特集2019年の技術成果

1968
Head Office and Tokyo Works49

May 2020

COLUMN
表紙：

本社，
東京工場
1968年

東京オリンピックが開催された1964年，当社では創業者山本秀雄が会長に就任し，山本浩が第二代社長を継ぎ，経営陣を刷新しました。この役員人事は，新旧世代の交代を図ったものであり，そこには今後の発展に賭ける当社の並々ならぬ決意が秘められていました。
その後，当社の小型回転機分野を飛躍的に押し上げる役割を果たした薄型冷却ファン「サンエース」の登場や，米国IBM社
から，同社の電子計算機および周辺機器用として小角度ステッピングモータの大口受注を獲得するなど「世界の技術水準より一歩先んじる山洋電気」として，新しい時代に向かって力強く躍進していきました。
東京工場では，これら一般小型回転機を生産し当社の発展を支えてきました。

49
May 2020

SANYO DENKI TECHNICAL REPORT
C

O

N

T

E

お客さまに寄り添ったものづくり

N

T

S

執行役員

成瀬 素一郎1

特集：2019 年の技術成果

3■ クーリングシステム事業部

2019 年の技術成果 渡辺 道徳 .............................................................................................................. 3
防油ファン「San Ace 40WF」「San Ace 60WF」「San Ace 80WF」「San Ace 92WF」 柳沢 篤史 ほか ................................................................... 6

ø70 × 20mm 厚 遠心ファン「San Ace C70」9TD タイプ 上野 宏治 ほか ................................ 13■ パワーシステム事業部

2019 年の技術成果 塩川 直彦 ............................................................................................................. 17
小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」のラインアップ拡充

村井 丈夫

ほか

.................... 20

Modbus 機能を搭載した「LAN インタフェースカード」の開発 吉沢 勝浩 ほか ........................ 26■ サーボシステム事業部

2019 年の技術成果 成沢 康敬 ............................................................................................................. 33「SANMOTION 20mm 幅小型シリンダタイプ
リニアサーボモータ」の開発

唐 玉琪

ほか

......................................................................................... 36「SANMOTION R 3E Model」位置決め機能内蔵サーボアンプの開発

伊藤 直弘

ほか

........... 40

日本電機工業会 技術功績者表彰推薦者 2020 年度／第 69 回

45

主な特許

46

社内表彰 発明大賞（優秀賞）（2019 年 5 月表彰）

47

社内表彰 モノつくり大賞（優秀賞）（2019 年 5 月表彰）48

社外発表 一般技術誌（2019 年 1 月〜 12 月）

48

社外発表 技術論文（2019 年 1 月〜 12 月）

48

お客さまに寄り添ったものづくり
執行役員

成瀬 素一郎 Motoichiro Naruse

2016 年 4 月にスタートした山洋電気グループの第 8 次中期経営計画
は，5 か年計画の最終年度を迎えます。
第 8 次中期経営計画の重要な取り組みのひとつに「品質・性能・信頼性において，『世界一の製品』を絶え間なく開発し続けること」があります。
単に製品開発に取り組むのではなく「絶え間なく開発し続けること」
としています。この取り組みを実現するために，設計環境（人・設備）の充実，研究開発費の確保も重要ですが，当社グループは，「お客さまに寄り添い，お客さまの声を聞くこと」に重点をおいています。
また，原材料・部材を供給いただいている協力会社，取引会社さまに寄り添い，その声を聞くことも重要視しています。双方の工場見学会，技術交流会などを通して，原材料・部材の最新技術の情報を入手し，製品開発にタイムリーに生かせる関係づくりに取り組んでいます。
さらに，「世界一の製品」を提供するために，販売台数を重視した製品
開発ではなく，品質・性能・信頼性において，「質」を最重視する製品開発を進めています。
「質」を最重視した開発方針は，さまざまな市場において当社製品の差別化につながっています。
本号では，「2019 年の技術成果」として，2019 年にリリースした主な新製品と技術を紹介します。
クーリングシステム製品，パワーシステム製品およびサーボシステム
製品ともに，お客さまに寄り添ったものづくりの成果を盛り込んだ内容になっています。

1

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

「San Ace コントローラ」は，IoT の普及により，インターネット経由
で当社のファンを遠隔監視・予防保全したいというお客さまの声を実現しています。ファンの自動制御機能によって回転速度の過剰な上昇を抑制できるため，お客さまの装置の低騒音化，省エネルギーの実現にも貢献します。
近年多発している台風・地震などの災害により，通信基地局や防災用の遠隔監視装置通信など，屋外通信機器向けのバックアップの需要が増えています。リチウムイオン電池を搭載した無停電電源装置「SANUPS

N11B-Li」は，屋外で使用するため，使用温度範囲が広く，バッテリ交
換不要にしたいというお客さまの声を実現しています。
「SANMOTION K」シリーズは，60 年以上の「ものづくり」の歴史を持つ DC サーボモータの新製品です。まさに，「絶え間なく開発し続けること」を実践している製品です。近年では，精密測定機器，医療機器に多くご使用いただいています。これらの用途では，測定精度向上のために，
サーボモータには速度変動と温度上昇の低減が求められています。なおかつ，装置の設置環境は静寂ならびに，人の近くであるため，低騒音なサーボモータが必要です。このようなお客さまの声に寄り添った製品になっています。
市場環境に目を向けますと，AI，IoT，5G 通信，省力化，防災など，
これらのキーワードに代表されるように市場環境の変化は激しく，そのスピードも加速しています。そして，その変化の広がりはグローバルに展開しています。このような変化を得意にして，お客さまの価値創造に貢献するために，山洋電気グループは，「お客さまに寄り添ったものづくり」をこれからも絶え間なく続けてまいります。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 20202

特集：2019 年の技術成果

クーリングシステム事業部
渡辺 道徳
Michinori Watanabe

次世代ネットワーク 5G 通信システムの安定動作を確保するため，容易にファ能を持つコンパクトなファンが求められへの移行が進みつつある昨今，インターンの遠隔制御・監視ができる IoT 製品がている。

ネットはわれわれの生活や社会インフラ求められている。

当社はこのような市場からの要求にを支える非常に重要な基盤であり，これまた，屋外設置される通信装置やデジ

応 え る べ く，業 界 初 と な る IoT 製 品 やまでの生活様式や企業活動を大きく変え

タルサイネージでは，高性能化・高密度業界トップの高性能と高信頼性を有するる原動力となっている。

実装化により，高風量・高静圧な特性とファンを開発・製品化した。

そのようななか，インターネット経由

高い環境性能をあわせ持ったファンがで遠隔制御と監視を可能とした IoT 機能

求 め ら れ て い る。産 業 用 設 備 や 薄 型 の搭載の装置が社会に普及しており，装置

装置・機器においては，より高い冷却性

以下に 2019 年に開発した製品の概要を紹介する。

■ IoT 対応ファンコントローラ•「San Ace コントローラ」
ファンの遠隔操作および状態を監視す

これらの要求に応えるため，当社では，ることで装置の予防保全につなげること

業界に先駆け，ネットワーク環境に接続でや，低騒音，省エネルギー化のために，おき，かつ外部端末から遠隔操作・状態監視

客さまの装置の稼働状況に応じて，ファンができる IoT 対応のファンコントローラの回転速度を制御する製品が求められて「San Ace コントローラ」を開発・製品化

いる。

した。

■ 防水遠心ファン

DC ファン• ø150 × 35mm 厚「San Ace 150W」9W2T タイプ

EV 用急速充電器や通信キャビネット，

このような市場の要求に応えるため，

デジタルサイネージなどの市場では装置業界トップ（注 1）の高風量・高静圧を有すを屋外に設置するケースが多くなり，よりる ø150 × 35mm 厚 サ イ ズ の「San Ace

高い防水性能を持った遠心ファンが求め150W」9W2T タイプを開発・製品化した。

られている。
注 1 2019 年 3 月 12 日現在。産業用防水遠心ファンとして。同サイズの場合。当社調べ。

3

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

■ 防水ブロア

DC ファン• 97 × 33mm 厚「San Ace 97W」9W1B タイプ
近年，バッテリパック，換気システム，

このような市場の要求に応えるため，保業務用厨房機器，デジタルサイネージと

護等級 IP68 対応で同サイズ防水ブロアといった市場で，高静圧領域で使用できるブ

しては業界トップ（注 2）の高風量，高静圧をロアの需要が増えている。これらの装置有する「San Ace 97W」9W1B タイプを開は屋外など，厳しい環境のなかで使用され発・製品化した。

ることも多い。
注 2 2019 年 3 月 26 日現在。防水ブロアとして。同サイズの場合。当社調べ。

■ 防油ファン

DC ファン• □ 40 × 20mm 厚「San Ace 40WF」9WFA タイプ• □ 60 × 20mm 厚「San Ace 60WF」9WFA タイプ• □ 80 × 20mm 厚「San Ace 80WF」9WFA タイプ• □ 92 × 32mm 厚「San Ace 92WF」9WFA タイプ• □ 92 × 25mm 厚「San Ace 92WF」9WFA タイプ
防油ファンが主に採用されているサーれている。またこれらの用途では 40mm

プ（注 3）の高風量，高静圧を有する 5 機種のボアンプ／コントローラは高機能化が進

角〜 92mm 角ファンが採用されることが防油ファン 9WFA タイプを開発・製品化

み，搭載される防油性能を有したファンに

多い。

した。

は従来と比べ，より高い冷却性能が求めら

このような要求に応えるため，業界トッ

注 3 製品の発売時点。防油ファンとして。同サイズの場合。当社調べ。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 20204

特集：2019 年の技術成果■ 遠心ファン

DC ファン• ø70 × 20mm 厚「San Ace C70」9TD タイプ
グラフィックカードなどの装置に組み求められている。

込まれる小型・薄型の機器では，高性能

このような市場の要求に応えるため，業化にともない高い冷却性能が求められて界トップ（注 4）の高風量，高静圧を有するいる。

ø70 × 20mm 厚サイズの「San Ace C70」

また限られた装置内のスペースを有効

9TD タイプを開発・製品化した。

活用するため，コンパクトな遠心ファンが注 4 2019 年 10 月 29 日現在。産業用遠心ファンとして。同サイズの場合。当社調べ。

執筆者

渡辺 道徳
クーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの設計・開発に従事。

5

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

新製品紹介防油ファン「San Ace 60WF」「San Ace 40WF」「San Ace 92WF」「San Ace 80WF」
柳沢 篤史

高桑 宗仙

御供 重一

皆瀬 尊

Atsushi Yanagisawa

Munenori Takakuwa

Shigekazu Mitomo

Takashi Kaise

竹内 清二

山崎 嘉久

奥田 裕介

翠川 達也

Seiji Takeuchi

Yoshihisa Yamazaki

Yusuke Okuda

Tatsuya Midorikawa

長塚 幸弘

小澄 直也

犬飼 将弘

クオン ヒュクジュン

Yukihiro Nagatsuka

Naoya Ozumi

Masahiro Inukai

Kwon Hyukjun

1. まえがき2. 開発品の特長

工作機械や産業ロボットの制御にはサーボアンプやコント

図 1 〜 4 に開発品の外観を示す。開発品「San Ace 40WF」

ローラなどが使われ，これら装置の冷却用にはファンが使用さ「San Ace 92WF」は，ファンサイズと取り付「San Ace 60WF」

れている。また，これら装置はオイルミストの雰囲気中に設置

け穴位置に従来品との互換性を保ちながら，高風量化・高静圧化されることが多く，こうした環境では信頼性の高い防油ファンを実現している。開発品「San Ace 80WF」は，80mm 角サイズが採用されている。近年では装置の高機能化にともない発熱量の防油ファンではこれまでにない薄型サイズの□ 80 × 20mm 厚が増加していることから，搭載される防油ファンの冷却性能のサイズで，高風量化・高静圧化を実現している。

向上が求められている。
この要求に応えるため，高性能防油ファン「San Ace 40WF」「San Ace 80WF」「San Ace 92WF」9WFA「San Ace 60WF」
タイプの 4 機種を開発し製品化した。本稿に製品の特長と性能を紹介する。

図 1 □ 40 × 20mm 厚「San Ace 40WF」
9WFA タイプ

図 2 □ 60 × 20mm 厚「San Ace 60WF」
9WFA タイプ

図 3 □ 80 × 20mm 厚「San Ace 80WF」
9WFA タイプ

図 4 □ 92 × 32mm 厚「San Ace 92WF」
9WFA タイプSANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

6

3. 開発品の概要

開発品の構造上の特徴を以下に示す。
（1）活電部へのコーティングの外観を図 5 に示す。耐油性に優れた材料で活電部（巻線，回路）をコーティングすることで保護

3.1 寸法諸元

開発品の寸法諸元を図 6 〜 9 に示す。
ファンの外径サイズ，取り付け寸法など，従来品と互換性をしている。
（2）羽根外周部とフレーム内周部のクリアランスを一般ファン保っている。

と比較して大きく確保し，オイルミストや塵埃の付着による

3.2 期待寿命影響を防いでいる。

開発品の周囲温度 60˚C における期待寿命（残存率 90%，定格

電圧連続運転，フリーエアー状態，常湿）は，40,000 時間である。

3.3 特性3.3.1 一般特性開発品の一般特性を表 1 に示す。防油ファンの採用が多い

ファクトリーオートメーション業界向けに，定格電圧は 24V を用意した。

3.3.2 風量−静圧特性

図 10 〜 13 の開発品の風量−静圧特性例は，定格電圧と使用電

図 5 活電部のコーティング

圧範囲上下限を示している。

(4)

(4)

32±0.340±0.3+50300 032±0.3

回転方向

ROTATING DIRECTION

40±0.320±0.54-ø3.5±0.3(10)AIRFLOW DIRECTION
風吹出方向

図 6 「San Ace 40WF」寸法緒元 （単位：mm）

(4)

+50
300 0

(10)

