブリッド方式 UPS「SANUPS E11B」シリーズ
の開発

庄山 祐平

SANYODENKI Technical Report，No.51，pp.21-24（2021.5）

パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

小澤 拓也
パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

滝沢 秀徳
パワーシステム事業部 設計部
電源機器の機構設計に従事。

髙山 裕樹
パワーシステム事業部 設計部
電源機器の開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 202128

特集：人を守る技術

人を守る技術
児玉 秀明

林 秀利

孫竹 周作

Hideaki Kodama

Hidetoshi Hayashi

Shusaku Magotake

竹田 慎一

唐 玉琪

依田 昌悟

Shinichi Takeda

Yuqi Tang

Shogo Yoda

1. まえがき
サーボシステムは，工作機械，射出成形機および半導体製造装置など，主として「ものづくり」への貢献をとおして進化してきたが，医療や福祉機器への適用をとおして，「人の健康づくり」への貢献も増えてきている。
「ものづくり」と「人の健康づくり」，
さらには，「地球環境づくり」へのサーボシステムに対する期待は高い（1）。
本稿では，人の健康を守るための医療機器に貢献するサーボシステム製品を紹介する。さらに，そのサーボ製品を製造する
現場での例をとりあげて，人の安全を守るための技術を紹介する。

図 1 生化学自動分析装置の外観イメージ

まず，「医療用分析装置」に貢献するサーボシステム製品を紹介する。次に，最新の「細胞培養向けピペット作業遠隔操作システム」へのサーボ製品の適用例を紹介する。さらに，人とロボッ

2.2 装置への使用例

生化学自動分析装置では検体サンプルや試薬をターンテーブ

トが協調したモータ組立工程を例に，作業者の安全を守るため

ルに配置し，ピペットで検体サンプルと試薬を分注する。これの技術を紹介する。

らの工程をすべて，自動でおこなうために，装置には，多くのモータが使用されている。

2. 医療用分析装置への貢献
医療現場は，さまざまな医療機器により支えられている。な
かでも，医療分析装置は病気の診断や健康状態の把握のために

図 2 にステッピングモータの生化学自動分析装置における使用例のイメージを示す。ステッピングモータは，装置内に簡単に設置でき，高精度な位置決め制御ができるため，ターンテーブ
ルの回転軸やピペットの旋回軸の制御に適している。

必要不可欠な装置である。
分析装置には遺伝子検査装置，生化学自動分析装置，血液検査装置，尿検査装置などがあり，これらの医療用分析装置にはステッピングモータが多く使われている。本章では生化学自動分析装置を例に，医療機器に貢献する当社の製品を紹介する。

2.1 装置概要

図 1 に生化学自動分析装置の外観イメージを示す。生化学自動分析装置は血液や尿を使い試薬と反応させて糖やたんぱく
質，脂質などの成分を分析する装置である。

図 2 ステッピングモータ使用例

29

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

人を守る技術

2.3 製品の仕様（ステッピングモータ）（2）「SANMOTION F 2 相 42 角 1.8˚ ステッピングモータ」
は低騒音，高トルク，省エネルギーを実現したステッピングモータであり，多くの医療分析装置に採用いただいている。高トルク化による検査スピードの向上，低騒音化による臨床検査技師の負担軽減，効率向上による装置の低発熱と省エネルギー化により，「人を守る技術」として，医療の現場に貢献している。

図 4 ピペット作業の操作側

図 3 製品の外観（SF2422 タイプ）

3. 細胞培養向け

ピペット作業遠隔操作システムへの貢献

日本国内における再生医療の急速な進展により，細胞培養の需要が大幅に拡大している。その一方，細胞培養に関わる人々の安全と人材不足が大きな課題となっており，それを補う技術開発が急務である。
このような背景のもと，第 5 世代移動通信システム「5G」とロ

図 5 ピペット作業のロボットアーム遠隔側

ボットアームを活用したピペット作業の遠隔操作を目的とした製品開発がおこなわれている。本章では，先端技術を駆使した「細胞培養向けピペット作業遠隔操作システム」の遠隔側ロボッ
トアームの先端で使用される「SANMOTION」小型シリンダリ
ニアサーボモータ（4）について紹介する。