AIRFLOW DIRECTION
風吹出方向

図 7 「San Ace 60WF」寸法緒元 （単位：mm）

7

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

60±0.550±0.350±0.3

回転方向

ROTATING DIRECTION(4)60±0.520±0.54-ø4.5±0.3

防油ファン「San Ace 40WF」「San Ace 60WF」「San Ace 80WF」「San Ace 92WF」

4-ø4.5±0.3

20±0.580±0.571.5±0.3(4)71.5±0.3
80±0.5

回転方向

ROTATING DIRECTION

(4)

+50
300 0

(10)
AIRFLOW DIRECTION
風吹出方向

図 8 「San Ace 80WF」寸法緒元 （単位：mm）

4-ø4.5±0.3

32±0.5(4)92±0.582.5±0.3(4)82.5±0.3

回転方向

(10)

92±0.5ROTATING DIRECTION

+30
300 0

AIRFLOW DIRECTION
風吹出方向

図 9 「San Ace 92WF」寸法緒元 （単位：mm）

表 1 開発品の一般特性
音圧
レベル

定格
電圧

使用
電圧範囲

定格
電流

定格
入力

定格
回転速度

[V]

[V]

[A]

[W]

[min ]

9WFA0424G6001

20.4 〜 27.6

0.11

2.6

17,000

0.31

10.9

170

0.68

48

9WFA0624G6001

15 〜 27.6

0.16

3.8

7,700

0.79

27.9

158

0.63

48

15 〜 27.6

0.15

3.6

6,000

1.44

50.8

105

0.42

48

12 〜 27.6

0.58

13.9

9,600

3.1

109.5

380

1.53

63

型番

9WFA0824G6001
9WFA0924G2001

24

-1

最大風量
3

[m /min] [CFM]

最大静圧

[Pa]

[inchH O] [dB(A)]
2

使用
温度範囲

[˚C]
− 20
〜
＋ 70

期待寿命

[h]

40000/60˚C（70000/40˚C）※ 周囲温度 40˚C の場合の期待寿命は参考値です。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 20208

（inchH2O）（Pa）（inchH2O）（Pa）

0.8

200

140

0.5

0.7

120

160
0.6

0.4

80

24V

0.4

0.3
15V

20.4V
0.3

100
24V

120

静圧

静圧

0.5

27.6V

27.6V

60

80
0.2

40
0.2
40

0.1

0.1

0

0.05

0
0

1

2

0.1
3

4

0.15
5

0.2
6

7

0.25
8

9

0.3

0.35（m3/min）

0

10 11 12 （CFM）

20

0
0

0.2

0.4

0.6

10

0.8

20

30

風量

1.8

450

180

1.6

400

1.4

350

1.2

300

1.0

250

160
140

0.3

27.6V

24V

100
80

15V

0.2
40

0

20

0
0

0.2

0.4
10

0.6
風量

20

0.8

1.0（m3/min）30

図 11 「San Ace 60WF」風量−静圧特性例

9

（CFM）

24V

120

60

0.1

50

40

27.6V

12V

静圧

静圧

0.4

1.6（m3/min）（inchH2O）（Pa）

200

0.6

0.5

1.4

図 12 「San Ace 80WF」風量−静圧特性例（inchH2O）（Pa）

0.7

1.2

風量

図 10 「San Ace 40WF」風量−静圧特性例

0.8

1.0

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

（CFM）

0.8

200

0.6

150

0.4

100

0.2

50

0

0

0.5

0

20

1.0
40

1.5

2.0
60

風量

2.5
80

3.0
100

3.5（m3/min）
120 （CFM）

図 13 「San Ace 92WF」風量−静圧特性例

防油ファン「San Ace 40WF」「San Ace 60WF」「San Ace 80WF」「San Ace 92WF」

4. 開発品と従来品の比較
開発品と従来品との風量−静圧特性の比較を図 14 〜 17 に示す。開発品は従来品の特性と比べて最大風量，最大静圧ともに向上している。開発品「San Ace 80WF」においては従来の防油ファン□ 80 × 25mm 厚サイズより 5mm 薄い□ 80 × 20mm 厚サ
イズで，最大風量，最大静圧ともに向上している。

DC24V

180

DC24V

120

160
100
140

1.81倍

1.91倍
80

100

静圧[Pa]

静圧[Pa]

120

開発品

80

開発品

60

9WFA0824G6001（サイズ：80角20厚）

9WFA0424G6001

ファン厚5mm薄い

60

40

40
20
20

9WF0824S401

9WF0424H601
0

従来品

従来品

0

（サイズ：80角25厚）

1.19倍

0.1

0.2

0.3

0

0.4

0

0.5

1.2倍
1

1.5

2

風量[m3/min]

風量[m3/min]

図 16 「San Ace 80WF」風量−静圧特性例
開発品と従来品の比較

図 14 「San Ace 40WF」風量−静圧特性例
開発品と従来品の比較

DC24V

180

DC24V

400

160

1.49倍

350
1.37倍

140

300

120
100

静圧[Pa]

静圧[Pa]

250

開発品

9WFA0624G6001

80

開発品

200

9WFA0924G2001

150
60
100

40

従来品

20
0

9WF0924S201

従来品

50

9WF0624H601

1.11倍

1.14倍
0

0.2

0.4

0.6

0.8

風量[m3/min]

図 15 「San Ace 60WF」風量−静圧特性例
開発品と従来品の比較

1

0

0

1

2

3

4

風量[m3/min]

図 17 「San Ace 92WF」風量−静圧特性例
開発品と従来品の比較

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

10

100

5.0

静圧化を実現している。
開発品は高性能化を実現するために，羽根・フレームを新たに

従来品

90

4.5

9WF0824S401

開発し，従来品より高回転化させつつ消費電力を抑えるために

3.84W

80

高効率のモータと駆動方式を採用した。
以下に開発のポイントについて説明する。

70

4.1 羽根・フレーム

ムのスポーク形状，本数など，さまざまな組み合わせを実機評価とシミュレーションを繰り返して送風効率の優れる最適な形状を決定した。また，高回転化にともなう振動の増加を抑制する

60
静圧[Pa]

各開発品の羽根・フレームは，羽根の枚数，長さ，角度，フレー

25%低減

4.0

3.5

3.0
2.85W

50

2.5
開発品（最大風量合わせ）

9WFA0824G6001

40

2.0

消費電力[W]

開発品は防油性能を備えながらも，従来品を超える高風量・高ためフレームの強度を従来品より向上させた。
図 18 に例として「San Ace 80WF」の開発品と従来品の羽根・

30

1.5

20

1.0

フレームの形状比較を示す。

従来品

10

0

0.5

9WF0824S40100.5

風量[m3/min]

1

0.0
1.5

図 19 「San Ace 80WF」開発品と従来品の比較
風量−静圧特性および消費電力例

5. むすび本 稿 で は，高 性 能 防 油 フ ァ ン「San Ace 40WF」「San Ace

60WF」「San Ace 80WF」「San Ace 92WF」9WFA タイプの 4機種の特長と性能を紹介した。
開発品 4 機種は，当社従来品に対して高風量・高静圧を実現した。これにより，高機能化しているサーボアンプやコントロー
ラなど発熱が増えている機器の冷却に貢献できると考える。
開発品

従来品

図 18 「San Ace 80WF」開発品と従来品の形状比較

4.2 モータ・回路

開発品のモータは，ステータ形状などを見直して従来品より高効率のモータコアを採用し，回路部品も見直すことで，消費電力の低減と高回転化を実現した。
図 19 に例として「San Ace 80」の開発品と従来品の最大風量同等時における風量 - 静圧特性の消費電力の比較を示す。開発
品の回転速度を下げて，最大風量を同等にした風量−静圧特性の比較グラフであるが，従来品に比べて静圧は広範囲で上回っており，消費電力は全領域で低くなっている。

11

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

今後も，市場要求に応える製品や，お客さまの新しい価値に貢献できる製品の開発をおこない，お客さまとともに幸せと夢を実現できる製品を提供していく所存である。

防油ファン「San Ace 40WF」「San Ace 60WF」「San Ace 80WF」「San Ace 92WF」

執筆者

柳沢 篤史
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。

奥田 裕介
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。

高桑 宗仙

翠川 達也

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。

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。

御供 重一

長塚 幸弘

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。

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。

皆瀬 尊

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。

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。

竹内 清二

犬飼 将弘

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。

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。

山崎 嘉久

クオン ヒュクジュン

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。

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.49 May 2020

12

新製品紹介ø70 × 20mm 厚 遠心ファン「San Ace C70」9TD タイプ
上野 宏治

川島 高志

児玉 晶生

栗林 宏光

Koji Ueno

Takashi Kawashima

Masaki Kodama

Hiromitsu Kuribayashi

1. まえがき

図 1 に開発品の外観を示す。外形寸法は，外径 ø70mm，厚さ20mm である。

近年，装置の省スペース化・薄型化が進み，搭載されるファンに対しても小型化・薄型化の要求が増えている。
特にグラフィックカードなど，装置に組み込まれる小型・薄型の機器においては，機器の高性能化・高機能化にともない，より高い冷却性能を持つファンが求められている。
このような用途の冷却には遠心ファンが適しており，今までより小型かつ薄型で高性能な遠心ファンが必要である。
この要求に応えるため，これまで市場にはない小型・薄型サイズの ø70 × 20mm 厚遠心ファン「San Ace C70」9TD タイプ（以下，開発品という）を開発した。
本稿では，その開発品の特長と性能を紹介する。

2. 開発品の特長

図 1 ø70 × 20mm 厚 遠心ファン「San Ace C70」9TD タイプ

開発品の特長を以下に示す。

3. 開発品の概要（1） 新サイズ

3.1 寸法諸元（2） 高風量・高静圧

図 2 に開発品の寸法緒元を示す。羽根車の外径は ø70mm，フ（3） 低消費電力・低騒音

レームの底面から羽根車の天面までの厚さは 20mm である。フ
レーム底面にはファン固定用の M3 ネジ穴 3 箇所を備える。

20±1
±1
°

3

°

ø4
8±
0.

0
12

13.7±1

ULビニールチューブ
120

°
±1
°

ø56±1
ø70±1
8.5±0.5

（10）

ø56±1

＋30
300 0

3-M3（固定用ネジ穴）
34±1

風吹出方向

図 2 開発品の寸法諸元（単位：mm）

13

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

回転方向ø70 × 20mm 厚 遠心ファン「San Ace C70」9TD タイプ

3.2 特性3.2.1 一般特性

表 1 に開発品の一般特性を示す。定格電圧 12V，定格回転速度

9,200min-1，PWM コントロール機能付である。
表 1 開発品の一般特性

PWM

型番

定格 使用電圧
デューティ
電圧
範囲
サイクル※

[V]

9TD12P6G001

12

[V]

[%]

10.8

100

13.2

20

〜

音圧 使用温度レベル
範囲[dB（A）] [˚C]

定格
電流

定格
入力

定格
回転速度

[A]

[W]

[min ][m3/min] [CFM] [Pa] [inchH2O]

1.0

12

9,200

1.13

39.9 560

2.24

61

1.2

2,000

0.23

8.1

0.10

30

0.1

-1

最大風量

最大静圧

25

期待寿命

[h]

− 20
40,000/60˚C〜＋ 70 （70,000/40˚C）※ PWM デューティサイクル 0％時の回転速度は 0min-1※ 入力 PWM 周波数：25kHz※ 当社インレットノズル（型番：109-1106）装着時※ 周囲温度 40˚C の場合の期待寿命は参考値です。

図 3 に開発品とインレットノズル「109-1106」の取付例，図 4に取付寸法例を示す。遠心ファンの特性は，インレットノズル

3.2.2 風量−静圧特性

図 5 に 開 発 品 の 風 量 − 静 圧 特 性 例 を 示 す。定 格 電 圧 12V，装着時を条件としている。ファン固定には M3 ネジを 3 個，イン

PWM デューティサイクル 100%，50%，20% 時の条件で示し

レットノズルの固定には M4 ネジとナットを 4 セット使用する。

ている。

M3 ネジ

3.2.3 PWM コントロール機能

開発品は回転速度を外部から制御可能な PWM コントロール

機能を備えている。PWM デューティサイクルの違いによる風量−静圧特性例については図 5 を参照。
（inchH2O）（Pa）

2.5

2.0

DC12V

600

500
DUTY 100%

M4 ナット静圧

1.5

インレットノズル109-1106

M4 ネジ

400

300
1.0

DUTY 50%200

図 3 開発品とインレットノズルの取付例

0.5

インレットノズル0109-1106

DUTY 20%
100

0

0.2

（1）

0

10

0.4

0.6

0.8

20

30

1.0

1.2 （m3/min）
40

50（CFM）

風量

（24）

（3）

図 5 開発品の風量−静圧特性例

3.2.4 期待寿命

開発品の周囲温度 60˚C における期待寿命（残存率 90%，定格

図 4 開発品とインレットノズルの取付寸法例（単位：mm）

電圧連続運転，フリーエアー状態，常湿）は，40,000 時間である。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

14

4. 開発のポイント
開発品は，小型・薄型でありながら，高風量かつ高静圧を実現した。
以下に開発のポイントについて説明する。

4.1 小型・薄型化

ファンの小型・薄型化にともない，モータもコンパクトに設計する必要がある。しかし，モータの発熱とモータのトルクが課題となった。以下の対策を盛り込むことで，薄さ 20mm 厚を実現した。
（1） モータの発熱対策

図 7 流体シミュレーション例

放熱性に優れるアルミダイカストフレームを採用し，ロータの吸込み面に空気流入孔を設けた冷却構造による自己冷却とあわせて，発熱による温度上昇を抑えた。
図 6 に開発品の冷却構造を示す。

5. 開発品と従来機種の比較
開発品と，遠心ファン同様の羽根車構造を持つ類似サイズ 76

空気流入孔（8 箇所）

× 20mm 厚ブロア（以下，従来品という）との風量−静圧特性の比較を図 8 に示す。
開発品は従来品に比べ，最大風量は 3.9 倍，最大静圧は 1.9 倍に向上した。
DC12V

600

500
開発品

9TD12P6G001

400

図 6 開発品の冷却構造（2） モータのトルク対策

1.9倍

300

200

モータ径を大きくすることでモータのトルクを向上することができる。しかし，羽根に対するモータ径の割合が大きくなることで流路が狭くなり，風量−静圧特性が低下してしまう。そのため，風量−静圧特性が極力低下しないモータ径サイズとし，新規回路設計にてモータ

従来品
9BＤ12SC6-1

100
3.9倍
0
0

0.2

の高効率化を図ることで，必要なモータのトルクを確保した。

4.2 羽根・インレットノズル設計

必要なトルクを有したモータサイズと，最大限の流路を確保しながら，その中で最適な羽根形状になるよう流体シミュレー
ション技術を活用し最適化を図った。図 7 に流体シミュレー
ション例を示す。
また，開発品には図 3 で示す専用インレットノズルを用意した。形状と図 4 に示す取付位置も最適化したことで，高風量・高静圧を達成するとともに，低騒音や低消費電力化を実現した。

0.4

0.6

0.8

1

1.2

風量 [m3/min]

図 8 開発品と従来品の風量−静圧特性比較

6. むすび
本稿では，ø70 × 20mm 厚遠心ファン「San Ace C70」9TD タ
イプの特長と性能の一部を紹介した。
開発品は , モータの高効率化，および構造の最適化により，小型かつ薄型で高い冷却性能を実現した。
市場では，装置の小型化・薄型化はさらに進んでいくことが予想される。それにともない，装置内の部品設置スペースは限ら

15

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

ø70 × 20mm 厚 遠心ファン「San Ace C70」9TD タイプ

れ，高密度化により通風路の確保は難しくなっていく。
開発品は当社の遠心ファンシリーズの中で最もコンパクトであり，特長である高風量や高静圧は，お客さまの課題に大きく貢献できると考える。
今後も，多様化していく市場に先駆けて，お客さまの価値を創造する製品を開発する所存である。

執筆者

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。

児玉 晶生
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。

栗林 宏光
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.49 May 202016

特集：2019 年の技術成果

パワーシステム事業部
塩川 直彦
Naohiko Shiokawa

2019 年は IoT や AI を活用したスマー
ト工場の実用例が現れた。スマート工場

ライフラインが被害を受け，市民生活やデルの拡充を進めている，リチウムイオ

企業活動に大きな影響が出た。

ン電池搭載の UPS「SANUPS N11B-Li」

は，IoT 機器や ICT 技術を活用してデータ

パワーシステム事業部が供給する電源を収集し，これらデータの分析をおこなう

装置およびその関連製品は，工場やライことで，エネルギー消費量や生産性を従

フラインを支える無停電電源装置（以下再生可能エネルギー関連製品では，風来から大幅に改善した工場である。今後

UPS）や非常用電源，地球温暖化の防止に

力発電・水力発電用パワーコンディショの普及が予想される 5G 通信や AI 技術の貢献する再生可能エネルギー発電システ

ナ「SANUPS W73A」に，停電時にも使（注 1）

進歩，さらに世界各国が推進する施策

ム用のパワーコンディショナ，およびネッ用できる「連系自立タイプ」をラインアッもあり，2030 年代には，製造業や物流業

トワーク関連製品である。工場の生産やプに追加した。

に革新的な変化をもたらすとされている。

ライフラインの維持に欠かせない製品と

ま た，ネ ッ ト ワ ー ク 関 連 製 品 で は，

一方，2019 年は気候変動の不安が，以して，多くのユーザから期待されている。

前 か ら 明 ら か に 増 し た 年 で あ る。過 去2019 年にパワーシステム事業部が市場投Modbus（注 4）TCP/RTU 通信機能を搭載
した「SANUPS LAN インタフェースカー

5 年間の世界の平均気温が観測史上最も暑くなり（注 2），2100 年の海水面の上昇値

入した新製品は次のとおりである。

ド」を開発した。

の予測は従来の予測値から大幅に増加し高 信 頼 の 並 列 冗 長 構 成 UPS「SANUPS。国内では，多数の大型台風により

A11M」を開発した。また，当社が近年モ

た

（注 3）

と「SANUPS A11K-Li」に，そ れ ぞ れ ラ
インアップを追加した。

ま ず，UPS は，グ ロ ー バ ル に 使 え る，
本稿では，これらの概要を紹介する。

注 1 ドイツ政府の「Industry 4.0」
，米国 GE 社の「Industrial Internet」，中国政府の産業政策「中国製造 2025」や，国内では経産省が提唱する「Connected
Industries」などがある。
注 2 WMO（世界気象機関）の報告による。
https://public.wmo.int/en/media/press-release/wmo-seasonal-update-indicates-above-average-temperatures（2019.9.2）
注 3 IPCC（国連の気候変動に関する政府間パネル）の報告書による。
https://www.ipcc.ch/2019/09/25/srocc-press-release/（2019.9.25）
注 4 産業機器間でデータをやり取りするために，標準的に利用されている通信規定。

17

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

■ 常時インバータ給電方式 UPS「SANUPS A11M」を開発「SANUPS A11M」は，ユ ニ ッ ト を 複

図 1 に「SANUPS A11M」の 外 観 を

数台並列運転することで高信頼化や増容示す。

量化を簡単に実現できる，常時インバー「SANUPS A11M」は，動作温度範囲を「SANUPSタ 給 電 方 式 の UPS で あ る。

従来機種より広げ，− 10˚C 〜＋ 55˚C とし

A11M」は，ユニットごとに個別に制御た。さらに，入力の電圧範囲や周波数範囲する当社独自の並列運転制御技術によを従来機種よりワイドレンジ化し，電源がり，ユニット間の通信が異常となった場

不安定な地域でもバッテリ運転の回数を合でも停電時のバックアップ運転を含め抑えて，バッテリの損耗防止と安定した出て安定した動作ができる。出力の仕様は，力を両立できる。

単 相 2 線 式 100V 系・200V 系 を ラ イ ン「SANUPS A11M」は，搭載バッテリのアップし，1kVA のユニットを組み合わ削減と内部構造の簡易化により，従来機種せることで，最大 8kVA まで拡張できる。

より質量を 19kg から 15kg に削減し，大幅「SANUPS A11M」は，グローバルに使えな軽量化を達成した。

図 1 「SANUPS A11M」

る高信頼の UPS である。

■ リチウムイオン電池を搭載した常時インバータ給電方式 UPS「SANUPS A11K-Li」のラインアップを拡充
当社は 2017 年から，リチウムイオン電2019 年，当社は「SANUPS A11K-Li」

池（ 以 下，LiB）を 搭 載 し た UPS を 販 売シリーズに，バックアップ時間が 19 分のし て い る。
「SANUPS A11K-Li」は LiB

モデルをラインアップに追加した。出力を使用した屋内用の常時インバータ給電

容量は 1.5 kVA と 3 kVA を用意した。

「SANUPS A11K-Li」
方式 UPS である。
は，幅広い使用温度範囲，ワイドレンジ入（1.5kVA）
図 2 に「SANUPS A11K-Li」の外観を示す。

（1.5kVA）
図 2 「SANUPS A11K-Li」

力，高力率出力や省メンテナンス性などの特長より，データセンタや生産工場など高

なお，「SANUPS A11K-Li」は，本号のい信頼性が要求される用途で使用されて新製品紹介ページで性能，機能の詳細や特いる。

長を紹介する。

■ リチウムイオン電池を搭載した屋外型 UPS「SANUPS N11B-Li」のラインアップを拡充「SANUPS N11B-Li」は LiB を搭載し2019 年，当社は「SANUPS N11B-Li」

た屋外用の常時商用給電方式 UPS であシリーズに，国土交通省の国土強靭化基る。
「SANUPS N11B-Li」は，幅広い使用

本計画の案件に使用できる，バックアッ

温度範囲，高効率による省エネルギー性，

プ時間が 24 時間のモデルをラインアッ

屋外で使える利便性の特長より，通信基地

プ追加した。出力容量は 70W と 140W を局，交通信号機，コインパーキングなどの用 意 し た。図 3 に「SANUPS N11B-Li」

屋外用電源バックアップとして使用され（70W）の外観を示す。周囲温度− 20˚C のている。

環境で，70W の機器および 140W の機器
を 24 時間バックアップできる。

（70W）
図 3 「SANUPS N11B-Li」

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202018

特集：2019 年の技術成果■ 風力発電・水力発電システム用パワーコンディショナ「SANUPS W73A」連系自立タイプをラインアップ追加
当社は 2017 年に風力発電・水力発電シ

ることなく，部品追加，部品レイアウトのステム用として，系統連系専用パワーコ

変更および制御プログラムの変更により，

ンディショナ「SANUPS W73A」の販売

自立運転機能を実現した。出力電気方式を開始した。近年，非常時の電源確保の要は三相 3 線式の AC202V で，最大出力は求や離島などの無電化地域における独立

9.9kVA である。停電時の非常電源や離島電源の需要があり，2019 年，当社は国内などの無電化地域の独立用電源として電初（注 5）の自立運転機能を備えたパワーコン

力を供給することができる。

ディショナ「SANUPS W73A」連系自立「SANUPS W73A」は自立運転の起動タイプをラインアップに追加した。

方式や立ち上げ時間を選択することがで「SANUPS W73A」
連系自立タイ
図4にき，パワーコンディショナに接続する負荷

プの外観を示す。

を選ばず，モータなどの起動電流を抑えて「SANUPS W73A」連系自立タイプは，

自立運転することができる。

既存の系統連系タイプの外形寸法を変え

図 4 「SANUPS W73A」
連系自立タイプ

注 5 2019 年 3 月 27 日現在。三相の風力・水力発電システム用パワーコンディショナとして。当社調べ。

■ UPS のオプション製品「SANUPS LAN インタフェースカード」に
Modbus プロトコル通信機能を搭載
近年は工場などの生産現場においての双方のプロトコルが使用できる。また，

ICT 技術を用いて，生産機器を監視するこModbus マ ス タ，Modbus ス レ ー ブ 両 方とが一般的になってきている。2019 年，当の機能を持ち，両方の機能を同時に使用す「SANUPS
社は UPS のオプションである，ることができる。例えば，計測器から計測

LAN インタフェースカード」に，Modbus

値を取り込み，上位のマスタ装置へ計測器

通信機能を追加した。Modbus プロトコ

から取得した計測値情報と UPS の情報を

ルは，産業系の機器で広く利用されてい合わせて転送することができる。

る，業 界 標 準 の 通 信 規 格 で あ る。図 5 に「SANUPS LAN インタフェースカード」

な お，「SANUPS LAN イ ン タ フ ェ ーの外観を示す。

スカード」については，本号の新製品紹介「SANUPS LAN インタフェースカード」

ページで性能，機能の詳細や特長を紹介

は，「Modbus RTU」と「Modbus TCP」

する。

執筆者

塩川 直彦
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。

19

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

図 5 「SANUPS LAN
インタフェースカード」

新製品紹介小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」のラインアップ拡充
村井 丈夫

山岸 伸一郎

依田 英明

柳原 一哉

木村 博文

Takeo Murai

Shinichiro Yamagishi

Hideaki Yoda

Kazuya Yanagihara

Hirofumi Kimura

小澤 翔太

土屋 大佑

髙山 裕樹

髙橋 尚汰

Shota Ozawa

Daisuke Tsuchiya

Yuki Takayama

Shota Takahashi

1. まえがき

2. 新製品の主要緒元

一般的なサーバや小型の情報通信機器，FA 機器のバック

新たに「SANUPS A11K-Li」シリーズに，バックアップ時

アップには，バックアップ時間 10 分前後の無停電電源装置（以間 10 分前後の短時間バックアップモデル（以下，新製品（短時

下，UPS）が要求されることが多い。

間バックアップ））と し て 出 力 容 量 1kVA，1.5kVA，2kVA，

当社ではすでに，リチウムイオン電池（以下，LiB）を搭載

3kVA，5kVA と，バックアップ時間 19 分の出力容量 1.5kVA，し，30 分〜 400 分の長時間バックアップに対応した「SANUPS

3kVA（以下，新製品（ミドルバックアップ））をラインアップしA11K-Li」シリーズを販売しているが，長時間バックアップのた。表 1 に，ラインアップした新製品の主要諸元を示す。

ため電池容量の大きい LiB を採用しており，鉛蓄電池の 10 分
バックアップ品と比較するとサイズが大型である。そのため，「SANUPS A11K-Li」
図 1（1）〜（3）に新製品の外観を示す。
短時間バックアップモデルの 1kVA，3kVA，5kVA である。

長寿命・メンテナンスフリー，広い使用温度範囲を実現できる

LiB を搭載し，「SANUPS A11K」の鉛蓄電池シリーズと同サイ
ズの UPS の要求がある。
また，次世代の仮想化基盤として導入が広がっているハイパーコンバージドインフラ（HIC）のシステムでは，サーバをシャットダウンする時間が従来のサーバより長い。停電時に安全にシャットダウンするために，UPS には，バッテリの寿命時
でも 15 分以上のバックアップが要求される。

（1）1kVA

上記の要求を満足するため，以下 2 仕様の UPS の開発をおこなった。
・UPS の本体に小型の LiB を搭載することで，鉛蓄電池を採用した「SANUPS A11K」シリーズと同サイズかつ軽量化
し，バックアップ時間を 10 分前後とした短時間バックアッ
プモデル（2）3kVA

・バックアップ時間が 19 分と，次世代サーバに適したミドルバックアップ時間モデル
本稿では，はじめに新製品のラインアップおよび主要諸元と外観を示す。次に，新製品の特長と LiB 監視・保護動作の手法について説明する。
（3）5kVA