3.2 小型シリンダリニアの仕様と特長

図 6 に「SANMOTION」小型シリンダリニアサーボモータの外観と構成を示す。本リニアモータは，リニアエンコーダとリ
ニアガイドを内蔵したオールインワン構造により 12mm 幅の小型化を実現したモータである。また，ステンレスパイプ内に磁3.1 装置概要

第 5 世代移動通信システム「5G」とロボットアームを活用した石を内蔵した可動子と，給電ケーブルが動かない固定子で構成することにより，モータの小型化と使いやすさを実現している。

ピペット作業の遠隔操作の様子を，それぞれ図 4 の操作側と，図5 のロボットアーム遠隔側に示す（3）。培養士の操作に遅延がな
く，かつ忠実に遠隔側のロボットアームを制御することが，「細胞培養向けピペット作業遠隔操作システム」の基本的な要求仕様である。この仕様を実現するために次の二つの技術が必須である。

1）培養士動作に関するデータ転送に遅延が無い技術
2）培養士動作を忠実に反映するピペット駆動システム「細「SANMOTION」小型シリンダリニアサーボモータは，
胞培養向けピペット作業遠隔操作システム」の遠隔側ロボット
アーム先端のピペット用動力モータとして活用され，熟練培養士が操作するピペット動作を忠実に実現している。

図 6 「SANMOTION」小型シリンダリニアモータ

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

30

モータの最大推力は 16.5N，定格推力は 5.1N であり，モータの小型化と大推力化を両立している。無負荷最大加速度は37.4G を実現し，高加減速運動と，高速位置決めにより，幅広い分野での応用が期待されている。
内蔵したリニアエンコーダの分解能は 1μm を実現し，精密な位置決め動作に適している。そのためピペットを用いた細胞培養工程で，細胞などの目的物にダメージを与えずに，少量の液体を吸引，吐出，計量する緻密な操作を可能にしている。
また，小型シリンダリニアの構造はバックヨーク付のコアレ
スリニアであり，磁気変動に起因した推力の変動もなく，応答性に優れたスムーズな動作が得意である。そのため，熟練培養士のピペット操作をリアルタイムかつ，忠実に反映することができ，ロボットアーム先端の駆動モータとして最適である。

図 8 協働ロボット「人「SANMOTION」小型シリンダリニアサーボモータは，を守る技術」として，繊細な動きを遠隔で実現する「細胞培養向けピペット作業遠隔操作システム」の開発に貢献している。

グする部品の撮像をおこなっている。撮像した画像データから，部品の高さ違いや位置を認識し，ロボットの動作制御をおこな

4. 人とロボットが協調するうことで，バラ積みした部品を整列することなくピッキングすモータ組立工程の技術

る 3D ピッキング技術を実現した。

医療機器を支えるステッピングモータの製造工程では，作業る「こだわりの技術」である。

画像データからロボットがピッキングする動作軌跡を制御す者が，限られたスペースで，複雑な作業を安全・確実にできるよ
うに，協働ロボットを活用したものづくりをおこなっている。
本章では，人とロボットが協調したモータ組立工程に盛り込んだ，人の安全を守る「こだわり技術」を紹介する。

4.2 ロボットと安全なものづくり

協働ロボットを使用したラインを構築する際，作業者の安全確保が重要である。そのため，「協働ロボットに関する国際安全，「基本安全規格：ISO12100」などの安全
規格：ISO/TS15066」

4.1 人とロボットが協調する組立工程

規格に基づき，製造現場で起こり得るさまざまな危険事象に対インでは，56 角サイズ（5）のモータを対象として，組立から検査業者の安全を確保し，協働ロボットの導入を実現した。

ステッピングモータの組立ラインを図 7 に示す。この製造ラまでを一貫しておこなっている。

するリスク評価と対策を繰り返しおこなった。これにより，作安全に関する取り組みの一例を挙げる。ISO/TS15066 に定義される，ロボットと人の接触は，過渡的接触と準静的接触に分類される。これらは，ロボットと人がどのように接触したかを定義するもので，瞬間的な接触（衝突など）は過渡的接触，挟まれ接触などは準静的接触に分類される。
今回導入した協働ロボットは，過渡的接触が発生した場合，衝突した瞬間の外部反力が高い軸のトルク限界（許容値）を下げることで，衝突後即停止となるように設定した。
また，準静的接触（挟まれ接触）は，主に部品のピッキング時に手指に対し発生するため，軸の下降動作時のトルク限界を設定して，ロボット動作に対する安全の確保を図るとともに，チャッ

図 7 56 角ステッピングモータ組立ライン

ク爪の設計にあたっては，形状に丸みを持たせるなどの工夫（本質的安全設計）を施して，作業者が怪我をするリスクを低減した。

ラインの先頭には，2 台の協働ロボットを配置し，作業者への部品供給をおこなう。ロボットは部品供給後，作業者による組立作業中に，新たな部品のサーチとピッキングをおこなう。このように，人とロボットが協調したシームレスな組立ラインを実現した。ライン構築にあたって導入した協働ロボットを図 8に示す。
ロボットの先端に，画像認識用のカメラを取り付け，ピッキン

31

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

図 9 に本質的安全設計の一例として，今回設計したチャック
爪を示す。

人を守る技術

参考文献（1）倉石 大悟ほか 2 名：サーボシステムの現状と将来
精密工学会誌 2021 年 3 月号，pp.257-261（Vol87.No3，2021）（2）中武耕二ほか 6 名：SANMOTION F シリーズ 2 相 42 角 1.8˚ ステッピ
ングモータの開発

SANYO DENKI Technical Report，No.45，pp.30-33（2018.5）（3）大成建設株式会社：5G とロボットアームを活用した細胞培養のピペッ
ト作業の遠隔操作に成功

https://www.taisei.co.jp/about_us/wn/2021/210510_8133.html（2021.5.10）（4）唐 玉琪ほか 1 名：SANMOTION 小型シリンダリニアサーボモータの開発

図 9 チャック爪（本質的安全設計の一例）

SANYODENKI Technical Report，No.38，pp.42-45（2014.11）（5）依田 昌悟ほか 5 名：SANMOTION F シリーズ 2 相 56 角 1.8˚ ステッピ
ングモータの開発

ステッピングモータ組立ラインでは，協働ロボットの活用方

SANYO DENKI Technical Report，No.52，pp.33-36（2021.11）

法，チャック設計の工夫技術により，人とロボットの接触時の安全性を確保し，作業者の安全に貢献している。
執筆者

5. むすび
本稿では，人の健康を守るための医療機器に貢献するサーボシステム製品として，医療分析装置と「細胞培養向けピペット作

児玉 秀明
サーボシステム事業部 設計第二部
コントローラの開発，設計に従事。

業遠隔操作システム」へのサーボ技術の適用例を紹介した。また，そのサーボ製品を安全に製造するための技術の事例を紹介

林 秀利

した。

サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの開発，設計に従事。

医療分析装置では，低騒音，高トルクおよび省エネルギーを実現したモータ技術により，検査スピードの向上と装置の低騒音化に貢献している。医療機器の低騒音化は，臨床検査技師や患

孫竹 周作

者の負担軽減に寄与する。

サーボシステム事業部 生産技術部
コントローラ，サーボアンプの生産技術に従事。

「細胞培養向けピペット作業遠隔操作システム」では，小型・大推力で高応答の特長を持つシリンダリニアモータを使用して，遠隔地の熟練培養士のピペット操作をリアルタイムかつ，忠実竹田 慎一に実現することに貢献している。

サーボシステム事業部 生産技術部
サーボモータ，ステッピングモータの生産技術に従事。

また，人とロボットが協調したモータ組立工程の例をとおして，人とロボットの接触を想定した工夫など，人の安全を守る「こだわり技術」を紹介した。
今後，「人の健康と安全を守るための技術」と「地球環境を守るための技術」として，サーボシステム技術に対する期待がますま
す高まるものと考える。これらの期待に対して，新しい価値を創り提供しつづけるサーボシステムでありたいと考えている。

唐 玉琪
サーボシステム事業部 設計第一部
リニアサーボモータの開発，設計に従事。
工学博士。

依田 昌悟
サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

32

新製品紹介SANMOTION F シリーズ
2 相 56 角 1.8˚ ステッピングモータの開発
依田 昌悟

中武 耕二

依田 泰志

Shogo Yoda

Koji Nakatake

Yasushi Yoda

関 貴祥

松尾 亮

山添 史晴

Takayoshi Seki

Ryo Matsuo

Fumiharu Yamazoe

1. まえがき
ステッピングモータは，オープンループ制御が可能であり，位置・速度センサが無くても，高精度な位置決めや速度制御ができるため，システム全体をシンプルに構築できる。そのため，OA
機器や一般産業用機器など幅広い分野で使用されている。近年
は，特に半導体製造装置や医療機器向けの需要が増えており，
高トルク，低騒音および省エネルギー化が求められ，2017 年に（1）を発売「SANMOTION F 2 相 42 角 1.8˚ ステッピングモータ」