図 1 「SANUPS A11K-Li」シリーズ

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202020

表 1 「SANUPS A11K-Li」シリーズ新ラインアップの主要諸元
項目

単位

定格または特性

備考−

A11KL102

A11KL152

A11KL202

A11KL302

A11KL502

A11KL152（19 分）A11KL302（19 分）

定格出力容量

kVA/
kW

1/0.8

1.5/1.2

2/1.6

3/2.4

5/4

1.5/1.2

3/2.4

給電方式

−

方式

型名

常時インバータ給電

交流入力

冷却方式

−

強制空冷

INV 方式−

高周波 PWM 方式

相数・線数

−

単相 2 線

定格電圧V

100，110，120

電圧範囲

%

定格周波数

Hz

50 または 60

周波数範囲

%

定格周波数 ± 1，3，5，7

所要容量

kVA

力率

−

1.1 以下

1.5 以下商用同期形常時インバータ給電

出力電圧と同一定格電圧 ± 20 以内

負荷率が 70% 以上の場合

定格電圧 − 40，＋ 20 以内

負荷率が 70% 未満の場合
復帰電圧は− 20% 以上（注 1）

2.0 以下0.95 以上

3.0 以下周波数は自動判別（注 2）

5.3 以下0.97 以上−

単相 2 線

V

100，110，120

電圧整定精度%

定格電圧± 2 以内

定格周波数

Hz

50 または 60

周波数精度

%

定格周波数± 1，3，5，7 以内（初期値± 3）電圧波形歪率%3 以下／ 7 以下

交流出力

相数・線数
定格電圧

過渡
電圧
変動

負荷
急変時

%

停電・
復電時

%

入力電圧
急変時

%

応答時間

皮相電力／有効電力（変動範囲は出力周波数精度
選択と同一）

1.5 以下3.0 以下0.95 以上

0.97 以上

バッテリ回復充電時の最大容量
入力電圧歪率が1% 未満の場合
出荷時設定，電圧波形：正弦波
定格運転時
入力周波数と同一
周波数精度は設定変更可能（± 1，3，5，7%）バッテリ運転時は± 0.5% 以内（注 2）
線形負荷／整流器負荷・定格運転時

0 ⇔ 100% 変化，出力切換時
定格電圧± 5 以内

定格運転時
± 10% 変化以下

5 サイクル

負荷力率−0.8（遅れ）変動範囲 0.7（遅れ）〜 1.0

過電流保護

%

105 以上バイパス回路へ自動切換（注 2）

105 以上200ms

200/800

30 秒間／ 2 サイクル

過負荷
耐量

バッテリ

インバータ
バイパス

%

種類

−

バックアップ時間分

リチウムイオン電池（LiB）

13

8

41 以下
騒音

15
45 以下

11
46 以下

19

19

周囲温度 25˚C，定格出力時，
初期値

45 以下

46 以下

装置正面 1m，A 特性（周囲温度 40˚C 以下の場合）

51 以下

55 以下

装置正面 1m，A 特性（周囲温度 40˚C を超える場合）

dB
51 以下

使用環境

9

55 以下

周囲温度

˚C

− 20 〜＋ 55

相対湿度

%

10 〜 90（注 3）

結露なきこと

注 1 入力電圧低下検出値の設定が可変（設定変更可）の場合。固定の設定時は定格電圧± 20%。
注 2 交流入力周波数が，定格周波数の± 3%（1/3/5/7% 変更可）の範囲にあり，かつ交流入力電圧が定格電圧± 20% の範囲内にあるとき（入力電圧低下検出値の設定が可変かつ負荷率が 70% 未満の場合は− 40% 〜＋ 20%），インバータは交流入力と同期運転し，バイパス回路への無瞬断切換が可能となる。
なお，交流入力周波数が設定範囲を超えた場合はバッテリ運転になる。
注 3 バッテリの温度が 55˚C を超えた場合は充電を停止する。

21

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」のラインアップ拡充

3. 新製品の特長
3.1 保守性，経年劣化後の保持時間

バッテリモジュール（LiB）

インバータモジュール

鉛蓄電池を搭載した「SANUPS A11K」シリーズは，約 5 年ごとにバッテリ交換が必要であったが，LiB を採用することで約 10 年間バッテリ交換が不要となる。メンテナンスフリーとなり，保守の手間とバッテリ交換の費用を削減できる。
また，LiB は経年劣化にともなう容量低下が鉛蓄電池と比べて小さいため，寿命末期の保持時間を比較した場合，鉛蓄電池では，初期保持時間が約半分程度まで低下してしまうが，LiB では
初期保持時間から 10% 低下する程度なので，経年劣化による保持時間の変化が非常に小さい。

3.2 使用温度範囲

鉛蓄電池を搭載した「SANUPS A11K」シリーズの使用温度

範囲は− 10˚C 〜＋ 55˚C（バッテリ保護のため，＋ 40˚C 以上で充電は停止）。新製品では，使用温度範囲が− 20˚C 〜＋ 55˚C となり，極寒・酷暑の環境でも使用できる。

（1）新製品 「SANUPS A11K-Li」（1kVA）

バッテリモジュール（鉛蓄電池）

インバータモジュール

3.3 装置サイズ・質量

図2
（1）
に
「SANUPS A11K-Li（」1kVA），図 2（2）に「SANUPS

A11K」（1kVA）の内部イメージを示す。また，表 2 に新製品（短時間バックアップ）と従来品の体積・質量比較を示す。
新製品（短時間バックアップ）では，図 2（1）のように従来品と筐体サイズ・形状を変えずに，鉛蓄電池が収納されていたスペー
スに LiB を収納している。LiB は鉛蓄電池に比べ軽量であるため，表 2 に示すように新製品（短時間バックアップ）は，従来品と同サイズで，最大 44.8% 軽量化されている。
表 3 に新製品（ミドルバックアップ）と従来品の体積・質量比較を示す。新製品（ミドルバックアップ）は，表 3 に示すように従来品より小型かつ軽量化している。従来品でバックアップ時間（2）従来品 「SANUPS A11K」（1kVA）

図 2 新製品と従来品の内部

19 分を確保するには，増設バッテリユニットが必要となるため，
体積・質量およびラック搭載時は，占有スペースが大きくなる。
新製品（ミドルバックアップ）では，本体の奥行き寸法を延長する
ことにより，増設バッテリユニットなしで，必要なバッテリを搭載できるようにした。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

22

「SANUPS A11K」シリーズ体積・質量比較
表 2 短時間バックアップモデルの「SANUPS A11K-Li」シリーズ，
出力容量

1kVA
1.5kVA
2kVA
3kVA
5kVA

装置型番

バックアップ時間

A11KL102（新製品）

13 分（0.8kW/ 力率 0.8）

A11K102（従来品）

10 分（0.8kW/ 力率 0.8）

A11KL152（新製品）

8 分（1.2kW/ 力率 0.8）

A11K152（従来品）

10 分（1.2kW/ 力率 0.8）

A11KL202（新製品）

15 分（1.6kW/ 力率 0.8）

A11K202（従来品）

8 分（1.6kW/ 力率 0.8）

A11KL302（新製品）

9 分（2.4kW/ 力率 0.8）

A11K302（従来品）

8 分（2.4kW/ 力率 0.8）

A11KL502（新製品）

11 分（4kW/ 力率 0.8）

A11K502（従来品）

8 分（4kW/ 力率 0.8）

サイズ
（幅×奥行き×高さ）

435mm × 440mm × 86mm
435mm × 440mm × 86mm
435mm × 625mm × 86mm
435mm × 625mm × 131mm
435mm × 690mm × 175mm

体積比

質量

質量比

± 0%

17kg

− 22.7%

─

22kg

─

± 0%

18kg

− 37.9%

─

29kg

─

± 0%

27kg

− 32.5%

─

40kg

─

± 0%

32kg

− 44.8%

─

58kg

─

± 0%

49kg

− 38.7%

─

80kg

─

体積比

質量

質量比

− 35.9%27kg− 60.8%

─

69kg

─

− 10.9%47kg− 56.0%

─

108kg

─

表 3 バックアップ時間 19 分の「A11K-Li」シリーズ，「A11K」シリーズ体積・質量比較
出力容量

1.5kVA

3kVA

サイズ（幅×奥行き×高さ）

装置型番

バックアップ時間

A11KL152（新製品）

19 分（1.2kW/ 力率 0.8）

A11K152（従来品）

435mm × 488mm × 86mm
（注 1）
30 分（1.2kW/ 力率 0.8）435mm × 488mm × 86mm
（増設バッテリユニット）

A11KL302（新製品）

19 分（2.4kW/ 力率 0.8）

A11K302（従来品）

435mm × 625mm × 131mm（注 1）
30 分（2.4kW/ 力率 0.8）435mm × 625mm × 86mm

435mm × 625mm × 86mm

435mm × 690mm × 175mm（増設バッテリユニット）

注 1 周囲温度 25˚C で使用した場合，鉛蓄電池寿命時（5 年後）のバックアップ時間は 19 分。LiB は 5 年後もバックアップ時間 90% 以上維持する。

4. LiB を監視する手法
図 3 に新製品の回路系統図を示す。新製品は，主回路，制御回路，通信インタフェース回路，LiB，LiB の監視システムであるバッテリマネジメントシステム（以下，BMS）などで構成さ（1）BMS による保護

BMS でセル電圧，バッテリ電流およびセル温度を監視し，過充電，過電流，過温度を検出した時は，BMS が LiB を充電回路から切り離して保護する。
（2）UPS による保護れる。

UPS は，BMS の異常，BMS との通信異常時に充電を停止

4.1 LiB 監視回路構成

UPS は充電を停止する。セル温度が高くなった場合は，充し LiB を保護する。充電電圧，セル電圧が上昇した場合は，LiB 内には BMS が搭載されており，LiB の状態をマネジメントしている。UPS は，BMS と通信し，LiB の情報を得ている。これにより，BMS と UPS が LiB を監視し，それぞれ異常検出・保護をすることで安全性を高めている。

23

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

放電を停止する。

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」のラインアップ拡充

保守バイパス回路
バイパス回路交流出力（注1）
電子スイッチ
フィルタ

フィルタ

交流
入力

ヒューズ
インバータ

整流器

リレー

リレー

DC/DC

コンバータ

インバータ
モジュール

インタフェース

制御
ヒューズ

リレー

PC I/FCARD I/F

AUX.OUTPUT│REMOTE

ヒューズ

BMS

LAN I/F（注2）

充電回路
スイッチ

（オプション）

接点I/F（注2）（オプション）
バッテリ（LiB）

注 1 「SANUPS A11K-Li」2kVA・3kVA・5kVA は出力コンセント・端子台の両方から出力。
注 2 CARDI/F に接続（どちらか一方）

図 3 「SANUPS A11K-Li」（1kVA）の回路系統図

5. むすび
本稿では，LiB を搭載した「SANUPS A11K-Li」シリーズの新たなラインアップを紹介した。
今回開発した UPS は，従来の鉛蓄電池搭載 UPS と比較して，下記の特長がある。
①

バッテリ交換が不要となり，メンテナンスフリー。

②

使用温度範囲が広く，極寒・酷暑でも使用できる。

③

短時間バックアップモデルでは軽量化，バックアップ時

文献
柳原 一哉ほか：『小容量無停電電源装置「SANUPS A11K」シリーズの開発』

SANYODENKI Technical Report No.40（2015.11）
庄山 祐平ほか：『小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS

N11B-Li」シリーズの開発』
SANYODENKI Technical Report No.44（2017.11）

間 19 分のモデルでは小型・軽量化できる。
また，UPS と BMS が LiB を監視し，異常検出・保護動作するシステムを構築した。

UPS の社会的な重要性は高まり，今後も UPS の用途・設置環
境が多様化するにつれ，さまざまな仕様のラインアップを求められると考えられる。これら市場要求に応えるため，LiB を搭載した UPS のラインアップを拡充することで，お客さまに新たな価値を提供する製品を開発していく所存である。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202024

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」のラインアップ拡充

執筆者

村井 丈夫
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

山岸 伸一郎
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

依田 英明
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

柳原 一哉
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

木村 博文
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

小澤 翔太
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

土屋 大佑
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の機構設計に従事。

髙山 裕樹
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

髙橋 尚汰
パワーシステム事業部 設計部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

25

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

新製品紹介Modbus 機能を搭載した「LAN インタフェースカード」の開発
吉沢 勝浩

加藤 裕

水口 清志

Katsuhiro Yoshizawa

Yutaka Kato

Kiyoshi Mizuguchi

樋口 健二

原 有希

竹元 直樹

Kenji Higuchi

Yuki Hara

Naoki Takemoto

1. まえがき

図 1 に「Modbus TCP」プ ロ ト コ ル の み を 使 用 で き る 製 品「PRLANIF021A」の外観を示す。

昨今，工場内の生産現場においても IoT 化が進み，産業機器などの稼働状況や異常の有無などを遠隔監視することが一般的になっている。
このような環境のなかで産業機器などのバックアップ用として使用している無停電電源装置（以下，UPS）を，他の産業機器と同じ監視システムで一括監視したいという要求が増えてきた。
（ 以 下，
一 方 で，「SANUPS LAN イ ン タ フ ェ ー ス カ ー ド 」「LAN インタフェースカード」）は，UPS のオプション製品として開発され，多くのデータセンタ，サーバルームなどにおいて UPS の遠隔監視用，電源障害発生時のコンピュータの自動
シャットダウン用として広く利用されているが，仮想化サーバなどの普及にともない，従来よりも複雑なシャットダウン手順が必要な装置にも使用したいという要求が増えてきた。

図 1 「PRLANIF021A」

上記のような要求に応えるため，今回開発した「LAN インタ
フェースカード」では，以下の機能の追加，拡充をおこなった。

図 2 に「Modbus TCP」プロトコル，および「Modbus RTU」
プロトコルの両方を使用できる製品「PRLANIF023A」の外観

・産業系の環境内で利用できるよう，産業機器間の通信プロト

プロトコルを使用して通信できる装置を示す。
「Modbus RTU」

コルとして広く利用されている，Modbus プロトコルを追と接続する場合は，正面パネルの「EXT」ポートに通信ケーブル加した。

を接続して使用する。

・情報系の環境において，複雑な停止手順を必要とする仮想化
サーバなどの自動停止にも使用できるように機能の拡充をおこなった。
本稿では，今回開発をおこなった「LAN インタフェースカー
ド」（以下，新製品）の概要と特長について紹介する。

2. 新製品の概要
新製品は，従来からの機能を踏襲しながら，新たに Modbus
通信をおこなう機能を追加した。

Modbus 通信には，ネットワーク通信を使用する「Modbus
TCP」プロトコルと，シリアル通信を使用する「Modbus RTU」

図 2 「PRLANIF023A」

プロトコルがある。
新製品では，「Modbus TCP」プロトコルを使用できる製品

また，UPS に「LAN インタフェースカード」を実装した状態と，「Modbus TCP」，および「Modbus RTU」の両方のプロトコでの輸送を可能にした，基板まわり衝撃保護用カバーを付けた

ルを使用できる製品の 2 種類をラインアップした。

製品も新たにラインアップに加えた。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202026

図 3 に，保 護 用 カ バ ー 付 き の「Modbus TCP」プ ロ ト コ ル
および「Modbus RTU」プロトコルの両方を使用できる製品「PRLANIF024A」の外観を示す。

新製品は，Modbus マスタ通信，および Modbus スレーブ通
信両方の通信方式が利用できる。
図 4 に，Modbus の通信方式による接続イメージを示す。

Modbus マスタとして動作する PLC，Supervisory Control
And Data Acquisition（ 以 下，SCADA）な ど の 監 視 制 御 シ「LAN インタ
ステムがある環境内に UPS を設置する場合は，フェースカード」を Modbus スレーブ通信に設定する。Modbus
マスタ装置からは，UPS の動作状態確認や UPS の制御（バッテ
リテスト，UPS 停止，UPS 起動）をおこなうなど UPS の遠隔管理ができる。
また，Modbus スレーブ通信により接続できる電力計などの計測器や I/O ユニット装置を接続し，計測値や状態情報を取り込む場合は，「LAN インタフェースカード」を Modbus マスタ
通信に設定する。

Modbus に関する設定は，従来製品と同様に Web 管理ツール
図 3 「PRLANIF024A」

を使用し，おこなうことができる。
図 5 に，Web 管理ツールを使用し，Modbus の接続方法を設定する画面を示す。

3. 新製品の特長
3.1 Modbus マスタ／スレーブ機能

Modbus プロトコルは，マスタ／スレーブ方式であり，マスタ

側がスレーブ側に対して要求を発行し，スレーブ側はマスタ側からの要求に対する応答を返す通信方式となっている。

Modbusスレーブ機能

Modbusマスタ機能

Modbusマスタ（PLCや監視制御システム）

UPS

Modbusスレーブ情報

LAN

Modbus TCP

Modbus RTU
Modbus RTU/TCP

Modbus TCP

RS-485

変換できますUPSのバッテリ情報やアラーム情報など

Modbusスレーブ

UPS

図 4 Modbus 通信方式のイメージ

27

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

Modbus 機能を搭載した「LAN インタフェースカード」の開発

マスタ装置から，直接 UPS の動作情報の確認や UPS 制御が可能になり，生産ラインなどの管理・監視などへの応用が期待できる。
表 2 に，Modbus マスタ装置から取得できる UPS の情報，および UPS 制御の内容について示す。
表 2 取得情報および UPS 制御機能

取得できる
おもな情報

・UPS の状態情報
・UPS の計測値情報
・UPS の出力状態
・UPS のバッテリ情報
・UPS のプロファイル情報（シリアル番号，製品名称，定格容量など）
・LAN インタフェースカードのイベントログ（最新の 10 件まで）・アラーム発生状況
・LAN インタフェースカード接続装置情報
・計測値逸脱情報・Modbus スレーブ装置情報

UPS 制御機能・バッテリテスト（開始，中止）
・UPS 停止・UPS 起動・UPS リセット（UPS 停止→起動）

図 5 Modbus 基本設定画面

3.1.1 Modbus マスタ／スレーブの設定

新製品は，通信プロトコルごとにマスタ／スレーブの通信方式を選択できる。
「Modbus TCP」と「Modbus RTU」両方のプロトコルを使用できる新製品の場合は，「Modbus TCP」を※取得できる情報は UPS の機種により異なる。

スレーブ通信，「Modbus RTU」をマスタ通信にて使用するような通信方式が混在した形で動作させることもできる。ただし，「Modbus RTU」プロトコルをともにマスタ「Modbus TCP」

3.1.3 Modbus マスタ機能

新製品に I/O ユニット装置，計測器などの Modbus スレーブ

装置を接続する場合は，最大 16 点までの状態情報，計測値情報

通信するように動作させることはできない。
表 1 に，設定できる通信方式の組み合わせを示す。

を取り込める。
状態情報を取り込む場合は，信号の状態がオフからオンに変

表 1 設定できる通信方式の組み合わせ

Modbus TCP

Modbus RTU

マスタ

スレーブ

マスタ

1

○

−

2

−

○

1

○

−

無効

無効

2

−

○

無効

無効

3

無効

無効

○

−

4

無効

無効

−

○

5

○

−

−

○

6

−

○

○

−

7

−

○

−

○

製品種別／
組み合わせパターン

ModbusTCP 専用品

Modbus
TCP/RTU
搭載品化したとき，またはオンからオフに変化したときのどちらの状
スレーブ

態を異常扱いとするか設定できる。

Modbus 機器より計測値を取得する際は，その計測値は，小数点を含む値か，何桁までの値かなど，機器により異なっている。
新製品は，さまざまな機器からの計測値データを読み込めるよ
うに設定できる。また取得する計測値には，しきい値を設定でき，しきい値を逸脱したときには，ログへの記録，指定アドレス
へのメール通知をおこなうことができる。
図 6 に，計測値を取得する Modbus スレーブ装置の登録をおこなう画面例を示す。

（○：設定可，無効：機能を無効に設定した状態）

Modbus マスタ通信，スレーブ通信を混在して使用する場
合は，図 4 のように，Modbus マスタ接続として Modbus RTU
接続した Modbus スレーブの装置から情報を取得し，Modbus
スレーブ通信により，その情報を上位の Modbus マスタ装置へ送信することもできる。

3.1.2 Modbus スレーブ機能

新製品の Modbus スレーブ機能を有効にして使用すると，システム内にある Modbus マスタ装置から他の Modbus スレーブ
機器と同じように UPS を管理できる。

PLC，SCADA など，お客さまの生産設備を監視している Modbus

図 6 Modbus スレーブ装置登録画面例

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202028

Modbus スレーブ装置から取り込んだ状態情報，計測値情報
は，Web 管理ツールを使用し確認できる。
図 7 に，Modbus スレーブ装置から取得した状態値，計測値を表示する画面例を示す。

3.2.2 WS スクリプト機能へのコマンド追加

表 3 に，従来製品で WS スクリプト機能から利用できるコマンドから，サーバを停止する際に使用できるコマンドの一覧を示す。
仮想化基盤を停止する場合などでは，ストレージ機能を停止する操作をおこなう前に，ゲスト OS をすべて停止する必要がある。
従来製品では，ゲスト OS が停止しているかを確認するコマンドが用意されていないため，ゲスト OS 停止操作後，必ずゲス
ト OS の停止にかかる最大時間を sleep コマンドで待つ必要があった。そのため，待ち時間内の早々にゲスト OS が停止した場
合でも，必ず設定した時間を待ってからストレージ機能の停止をおこなうため，システム停止までに必要以上に時間がかかる場面がみられた。
表 3 従来製品で使用されるコマンド一覧
コマンド

図 7 Modbus スレーブ装置取得値表示画面例

3.2 シャットダウン機能の拡充

従来製品においても，WS スクリプト機能を使用することで，send

WS 側に送信する文字列（コマンド）を設定。
記述例： send=shutdown

wait

UPS 側で受信する文字列（プロンプトなど）を設定。
記述例： wait=login

sleep

次の処理までの待機時間を設定。単位：秒（s）
記述例： sleep=90

delay

スクリプトの開始を指定時間遅延。単位：秒（s）
記述例： delay=120

電源障害発生時，電源バックアップしているコンピュータを安全に停止できるようになっている。

説明

この機能は，サーバなどを停止するためのコマンドを「LAN
インタフェースカード」に登録しておくことで，停電発生時など
サーバの停止が必要になった場合に，サーバを遠隔操作するための SSH/Telnet プロトコルを利用し，サーバに遠隔ログイン
し，登録したコマンドを使いサーバ停止などをおこなうことができる。
従来のサーバ環境は，各サーバ，ストレージ，ネットワーク機
器などのインフラストラクチャは，それぞれ専用のハードウェ

ゲスト OS の停止，または起動待ち時間内であっても，指定した装置の停止，または起動状態の確認ができれば待ち時間を抜けて次の処理に進めることができる，wait_dev コマンド，

delay_dev コマンドを用意した。

アを使用していたが，近年は，サーバ内に複数 OS を集約し動作

また，仮想化基盤の管理者のなかには，管理者が作成したスクさせる仮想化サーバや，インフラストラクチャをソフトウェア

リプトファイルを使い，システムの停止，または起動をおこないの仮想化技術で実現するハイパーコンバージドインフラストラ

たいという要望もあった。

クチャ（以下，HCI）の利用が増えている。
新製品では，仮想化 OS や HCI などの仮想化基盤のシャットダウン機能の拡充をおこなった。

3.2.1 WS スクリプト機能の設定容量の拡張

仮想化基盤などを停止する場合，ゲスト OS の停止，ストレー

ジ機能の停止，管理コントローラの停止などいくつもの操作を決められた順番でおこなう必要がある。
従来製品では，WS スクリプト機能にコマンドなどを登録できる容量に制限があり，仮想化基盤を停止するための手順をすべて設定できない場合があった。
新製品では，登録できる容量を従来の 598 バイトから 10,238
バイトに拡張し，複雑な仮想化基盤を停止させる手順であっても余裕をもって設定できる。

29

表 4 に，今回 WS スクリプト機能に新たに追加したコマンドの一覧を示す。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

今回，ユーザが作成したシェルスクリプトの内容をコマンドと一緒に設定しておくと，そのシェルスクリプトの内容をサーバなどに送信し，サーバ側で直接実行できるようにした。

Modbus 機能を搭載した「LAN インタフェースカード」の開発

表 4 開発製品において追加したコマンド一覧
コマンド

説

明

記述例

wait_dev_on

起動状況を確認する装置名（装置アドレス）を指定し，全ての装置が起動状態になるまでスクリプト処理を待機する。

wait_dev_on=[
192.168.1.1
192.168.1.2]

wait_dev_off

停止状況を確認する装置名（装置アドレス）を指定し，全ての装置が停止状態になるまでスクリプト処理を待機する。

wait_dev_off=[
192.168.1.1
192.168.1.2]

delay_dev_on

装置登録されている装置名（装置アドレス）を指定し，全ての装置が起動状態になるまでスクリプトの開始を遅延する。

delay_dev_on=[
192.168.1.1
192.168.1.2]

delay_dev_off

装置登録されている装置名（装置アドレス）を指定し，全ての装置が停止状態になるまでスクリプトの開始を遅延する。

delay_dev_off=[
192.168.1.1
192.168.1.2]<begin_shell_script><end_shell_script>

ユーザ作成のシェルスクリプトを実行する。
"<begin_shell_script>" と "<end_shell_script>" の間にシェルスクリプトファイルの内容を記述すると，サーバ側にその内容を送信し実行する。

今回追加したコマンドを使用することにより，仮想化基盤な
どの複雑なシステムにおいても，UPS のバッテリバックアップ
時間内にシステムを停止させることができ，お客さまの要望に応えることができる。

<begin_shell_script>#!/bin/sh：：<end_shell_script>

4. 仕様
新 製 品 の 仕 様 を 表 5 に 示 す。
「P R L A N I F 0 2 1 A 」と「PRLANIF022A」が「Modbus TCP」のみ利用できる仕様で，「PRLANIF023A」と「PRLANIF024A」が「Modbus TCP，

3.3 UPS 計測値保存機能

Modbus RTU」両方利用できる仕様となっている。

「LAN インタフェースカード」は，UPS から約 10 秒間隔で計

測値情報を取得している。
「LAN イン
新製品では，取得した計測値情報を最大 7 日間分，タフェースカード」内に保存できるようにした。

UPS で異常が発生した際，保存している計測値情報を異常原因の解析用として利用できる。
この保存データはメール機能，FTP 機能を使い取得することができる。
また Modbus マスタ機能により，Modbus スレーブ装置から計測値を取得している場合も，UPS 計測値と同様に取得値を最
大 7 日分保存できる。この保存データもメール機能，FTP 機能を使い取得することができる。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202030

表 5 「LAN インタフェースカード」の仕様
項目
型番

規格または特性PRLANIF022A

PRLANIF021A（カバー付き品）

質量

80g

120g

消費電力

1.4W

150g

2.1W
転送速度：100Mbps ／ 10Mbps（自動認識）
転送方式（全二重／半二重）：自動（auto）
AUTO-MDIX 機能搭載

LAN 通信・コンピュータの自動シャットダウン（マルチプラットフォーム）
・電源冗長化コンピュータのシャットダウン
・復電時のコンピュータ自動起動
・スケジュール運転
・UPS の状態表示（Web 管理ツール，Web 表示ツール，SSH または Telnet）
・SNMP エージェント（RFC1628，JEMA-MIB，山洋電気プライベート MIB）
・E-Mail 送信／受信・NTP（Network Time Protocol）
・設定値ダウンロード／アップロード
・テスト機能（スクリプト実行，E-Mail 送信，SNMP トラップ送信，シャットダウン）
・Syslog サーバへのイベント通知
・計測値逸脱監視（UPS 内部情報，Modbus 計測値）
・統計グラフ表示機能（UPS 内部情報）
・Modbus マスタ機能／スレーブ機能・Modbus TCP スレーブ機器の状態計測（最大 16 点）
・UPS ／ Modbus 計測値の収集データ保存

Modbus プロトコル

Modbus TCP

Modbus TCP，Modbus RTU

TCP/IP，UDP，DHCP，SNMP（v1，v2c，v3），HTTP，HTTPs，Telnet，SSH，FTP，FTPs，
SMTP（over SSL/TLS），POP3（over SSL/TLS），APOP，NTP