し，好評を得ている。
こ の よ う な 背 景 の も と，フ ラ ン ジ サ イ ズ 56mm 角 の「SANMOTION F 2 相 56 角 1.8˚ ステッピングモータ」を開発
し，ラインアップに追加した。
開発品は従来品に対してトルクを約 40% アップするとともに，低騒音化と高効率化を図った。また，オプションのラインアップを充実した。
本稿では，まず開発品の外観およびラインアップと仕様諸元

図 1 開発品の外観（SM2562 タイプ バイポーラ仕様）を示す。次に開発品の特長である高トルク，低騒音および省エ
ネルギー化のための設計の考え方とその手段を説明するとともに，従来品との比較を示す。また , カスタマイズ性とオプションなどのラインアップについても説明する。

2.2 外形寸法

図 2 に本開発品の主な外形寸法を示す。フランジサイズは56mm 角であり，取り付けピッチおよび，取り付けインローは従来品と同一にした。これにより，従来品からの置き換え時も，お2. 開発品の仕様

客さまは装置の取り付け諸元を変更する必要がない。また，軸2.1 外観た ø8 を標準にした。

はモータとリード線が一体になっている仕様であったが，開発り可能である。

図 1 に本開発品の外観を示す。従来品（103H712 シリーズ）

径はモータのトルクアップを考慮し，シャフト強度をアップしお客さまからの軸仕様のカスタマイズのご要望は，従来どお品はコネクタタイプを標準にした。コネクタタイプにすること
で，装置にモータを取り付けた後にハーネスの接続ができるため，従来品に比べてリード線の引き回しや，モータの取り付けが2.3 ラインアップと主要諸元

表 1 にユニポーラ仕様，表 2 にバイポーラ仕様のラインアッ

容易になる。また，従来品はハーネスのカスタマイズごとに機プと主要諸元を示す。開発品は，モータ全長 41.8mm，53.8mm，

種数が増えてしまい，お客さまの部品管理が複雑になっていた。

75.8mm，85.8mm の 4 種類，特性の異なるユニポーラ仕様 12 種

開発品はハーネスのカスタマイズを中継ハーネスで対応できる類とバイポーラ仕様 20 種類，そして片軸仕様と両軸仕様の 2 種ため，モータの共通化により部品の管理がしやすくなる。

類，合計 64 機種を標準品としてラインアップした。モータ全長は従来品と同等以下であり，お客さまの装置仕様を変更することなく置き換えることはもちろんのこと，トルクアップによりモータ長の 1 サイズダウンも検討可能である。
また，標準品は安全規格の UL/cUL に適合している。

33

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

SANMOTION F シリーズ 2 相 56 角 1.8 °ステッピングモータの開発

11以下

5

コネクタ：B4P-VH

4-47.14±0.2
33以下

0ø38.1-0.025

0ø8-0.015

S

56±1

□

1.5
+1
15 0

S

+0.5
4-ø4.5 0

20.6±0.5

12以下

L±1

0
ø8-0.015

15.5±1

断面S-S

7.5±0.15

7.5±0.15

図 2 開発品の外形寸法

表 1 ユニポーラ仕様のラインアップと主要諸元
型番
片軸

SM2561C10U41
SM2561C20U41
SM2561C30U41
SM2562C10U41
SM2562C20U41
SM2562C30U41
SM2563C10U41
SM2563C20U41
SM2563C30U41
SM2564C10U41
SM2564C20U41
SM2564C30U41

両軸

SM2561C10U11
SM2561C20U11
SM2561C30U11
SM2562C10U11
SM2562C20U11
SM2562C30U11
SM2563C10U11
SM2563C20U11
SM2563C30U11
SM2564C10U11
SM2564C20U11
SM2564C30U11

ホールディングトルク
2 相励磁時

定格電流

巻線
インダクタンスロータ
イナーシャ

N･m 以上
0.53
0.53
0.53
1.1
1.1
1.1
1.7
1.7
1.7
1.75
1.75
1.75

A/ 相
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3

mH
6.8
1.8
0.77
12.6
3.3
1.37
17
4.2
1.75
22
5.4
2.2

× 10-4kg･m2

0.14
0.14
0.14
0.28
0.28
0.28
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6

質量

モータ長
（L）

kg
0.49
0.49
0.49
0.69
0.69
0.69
1.1
1.1
1.1
1.27
1.27
1.27

mm
41.8
41.8
41.8
53.8
53.8
53.8
75.8
75.8
75.8
85.8
85.8
85.8

質量

モータ長
（L）

kg
0.49
0.49
0.49
0.49
0.49
0.69
0.69
0.69
0.69
0.69
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.27
1.27
1.27
1.27
1.27

mm
41.8
41.8
41.8
41.8
41.8
53.8
53.8
53.8
53.8
53.8
75.8
75.8
75.8
75.8
75.8
85.8
85.8
85.8
85.8
85.8

表 2 バイポーラ仕様のラインアップと主要諸元
型番
片軸

SM2561C10B41
SM2561C20B41
SM2561C30B41
SM2561C40B41
SM2561C60B41
SM2562C10B41
SM2562C20B41
SM2562C30B41
SM2562C40B41
SM2562C60B41
SM2563C10B41
SM2563C20B41
SM2563C30B41
SM2563C40B41
SM2563C60B41
SM2564C10B41
SM2564C20B41
SM2564C30B41
SM2564C40B41
SM2564C60B41

両軸

SM2561C10B11
SM2561C20B11
SM2561C30B11
SM2561C40B11
SM2561C60B11
SM2562C10B11
SM2562C20B11
SM2562C30B11
SM2562C40B11
SM2562C60B11
SM2563C10B11
SM2563C20B11
SM2563C30B11
SM2563C40B11
SM2563C60B11
SM2564C10B11
SM2564C20B11
SM2564C30B11
SM2564C40B11
SM2564C60B11

ホールディングトルク
2 相励磁時

定格電流

巻線
インダクタンスロータ
イナーシャ

N･m 以上
0.75
0.75
0.75
0.75
0.75
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
2.35
2.35
2.35
2.35
2.35
2.5
2.5
2.5
2.5
2.5

A/ 相
1
2
3
4
6
1
2
3
4
6
1
2
3
4
6
1
2
3
4
6

mH
13.5
3.5
1.5
0.85
0.38
25.5
6.5
2.9
1.5
0.72
36
9.5
4.2
2.4
1.05
41
11
4.9
2.8
1.15

× 10-4kg･m2

0.14
0.14
0.14
0.14
0.14
0.28
0.28
0.28
0.28
0.28
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

34

3. 開発品の特長

力電流で同等のトルクが得られる。

3.1 高トルク度上昇値の比較を示す。従来品にトルクを合わせた場合，開発開発品は従来品に対して，使用速度領域のトルクを約 40%

品は入力電流を 27% 低減することができ，その結果，モータのアップした。図 3 に開発品と従来品の回転速度−トルク特性比

温度上昇値は 48% 低減する。装置の発熱を抑制し，省エネル較を示す。ステッピングモータは固定子と回転子の空隙がとてギー化に貢献できる。

図 4 に一例として SM2562C30B41 の入力電流とモータの温も狭く，空隙の磁束量がトルクに大きく影響する。そのため，開発品では残留磁束密度の高いマグネットを採用し，固定子や回100%転子など部品の加工精度を向上するとともに，組立の工程や設-27%

備を工夫した。加工精度とモータの組立精度を向上することで，

73%

従来品

100%
-48%

従来の生産性や品質を維持しつつ空隙長を 28% 短縮した。空隙

開発品

52%

の磁束量を増加する設計とし，高速域も含めてトルクをアップしたことにより，お客さま装置の高速化に貢献できる。
1.6
分割数 : フルステップ
電源電圧 : DC24V

入力電流

トルク
［N・m］

1.2

温度上昇値

図 4 入力電流と温度上昇値の比較（SM2562C30B41）

開発品

0.8

3.4 カスタマイズ性と豊富なオプション

開発品は従来品同様にカスタマイズしやすい設計形態にし0.4た。軸形状変更やブラケットへのタップ穴の追加など，お客さ

従来品

0

0

500

0

2

1000

1500
2000
回転速度［min-1］

2500

3000

4

8

10

6
パルスレイト［kpulse/s］

図 3 回転速度−トルク特性比較（SM2562C30B41）

まのご要望に合わせてカスタマイズが可能である。また，オプションを充実させ，ギヤ付やエンコーダ付などのオプションを標準でラインアップした。表 3 にオプションのラインアップを示す。ギヤ付モデルは低バックラッシュギヤを減速比違いで 6
種類，ハーモニックギヤは 2 種類ラインアップした。エンコーダ
付も分割数違いで 3 種類，その他にも電磁ブレーキ付をライン