5. むすび以上，Modbus 通信機能を搭載した「LAN インタフェース
カード」の概要と特長を紹介した。
本製品の開発によって，新たに産業系のシステムで利用される UPS にこの「LAN インタフェースカード」を組み込むことにより，産業系のネットワークにおいても UPS を管理できるようになった。
今後，情報系のシステムだけでなく，産業系のシステムにおいても広く利用されることが期待される。
また今回の開発において，今後さらに普及していくと予測される仮想化基盤をシャットダウンできる機能を強化することができた。情報系のシステムにおいては，サーバの管理技術は，日進月歩である。
「LAN インタフェースカード」においても，技術革新に乗り遅れることなく，市場要求に応えられるよう迅速な製品開発をおこない，今後もお客さまが満足できる製品を提供していく所存である。

31

110g

温度：− 25˚C 〜 60˚C
湿度：0 〜 90%RH（結露なきこと）

動作環境

プロトコル

（カバー付き品）

105W × 125.5D × 23.5H

外形寸法

機能

PRLANIF024A

PRLANIF023A

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

Modbus 機能を搭載した「LAN インタフェースカード」の開発

執筆者

吉沢 勝浩
パワーシステム事業部 設計部
電源機器，電源管理システムの開発，設計に従事。

加藤 裕
パワーシステム事業部 設計部
電源機器，電源管理システムの開発，設計に従事。

水口 清志
パワーシステム事業部 設計部
電源機器，電源管理システムの開発，設計に従事。

樋口 健二
パワーシステム事業部 設計部
電源機器，電源管理システムの開発，設計に従事。

原 有希
パワーシステム事業部 設計部
電源機器，電源管理システムの開発，設計に従事。

竹元 直樹
パワーシステム事業部 設計部
電源機器，電源管理システムの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202032

特集：2019 年の技術成果

サーボシステム事業部
成沢 康敬
Yasutaka Narusawa

私たち山洋電気は，お客さまの機械装向上により，3 次元測定機などの精密測定に，位置決め機能内蔵タイプをラインアッ

置の性能と品質を高め，新たな価値を創

機器や，人の身近で使用される医療機器プした。本製品は，最大 254 ポイントの造する新製品を開発し，社会に貢献していなどに最適な製品である。

位置決め制御，連続動作，簡易プログラム

る。ここでは，2019 年度に開発したサー

次に，小型シリンダリニアサーボモー

運転など自由度の高い位置決め機能を搭

ボシステム製品の特長や工夫した点を紹

タのシリーズに 20mm 幅の新製品をライ載している。専用の位置決めコントロー

介し，どのようにお客さまや社会への貢ンアップした。磁気回路と磁極に対するラを使用せずに，簡単に位置決め制御シ

献に結びついているか述べる。

コイル数のコンビネーションを最適化しステムが構築でき，機械・装置の小型化・

DC サーボモータ製品 1 件，シリンダリて大推力化を実現するとともに，可動部省配線化に貢献できる。PLC などの上位

ニアサーボモータ製品 1 件，そしてサーボを軽量化して，モータの最大加速度を従コントローラとのインタフェースとしてアンプ製品 1 件を取り上げる。

33

来品より 14% 向上した。潤滑油内蔵のリは，接点入出力仕様のパラレルタイプと，

まず，DC サーボモータ製品においてニアガイドを採用し，メンテンス性も向

シリアル通信タイプ（RS-485,Modbus-

は，「SANMOTION K シリーズ」を製品上している。これら加速性能とメンテナ

RTU）の 2 種類を開発し，お客さまのシス化した。本製品は，当社従来品に対してコンス性の向上により，半導体製造装置をテムに合わせ最適な製品が選択できる。

ギングトルクを大幅に低減するとともに，中心に機械装置の性能と高信頼性に貢献

損失を低減して温度上昇を抑えた。

できる新製品である。

さらに，ブラシや構造体を工夫して，低AC サ ー ボ ア ン プ 製 品 に お い て は，騒音化も実現した。これら性能・特性の「SANMOTION R 3E Model」シリーズ

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

以下に，各新製品の概要とその特長を紹介する。

■「SANMOTION K シリーズ」DC サーボモータ「SANMOTION K シリーズ」DC サーを実現し，銅損を低減した。ブラシ材質と以上のように，本製品は従来品と比較しボモータは，当社従来品に対してコギング

ブラシ本数を最適化することにより，従来て，コギングトルクの低減，低損失化，低トルクの低減，低損失化，低騒音化を実現

品と同等のブラシ寿命を維持しながら，ブ騒音化が図られている。これら優れた性した。従来品と同様の 4 種類のフランジ角

ラシと整流子の摩擦による機械損も低減能を有する本製品は，極低速域での速度安

サ イ ズ（42mm，54mm，76mm，88mm）した。42mm 角 60W モータでは，従来品定性が求められる 3 次元測定機や，人の近をラインアップしている。本製品の特長に対して損失を 31% 低減した。これによくで稼働する医療機器などに最適である。

を以下に示す。

り，フレームの温度上昇を 25% 低減し，モータ効率を約 10% 向上した。機械装置

1．コギングトルクの低減
トルク特性を維持しながら，コギングト

への温度の影響を少なくでき，省エネル
ギー化にも貢献できる。

ルクが最小となるように，マグネットと電定してコギングトルクが小さくなるよう

3．低騒音化DC サーボモータは，ブラシと整流子に，電磁鋼板の積層方法やマグネットの自による機械的な摺動部を持っているため，

動貼付けなど製造技術も工夫した。これ

モータ回転時の主な騒音成分として，ブラらの技術により，当社従来品に対してコギ

シと整流子の接触による振動成分が含まれングトルクは 1/2 以下と大幅に低減した。

る。本製品は，ブラシ本数の最適化および機子鉄心の形状を最適化した。そして，安ブラシを保持するブラケット部の剛性を向2．低損失化
本製品は巻線機の制御方法を工夫して，線径の太い巻線を高い占積率で巻くこと

上することで，ブラシと整流子の接触に起因する振動騒音成分を抑制し，騒音レベル
を最大 8dB 下げ，低騒音化を実現した。

■「SANMOTION 20mm 幅小型シリンダタイプリニアサーボモータ」
近年，半導体製造装置や各種自動組立装

2．推力密度と加速性能の向上

置においては，装置の小型化，生産性の向

前述のとおり，大推力化により推力密度上などを目的として，小型シリンダタイプ（単位電機子体積あたりの推力）を向上しリニアサーボモータのニーズが増えていた。現行の 12mm 幅品と比較して，連続・る。このようななか，大推力化により推力最大とも推力密度は約 40% 向上してい密度と加速性能を向上し，メンテナンス性

る。さらに，可動子を軽量化したことで，にも優れた「SANMOTION 20mm 幅小より重い負荷質量をより大きな加速度で型シリンダタイプリニアサーボモータ」を駆動できる。

新たにラインアップした。本製品の特長を以下に示す。

3．メンテナンス性の向上

1．大推力化載している。このエンコーダの検出姿勢

本製品は光学系リニアエンコーダを搭
磁石の配置方法の工夫と磁石間にマグを確保するリニアガイドの取り付け方法

ネットスペーサを使用することで，巻線にの工夫と，自己潤滑機構付リニアガイドの鎖交する磁束量を高めながら，使用磁石量

採用により，モータの長期安定使用を実現を削減した。

し，メンテナンス性が向上した。

巻線・リード線の配置と処理方法を工夫して，巻線のスペースを最大限確保するこ

なお，本新製品については，本テクニカとで巻線の有効体積を高めた。これら磁ルレポートの「新製品紹介」で詳述する。

束量と巻線有効体積の向上により，モータの大推力化と低損失化を実現した。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202034

特集：2019 年の技術成果■「SANMOTION R 3E Model」位置決め機能内蔵サーボアンプ
近年，機械装置の高性能化・高速化に

2．立上げ支援機能応えるために，当社は EtherCAT に代表

ポ イ ン ト デ ー タ は，「SANMOTION

される高速モーションネットワーク機能

MOTOR SETUP SOFTWARE」ツ ーを搭載した多くのコントローラやサーボルを利用して，PC から編集・登録できる。

アンプを製品化し，工作機械，多関節ロ登録に必要なポイントデータを，分かりやボットなど幅広い用途にご使用いただいすく入力できる編集機能や，モータや機ている。

械の動きを簡単に確認できる支援機能を一方で，PTP 位置決め制御をおこなう

搭載しており , 従来品の AC サーボアンプ

搬 送 装 置 や 割 り 出 し 用 途 で は，PLC か「SANMOTION R」位置決め機能内蔵ア

ら接点信号や汎用的なシリアル通信を

ンプよりも利便性を向上した。

用 い て，簡 単 に 位 置 決 め が 制 御 で き る
シ ス テ ム も 求 め ら れ て い る。こ の 様 な

3．豊富なラインアップ

ニーズに応えるべく，AC サーボアンプ

上位コントローラとのインタフェース「SANMOTION R 3E Model」に位置決としては，接点入出力仕様のパラレルタ

め機能内蔵アンプを新たにラインアップ

イプ（I/O）と，シリアル通信タイプ（RS-した。本製品の特長を以下に示す。

485,Modbus-RTU）の 2 種類を開発し，お客さまのシステムに合わせ最適な製品が1．自由度の高い位置決め制御

選択できる。

上位コントローラからポイント番号をま た，標 準 搭 載 の「 安 全 ト ル ク 遮 断

指定するだけで，予め設定したポイント「安全停止（SS1,SS2）」，（STO）」に加え，データに従い，最大 254 ポイントの位置決「安全速度制限（SLS）」など多様な安全めがおこなえる。また，連続動作，簡易プ

機能を搭載したセーフティモデルもライ

ログラム運転，近回り制御など上位コント

ンアップし，機械の安全性向上に寄与でローラの負荷を軽減し，自由度の高い位きる。

置決め制御が実現できる。専用の位置決
めコントローラを使用せずに，簡単にシステムが構築できるため，機械装置の小型

なお，本新製品は本テクニカルレポートの「新製品紹介」で詳述する。

化・省配線化に貢献できる。

執筆者

成沢 康敬
サーボシステム事業部
サーボアンプの設計・開発業務に従事。

35

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

新製品紹介「SANMOTION 20mm 幅
小型シリンダタイプリニアサーボモータ」
の開発
唐 玉琪

杉田 聡

Yuqi Tang

Satoshi Sugita

1. まえがき

これらの仕様を満足した 20mm 幅小型シリンダリニアを開発した。

半導体製造装置やマウンタ，工作機械などの産業機械において，加工部品の搬送や加工動作の多くは直線駆動であり，ボール
ネジなどの直動変換機構を介さずにダイレクトに直線駆動できるリニアモータが多く採用されている。これらの装置に搭載されるリニアモータの性能・機能（推力，速度，加速度，位置決め精度など）は，用途や駆動軸（駆動方向）ごとに要求仕様が異なっ

3. 開発品の仕様諸元
3.1 外観・構成

図 1 に開発した 20mm 幅小型シリンダリニアの外観を，また，

図 2 には，その構成と寸法を示す。

ているため，それぞれに最適なリニアモータが必要である（1）。

本開発品は，モータ幅 20mm の中に，リニアエンコーダとリ

当社では，2014 年に 12mm 幅小型シリンダタイプリニアサー

ニアガイドを内蔵したオールインワン構造である。モータは，

ボモータ（以下，12mm 幅小型シリンダリニア）を発売し，さまステンレスパイプの中に磁石を内蔵した可動子と，バックヨー

ざまな装置，用途にご採用いただいてきた。このリニアモータ

ク，巻線およびアルミフレームを一体成形した固定子（電機子）

は，磁石可動型（Moving Magnet Type，MM-Type）リニアモーで構成している。

タであり，永久磁石を可動側に配置することで可動子に給電が可動子は，固定子の両端に配置したリニアブッシュに支持さ不要なので，可動子が軽量化できる。特に，ピック＆プレース用

れ，直線駆動する。固定子は，円筒巻線の外側にバックヨークを

途の垂直軸（Z 軸）など，短いストロークを高加減速度で動作さ設けることで，巻線に鎖交する磁束量を増やし，効果的に大推せるのに適した製品である。この特長を生かし，小型・大推力，力化ができる。また，モータを複数並べて使用する場合の軸間長ストローク化した「SANMOTION 20mm 幅小型シリンダタ

相互の磁気干渉を防ぐこともできる。さらに，リニアエンコー

イプリニアサーボモータ」（以下，20mm 幅小型シリンダリニア）

ダは，検出スケールを回転止め用のリニアガイドを介して可動を開発した。

子に連結することで，モータの動力ケーブルと同様にリニアエ

本稿では，新規開発した 20mm 幅小型シリンダリニアの，製

ンコーダの信号ケーブルもモータの駆動時に動かない構造とし品概要，性能・機能，特長を現行品の 12mm 幅小型シリンダリニ

た。また，このリニアガイドは，取り付け方法を工夫することでアと比較して紹介する。

リニアエンコーダの検出姿勢を安定化するとともに，自己潤滑機構付のリニアガイドを採用することで，長期間の安定使用と2. 開発の背景

メンテナンスフリーを実現した。

半導体製造 ･ 検査装置や各種組立装置（FPC 貼付装置，レンズ貼付装置など）には，ピック＆プレース動作（垂直軸）をおこなう
軸が数多く搭載されている。これらの装置には，小型化や機構の簡素化，生産性向上のために，小型シリンダリニアが適してい
るが，より多くの市場ニーズに応えるためには，現行品の 12mm
幅小型シリンダリニアより，大推力で長いストロークの製品が必要となる。半導体製造・検査装置や各種組立装置の垂直軸向け
シリンダリニアに必要な仕様は，次のとおりである。