3.2 低騒音アップした。お客さま装置に最適なカスタマイズが簡単にでき

3dB 低減した。これは音響エネルギーを半減したことに相当す

高い装置設計ができる。

開発品は従来品と比較して，使用速度領域の騒音レベルをるとともに，お客さまは，豊富なオプションを使って，自由度のる。ステッピングモータは医療機器に採用されることも多く，
表 3 オプションのラインアップ

医療従事者や患者に近いところで装置が使用される。そのため，
低騒音であることが望ましい。低騒音化を達成するため，以下の工夫をおこなった。
（1）ステータコアの高剛性化

低バックラッシュギヤ

ステータコアの構造解析をおこない，ステータ構造の剛性がアップするようバックヨークやポールの形状を決定した。

ハーモニックギヤ（2）モータの高剛性化
ブラケットとステータとの嵌合部を組み立てやすさと高剛性が両立するように工夫した。締め代と嵌合長さの最適化を図っ

エンコーダ

た。
このように，ステータ構造およびモータの高剛性化を図ることで，振動固有値を最適に配分し騒音低減を実現した。

3.3 モータ効率向上による省エネルギー化

開発品は従来品と比較して，効率を約 3% 向上した。巻線のス

ロット内占積率を向上して銅損を低減し，さらに，コアの最適設計により鉄損を低減することで全損失を低減した。これらの損失低減と先に述べた高トルク化により，従来品よりも少ない入35

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

電磁ブレーキ減速比

1:3.6，1:7.2，
1:10，1:20，
1:30，1:36

バックラッシュ0.55 度以下

減速比1:50，1:100

基本分割数1000，2000，
4000P/R

チャンネル数

3CH

出力方式

ラインドライバ

電源電圧

DC5V ± 5%

電源電圧

DC24V ± 5%

静摩擦トルク

0.8N・m 以上

SANMOTION F シリーズ 2 相 56 角 1.8 °ステッピングモータの開発

4. むすび本 稿 で は，
「SANMOTION F 2 相 56 角 1.8˚ ス テ ッ ピ ン グ
モータ」のラインアップと仕様諸元および特長を紹介した。
本開発品は，従来品に対してトルクを約 40% アップするとと

執筆者

依田 昌悟
サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

もに，騒音を 3dB 低減，効率を約 3% 向上した。コネクタタイプにしたことで，ハーネスのカスタマイズに対してモータの共通

中武 耕二

化ができる。従来品との取り付け互換，サイズ互換を保つこと

サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

で，従来品との置き換えも容易である。また，オプションのライ
ンアップも充実した。
新しいステッピングモータは，使いやすくて，お客さま装置の新しい価値づくりに貢献できる製品である。今後も，ステッピ
ングモータのさらなる性能向上や機能向上を目指し，より多く

依田 泰志
サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

のお客さまに喜ばれる製品を開発していく所存である。
関 貴祥
文献（1）中武 耕二ほか 6 名：SANMOTION F シリーズ 2 相 42 角 1.8˚ ステッピ

サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

ングモータの開発

SANYODENKI Technical Report No.45, pp.30-33（2018.05）

松尾 亮
サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

山添 史晴
サーボシステム事業部 設計第一部
ステッピングモータの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

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SANYO DENKI Technical Report No.52 November 2021

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November2021

発行

山洋電気株式会社〒170-8451 東京都豊島区南大塚 3-33-1
電話（03）5927 1020

発行者

児玉 展全

編集委員会

馬場 俊彦
（委員長）
小野寺 悟（副委員長）
小林 孝至（委員兼事務局）
塚田 志保（委員兼事務局）
由井 里紗（委員兼事務局）
丸山 晴久
大野 耕嗣
西澤 博文
石田 誠
倉石 大悟
押森 卓男
吉池 仁志
成瀬 理恵子発行日2021 年 11 月 15 日（年 2 回発行）

©2021 SANYO DENKI CO., LTD. Printed in Japan

https://www.sanyodenki.co.jp/

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