1）小型・軽量，大推力，長ストローク2）リニアエンコーダ , リニアガイドを内蔵した , オールインワン
構造

図 1 20mm 幅小型シリンダリニアの外観

3）複数のモータを密着して配置できる（多軸密着配置）

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202036

255（Max.）可動子（永久磁石内蔵）

205（Min.）
Ls=19522.9

5H=25.51050（ストローク50）

113.5
固定子（電機子）

リニアエンコーダ

W=20

リニアガイド（潤滑機構付）

図 2 20mm 幅小型シリンダリニアの構成と寸法

表 1 小型シリンダリニアの仕様諸元比較
仕様
項目

記号

単位

開発品
（20mm 幅シリンダリニア）

現行品（12mm 幅シリンダリニア）

モータ型番

−

−

DE0BC005A05CX00

DE0AC001A03CX00

駆動方式

−

−

正弦波

励磁

−

−

永久磁石（可動部）

磁極ピッチ（N-N 間）

τp

mm

27

24

W × Ls × H

mm

20 × 195 × 25.5

12 × 170 × 17

定格推力

FR

Ｎ

15.0

5.1

最大推力

p

F

Ｎ

50.0

16.5

定格速度

VR

m/s

0.7

1.0

最高速度

Vmax

m/s

1.4

2.0

ストローク

S

mm

50

30

可動子質量

Mc

g

120

45

モータ質量

Mw

g

450

192

無負荷最大加速度

amax

G

42.5

37.4

最小配置間隔

Wp

mm

20

12

リニアエンコーダ−−

光学式インクリメンタルリニアエンコーダ

リニアエンコーダ分解能（4 逓倍後）−μｍ

1

電機子寸法（幅×長さ×高さ）

3.2 性能・機能

4. 開発品の特長

品は，現行の 12mm 幅小型シリンダリニアと比較し，定格推

4.1 大推力・低損失化

表 1 に小型シリンダリニアの仕様諸元の比較を示す。本開発

力と最大推力は約 3.0 倍である。また，ストロークは現行品のリニアモータの大推力化と低損失化を実現するために，磁気30mm より 20mm 長い 50mm，無負荷最大加速度は約 14% 増装荷としての磁束量アップと，電気装荷としての巻線部の有効加する。

体積をアップした（2）。

本開発品は，小型・大推力と長ストロークが実現できたこと

1）可動子の磁石配置方法を工夫し，磁石間に磁性体スペーサ

で，お客さまの装置の構成簡素化と，生産性向上に貢献できる。

を挟み込む構造にすることで磁石からの磁束量の増加と使また，複数のモータを並べて使用する場合，相互の軸間干渉が発用磁石量の削減を両立した。

生しないので，モータ幅の 20mm 間隔で並べて配置することが・永久磁石の磁極を反発させながら同極対向配置し，磁石できる。したがって，お客さまの装置内では小型シリンダリニと磁石の間に磁性体スペーサを入れることで，巻線に鎖アを密着して配置できるので，装置の設計自由度が向上し，高密度のモータ配置が可能になる。

交する磁束量を増加した。
・巻線に鎖交する磁束量が最大になるよう，磁石と磁性体
スペーサの寸法を最適化した。

37

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

「SANMOTION 20mm 幅小型シリンダタイプリニアサーボモータ」の開発

2）巻線と引出線の配置と処理方法を工夫することで巻線ス
ペースを最大限に確保した。また，巻線の整列性を向上し4.2 推力密度と最大加速度の向上

本開発品は，モータの磁気回路と磁極ピッチの最適化，および磁極とコイル数のコンビネーションの見直しをおこない，推力特て占積率をアップすることで銅損を低減した。
図 3 に，小型シリンダリニアの電流（I）−推力（F）特性の比較性を向上することでモータの推力密度と最大加速度を向上した。

を示す。本開発品は，同一電流において現行の 12mm 幅品より

リニアモータの特性を評価するうえで，推力密度（単位電機子

大きな推力を発生することができる。また，その推力特性の線

体積あたりの推力）がひとつの指標になる（3）。ここで，電機子体形性が非常に良いことが分かる。

積は，直動支持機構（シャフトガイド部）を除く，磁気回路部（推力発生部）の体積とした。
推力密度 Kv は次式で表すことができる。

60
20mm幅
12mm幅

50

Kv = F /Vs=F/（W × L × H）
ここに，F ：推力（連続推力，または最大推力）[N]

推力F[N]

40

Vs：電機子体積（磁気回路部）[mm3]
W：電機子幅 [mm]30

L ：電機子長さ（直動支持機構を除く）[mm]H ：電機子高さ [mm]20

図 5 に小型シリンダリニアの推力密度を示す。開発品は，現10
0

行の 12mm 幅小型シリンダリニアと比較して，連続推力密度は
0

1

2

3

電流I[Arms]

4

39.4%，最大推力密度は 43.7% 向上する。

図 3 電流 I −推力 F 特性比較

1.4
連続推力

図 4 に，小型シリンダリニアの速度（V）−推力（F）特性の比較（瞬時領域）を示す。本開発品は，現行の 12mm 幅シリンダリ
ニアより最高速度は低いが，実使用領域である 1m/s 以下の速度領域では約 2.5 倍の推力を発生することができる。
50
20mm幅
40

推力密度Kv[×10-3N/mm３]

1.2

最大推力

43.7%

1
0.8
0.6

39.4%

0.4
0.2

12mm幅
0

推力F[N]

12mm幅

瞬時領域

30

20mm幅

図 5 小型シリンダリニアの推力密度比較20

図 6 に，小型シリンダリニアの最大加速度の比較を示す。最大10

加速度は「最大推力÷可動部質量（可動子質量＋負荷質量）」で算出した値である。本開発品は推力密度を向上し，さらに可動子を

0

0

0.5

1

速度V[m/s]

1.5

図 4 速度 V −推力 F 特性比較

2軽量化したことで，より重い負荷質量を高加速度で駆動できる。
負 荷 質 量 が ゼ ロ の と き の 最 大 加 速 度 は，開 発 品 は 42.5G，12mm 幅 小 型 シ リ ン ダ リ ニ ア は 37.4G と な り，約 14% 向 上する。
また，負荷質量が重くなっても，開発品の最大加速度は 12mm
幅小型シリンダリニアより大きくできる。最大加速度 1G のときに可動できる最大負荷質量は，開発品 5kg，12mm 幅小型シリン
ダリニアは 1.6kg であり，開発品は約 3 倍の負荷を可動することができる。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

38

「SANMOTION 20mm 幅小型シリンダタイプリニアサーボモータ」の開発

執筆者

100
20mm幅

唐 玉琪

最大加速度[G]12mm幅

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。

10

杉田 聡
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。

1

0

1

2

3

4

5

負荷質量[kg]

図 6 小型シリンダリニアの最大加速度比較

5. むすび本 稿 で は，半 導 体 製 造・ 検 査 装 置 や 各 種 組 立 装 置（FPC
貼 付 装 置，レ ン ズ 貼 付 装 置 な ど ）の 垂 直 軸（Z 軸 ）に 適 し た「SANMOTION 20mm 幅小型シリンダタイプリニアサーボモータ」の製品概要と性能・機能，特長を紹介した。
本開発品は，現行の 12mm 幅小型シリンダリニアと比較し，大推力，高加速度，長ストロークを達成した。
・定格・最大推力：3 倍・無負荷最大加速度：1.14 倍・ストローク：1.7 倍また，現行の 12mm 幅小型シリンダリニアと同様に，リニア
エンコーダ・リニアガイドを内蔵したオールインワンの構造を有し，単軸使用だけでなく，複数のモータを密着して並べる用途にも使用できるので，お客さまの装置の仕様にフレキシブルに適用できる。
新規開発した 20mm 幅小型シリンダリニアと，現行の 12mm
幅小型シリンダリニアを，半導体製造・検査装置やマウンタ，ボンダ，プローバなどの用途に幅広くご使用いただくことで，お客さま装置の性能と生産性の向上に大きく寄与できると考える。
文献（1）産業用リニアドライブ技術の応用展開調査専門委員会：最新！リニアモータ応用の状況，電学技報，1368，pp.14-27（2016.3）（2）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，

SANYODENKI Technical Report，No.38，pp.42-45（2014.11）（3）杉田 聡 ほか 3 名：産業用リニアサーボモータの紹介，
平成 26 年電気学会全国大会シンポジウム，5-S24-2，p.3（2014.3）

39

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

新製品紹介「SANMOTION R 3E Model」
位置決め機能内蔵サーボアンプの開発
伊藤 直弘

小菅 泰幸

藤沢 健一

Naohiro Ito

Hiroyuki Kosuge

Kenichi Fujisawa

石﨑 圭介

久保 直希

西沢 英朗

Keisuke Ishizaki

Naoki Kubo

Hideaki Nishizawa

1. まえがき
近年，多くの製造現場では，生産性や品質の向上のために，産業機械や自動化設備が積極的に導入されている。このようななか，当社は EtherCAT に代表される高速モーションネットワー
ク機能を搭載した多くのモーションコントローラやサーボアン
プを製品化している。これらの製品は主に多軸の同期制御を必要とする工作機械，多関節ロボットなど幅広い用途にご使用い
ただいている。
一方で，PTP 位置決め制御をおこなう搬送装置や割り出し用途では，接点信号や汎用的なシリアル通信を用いて PLC な

図 1 パラレルタイプ（I/O）
AC200V/150A 外観

どから簡単に位置決め制御がおこなえるシステムが求められている。本稿では，このような要求に応えるために開発した

図 2 シリアルタイプ（RS485 準拠）
AC200V/30A 外観

位置決め機能内蔵サーボアンプ「SANMOTION R 3E Model」

2. 製品概要（70）（19.5）

5

6

120
100
75

15

の概要，特長，および開発のポイントについて紹介する。

220

2（16.5）（I/O）とシリアルタイプ（RS-485,Modbus-RTU）の 2 つのタイ

205

本開発品では，インタフェース仕様により，パラレルタイプ

235
225

2.1 外観・外形

プをリリースした。

AC200V 入力／アンプ容量 150A のパラレルタイプの外観を
図 1 に，外形図を図 3 に示す。
また，AC200V 入力／アンプ容量 30A のシリアルタイプの外

図 3 パラレルタイプ外形図：AC200V/150A

外 形 寸 法 は す べ て の 入 力 電 源 仕 様，ア ン プ 容 量 に お い て50

フェースモデル，EtherCAT インターフェースモデルと同サイ（19.5）（70）「SANMOTION R 3E Model」アナログ／パルス列インター（16.5）

130
（5）

40

5
5

観を図 2 に , 外形図を図 4 に示す。

ズで取付けの互換性を維持した。
さらに，安全機能を搭載したセーフティモデル，AC400V 入

4

5

（3）

160

152

力仕様もラインアップした。

図 4 シリアルタイプ外形図：AC200V/30A

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202040

2.2 基本仕様

2）位置決め機能の仕様

1）サーボアンプの仕様

表 2 に，位置決め機能の仕様を示す。

表 1 に，サーボアンプの基本仕様を示す。
表 2 位置決め機能の仕様
表 1 サーボアンプの基本仕様

登録ポイント数

最大 254 ポイント
− 2,147,483,648 〜＋ 2,147,483,647

AC100 〜 120V

指令単位mm,deg, パルス

AC380 〜 480V
SANMOTION R シリーズ

加減速

直線／ S 字切替

ポイントデータ
設定
移動ポイント
番号設定「SANMOTION モータセットアップソフ
トウエア」による数値入力，ティーチング
シリアル 8bit
パラレル 8bit（バイナリコード） （バイナリコード）
0 〜 799%（定格を 100%）
ただし，瞬時最大トルク以下仕様

AC200 〜 240V

ロータリモータ

適用モータ
組合せ

SANMOTION DD，
DS シリーズリニアモータ

標準
適用
エンコーダ
オプション

1軸

最大指令量

項目
入力電源

制御軸数

バッテリレスアブソリュート
エンコーダ
インクリメンタルシステム用
アブソリュートエンコーダ
バッテリバックアップ方式
アブソリュートエンコーダ
省配線インクリメンタル
エンコーダ
EnDat2.2 エンコーダ（HEIDENHAIN 社製）

使用・保存温度

0 〜＋ 55˚C, − 20 〜＋ 65˚C

トルク制限
ソフトウェアリミット

あり
ポイント指定移動
原点復帰

移動モード

手動（JOG）
手動（1Step）

領域信号

最大 8 ゾーン

環境
安全機能
機能

使用・保存湿度90%RH 以下（結露しないこと）

標高

1,000m 以下

振動／衝撃

4.9m/s2 ／ 19.6 m/s2

アンプ本体

STO（安全トルク遮断）

プ（I/O）とシリアルタイプ（RS485,Modbus-RTU）の 2 種類を機能安全モジュール

STO, SS1, SS2, SLS, SOS,
SSM, SBC開発した。装置のシステムに合わせ最適なインタフェースが選

機械振動
共振抑制

・FF 制振制御（2 段）・軌跡制御用制振制御
・適応ノッチフィルタ

サーボ調整

・オートチューニング応答性
40 段階
・サーボ調整支援機能

立上げ，監視，診断・仮想モータ運転・エンコーダ，アンプ温度モニタ
・消費電力モニタ
セットアップソフトウェア・ドライブレコーダ
・寿命診断（リレー，保持ブレーキ）
・エンコーダ通信品質モニタ

低電圧指令

UL61800-5-1/
C22.2 No274-13
EN61800-5-1

EMC 指令EN61800-3, EN61326-3-1

機能安全ISO13849-1/PL=eEN61508/SIL3,
EN62061/SILCL3

KC マークKN61000-6-2, KN61000-6-4

UL/cUL

2.3 インタフェース仕様

上位コントローラとのインタフェースとして，パラレルタイ択できる。表 3 に，インタフェースの仕様を示す。
表 3 インタフェース仕様
インタフェース

入力

出力

パラレルタイプ

シリアルタイプ（Ｉ / Ｏ）（RS485 準拠）

汎用入力

なし

7ch

固定入力

20ch

なし

ポイント指定

8ch

通信経由

汎用出力

なし

2ch

固定出力

17ch

なし

1）パラレルタイプ（I/O）
パラレルタイプは，接点入出力信号のみを使用して，簡単に位

適合法規制

置決め制御がおこなえる。サーボアンプからの出力信号は，同一製品でコントローラの入力信号仕様のシンク型，ソース型どちらにも対応できる。

2）シリアルタイプ（RS-485，Modbus-RTU）
シリアルタイプは，PLC と周辺機器との通信用に開発された

RS-485 の Modbus-RTU プロトコルを採用し，さまざまなコン
トローラと接続できる。コイルのリード，ライトおよびレジス
タのリード，ライトのコマンドを使用するだけで，簡単に位置決め制御，パラメータ設定，サーボアンプ・モータの状態を確認できる。表 4 に，シリアルタイプの通信仕様を示す。

41

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

「SANMOTION R 3E Model」位置決め機能内蔵サーボアンプの開発

表 4 シリアルタイプ通信仕様
項目3）近回り制御
工作機械の割り出し装置などモータがある方向に無限回転し

内容

初期値

備考

プロトコル

Modbus-RTU─

バイナリモード
固定

続ける用途では，機械条件に合わせて位置座標範囲を任意の値

インタフェース

RS-485（1:N）─

最大 8 軸置に合った座標で位置決めできる。また，図 7 に示すように目標

伝送速度
（bps）

4800,9600,
19200,38400,
57600,115200

115200

スタートビット1

1

固定

データ長（bit）

8

8

固定

なし，偶数，奇数

偶数

1,2
RS-485 準拠

1
─

RJ-45

─

パリティ
ストップビット
電気的仕様
コネクタ（半二重通信）に設定できる。これにより，モータが回転し続けても，機械の位位置までの距離が近い方向を自動判別する近回り制御もおこなえ，タクトタイムの向上に寄与できる。

固定

図 7 近回り制御の動作イメージ

3. 特長
3.1 自由度の高い位置決め制御

4）簡易プログラム運転示す。

へ無条件にジャンプしたり，同じ動作を指定回数実行するなど

1）基本機能簡易プログラム機能を搭載している。これにより，上位コント

本開発品で搭載している位置決め制御機能の特長を以下に上位コントローラからポイント番号を指定するだけで，あら図 8 に示すように，あるポイントへ移動後，任意のポイント

ローラの負荷が軽減できる。

かじめ設定したポイントデータに従い最大 254 ポイントの位置決めがおこなえる。ポイントデータごとに，速度，S 字加減速な
どのプロファイルデータ，サーボゲイン切換選択，電流制限値などを設定でき，機械条件に合わせてきめ細かな制御が実現できる。

2）連続動作
単独ポイントへの位置決め以外に，ポイント間の連続動作もおこなえる。連続動作には，図 5 に示すようにポイントごとに停止して変速する「停止変速動作」，図 6 のようにポイントを通過

図 8 簡易プログラム運転

すると変速する「連続変速動作」があり，用途に合わせて使用方法を選択できる。

これら豊富な機能により，専用の位置決めコントローラを使用せずに，柔軟で自由度の高い位置決め制御システムが簡単に構築でき，機械装置の小型化・省配線化に貢献できる。

図 5 停止変速動作

3.2 安全機能

本開発品では，「安全トルク遮断（STO）」，「安全停止（SS1，

SS2）」，「安全速度制限（SLS）」など多様な安全機能を搭載した
セーフティモデルもラインアップした。これにより，モータを安全に停止させたり，回転させたりすることができ，装置の安全システムを簡単に構築できる。また，非常停止などによりモータのトルクをオフする場合，従来はサーボアンプの入力電源を
図 6 連続変速動作

マグネットスイッチなどで遮断させる必要があった。STO 機能を使用することで電源遮断は不要となるため，装置の再起動にかかる時間を短縮できる。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202042

3.3 立上げ支援機能

位置決め制御に必要なポイントデータは 「, SANMOTION

4. 開発のポイント

MOTOR SETUP SOFTWARE」（以下，セットアップソフト

本開発品は，従来品の位置決め機能と互換性を維持しながら，

ウェア）を利用して PC から設定する。登録に必要なポイント

AC400V 電源仕様，大容量アンプ，セーフティモデルなど，よりデータを分かりやすく入力できる編集機能や，簡単にモータや多くの製品を同時にラインアップした。ここでは，従来品から機械の動きを確認できる試運転，ポイント移動などの支援機能の置き換えを簡単にするための工夫や，豊富な製品を同時にラをセットアップソフトウェアに搭載した。これらの機能を活用

インアップするために取り組んだ工夫など開発のポイントを紹することで，装置の立ち上げが容易になる。

介する。

図 9 に，ポイントデータの設定・編集画面を示す。設定するポ
イントの行をクリックすると，設定に必要な項目を分かりやすく示したポイントデータ編集画面が表示され，簡単にポイントデータを設定できる。

4.1 置き換えの容易性

従来品からの置き換えに掛かる手間を削減し，簡単に置き換

えられるよう以下の工夫をおこなった。
①

互換性
各種位置決め機能は従来品と互換性を持たせ，上位コント

ローラのプログラム変更を不要とした。また，従来品で作成したポイントデータファイルは，そのまま使用できるようにファイルの互換性も維持し，ポイントデータの再作成も不要とした。
②

パラメータ変換ツール
サーボゲインなどのパラメータファイルの互換性はないが，従来品で作成したパラメータファイルを本開発品へ流用できる
ようパラメータファイルの自動変換ツールを準備した。

4.2 設計の共通化「SANMOTION R 3E Model」の豊富なラインアップに対応するために，設計の共通化に取り組み，開発期間を短縮した。
①

出力回路の共通化
従来品は，コントローラの入力仕様（シンク型，ソース型）により，サーボアンプの出力回路も異なっていた。本開発品は同一回路でどちらの入力仕様にも適用できるよう出力回路を共通化した。
②

部品の共通化
アナログ・パルス列や EtherCAT 製品の部材（樹脂ケース，ダイカストなど）をなるべく共通で使用できるようにし，構造設計を効率化した。
③

ソフトウェアの統合
ソフトウェアの構造やモジュール設計を工夫し，パラレルタ

イプとシリアルタイプのソフトウェアを一つに統合すること
で，ソフトウェアの開発期間を短縮した。
④

製品型番の集約
出力回路の共通化や , 安全トルク遮断（STO）機能の標準搭載

により，アナログ／パルス列インターフェースモデルと比較し
図 9 ポイントデータ設定・編集画面て製品型番を 1/4 に集約した。これによりお客さまの管理工数の削減に寄与する。

43

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

「SANMOTION R 3E Model」位置決め機能内蔵サーボアンプの開発

5. むすび
本稿では，AC サーボアンプ「SANMOTION R 3E Model」
シリーズに新たにラインアップした位置決め機能内蔵サーボアンプの概要，特長，および開発のポイントを紹介した。

執筆者

伊藤 直弘
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

本開発品は，①

最大 254 ポイントの位置決め，連続運転，簡易プログラム運

小菅 泰幸

転など豊富な位置決め機能を搭載している。

サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

② コントローラの仕様に合わせ，最適なインタフェースが選択できるようパラレルタイプ（I/O）とシリアルタイプ（RS-485,Modbus-RTU）の 2 種類を開発した。
③ 機械の安全性に寄与し，装置の安全システムを簡単に構築できるようセーフティモデルもラインアップした。
④⑥

サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事

ポイントデータを分かりやすく登録・編集できる機能や，モータの動きを簡単に確認できる機能など，セットアップ

石﨑 圭介

ソフトウェアの機能を拡充し，従来品より使い勝手を向上

サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

した。
⑤

藤沢 健一

従来品と位置決め機能，ポイントデータファイルの互換性を維持し，置き換えを容易にした。

久保 直希

お客さまの管理工数を削減するために，出力回路（シンクサーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

型・ソース型）の共通化，安全トルク遮断機能（STO）を標準搭載し，製品型番を集約した。

西沢 英朗
このサーボアンプは，PTP 位置決め用途において，専用の位
置決めコントローラを用いずに，簡単にシステムが構築できる

サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

ため，機械装置の小型化・省配線化，そしてコストパフォーマンスの向上に大きく貢献できると考える。今後は，IoT 機能などを組み込み，お客さまの価値向上に貢献できる新製品を開発，提案していく所存である。

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 202044

日本電機工業会 技術功績者表彰推薦者

2020 年度／第 69 回

重電部門
受賞

件名

部門

氏名

奨励賞

IoT 機能搭載ファンコントローラの開発

クーリングシステム事業部
クーリングシステム事業部
クーリングシステム事業部

奨励賞

速度変動の低減と省エネルギーおよび低騒音を実現した DC サーボモータの開発

設計部
設計部
設計部

村上 直樹
荒起 聡直
村上 昌志

サーボシステム事業部
サーボシステム事業部
サーボシステム事業部

設計第一部
設計第一部
設計第一部

林 秀利
倉石 大悟
山本 裕志

「IoT 機能付き防災用ディーゼル発電装置」の開発

パワーシステム事業部
パワーシステム事業部
パワーシステム事業部

設計部
設計部
設計部

小林 哲也
冨岡 守
柴田 雅之

「並列冗長構成の常時インバータ給電方式 UPS」の開発

パワーシステム事業部
パワーシステム事業部
パワーシステム事業部

設計部
設計部
設計部

花岡 裕之
塚田 昭洋
西澤 和也

97 角 33 厚防水ブロアの開発

クーリングシステム事業部
クーリングシステム事業部
クーリングシステム事業部

設計部
設計部
設計部

西沢 敏弥
児玉 晶生
大野 耕嗣

ものづくり部門
受賞

件名

部門

奨励賞

自社製射出成形機の革新

サーボシステム事業部
サーボシステム事業部
サーボシステム事業部

氏名
生産技術部
生産技術部
生産技術部

製造技術第一課
製造技術第一課
製造技術第一課

武捨 雅樹
成澤 徹也
滝澤 学

部門名は推薦時のものです45

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

主な特許
■ 2019 年度登録の特許権
登録番号

名称

発明者

特許 06465282

リニアモータ唐 玉琪 , 松下 孝 , 山浦 一仁

特許 06480316

モータ制御装置

井出 勇治 , 平出 敏雄

特許 06480849

系統連系インバータ装置

石田 誠 , 栁澤 実

特許 06489746

磁気検出型エンコーダ用磁気シールドカバー、および磁気検出型エンコーダ

牧内 一浩 , 荘司 祐大

特許 06489842

モータ制御装置

井出 勇治 , 押森 卓男 , 小池 宏明

特許 06491497

モータ制御装置

井出 勇治 , 倉石 大悟 , 高橋 昭彦 , 平出 敏雄

特許 06498087

測定装置

小池 正啓 , 池田 智昭 , 戸田 貴久 , 村松 陽 ,石原 勝充 , 漆本 光瑠

特許 06498541

測定装置

石原 勝充 , 戸田 貴久 , 村松 陽

特許 06518515

モータ用センサ関 貴祥

特許 06529894

コアレスリニアモータ

唐 玉琪

特許 06570783

測定装置

村松 陽 , 戸田 貴久 , 石原 勝充 , 漆本 光瑠

特許 06601788

モータ用回転子、モータ装置、およびモータ用回転子の製造方法

中武 耕二 , 大橋 正明

モータ制御ユニット

井出 勇治 , 押森 卓男 , 小池 宏明

モータ制御装置

井出 勇治 , 倉石 大悟 , 高橋 昭彦 , 平出 敏雄

フィリピン特許

1-2015-000337

フィリピン特許

1-2016-000071
欧州特許 02107669

電磁ブレーキ付モータ

宮下 利仁 , 山口 政裕

欧州特許 02169812

モールドモータ

宮下 利仁 , 日置 洋 , 知久 順一

欧州特許 02199620

軸流送風機

石原 勝充

欧州特許 02295818

遠心ファン嚴 潤傑 , 栗林 宏光

欧州特許 02381111

送風機

稲田 直哉 , 中村 俊之 , 小河原 俊樹 , 宮原 義則

欧州特許 02644902

軸流ファン

稲田 直哉 , 渡辺 二朗

欧州特許 02662571

ファンフレーム

小池 正啓 , 荒起 聡直 , 小河原 俊樹

欧州特許 02706243

軸流ファン

柳沢 篤史

欧州特許 02913912

リニアモータ高橋 昭彦

欧州特許 03141764

測定装置

小池 正啓 , 池田 智昭 , 戸田 貴久 , 村松 陽 ,石原 勝充 , 漆本 光瑠

韓国特許 101952145

軸回転型リニアモータ、および軸回転型リニアモータユニット

唐 玉琪 , 杉田 聡

韓国特許 101967926

モータ制御装置

井出 勇治 , 北原 通生 , 山﨑 悟史

韓国特許 101971691

モータのアース線接続構造

宮下 利仁 , 堀内 学

韓国特許 101992818

モータ構造

宮下 利仁 , 堀内 学

韓国特許 101993174

リニアモータ唐 玉琪 , 松下 孝

香港特許 HK1199559

リニアモータ唐 玉琪 , 杉田 聡

香港特許 HK1204716

リニアモータユニット

唐 玉琪 , 山浦 一仁

香港特許 HK1204717

リニアモータ唐 玉琪 , 松下 孝

台湾特許 I649942

リニアモータ唐 玉琪 , 松下 孝

台湾特許 I649957

ファンモータの制御装置

戸田 貴久 , 皆瀬 尊 , 渡辺 二朗

台湾特許 I657645

リニアモータユニット

唐 玉琪 , 山浦 一仁

台湾特許 I661179

磁気検出型エンコーダ用磁気シールドカバー、および磁気検出型エンコーダ

牧内 一浩 , 荘司 祐大

台湾特許 I661654

ステータコアおよび永久磁石型モータ

宮下 利仁 , 堀内 学

台湾特許 I661657

モータのアース線接続構造

宮下 利仁 , 堀内 学

台湾特許 I666853

ステータ、ステータの製造方法、およびモータ

宮下 利仁 , 鈴木 正司 , 堀内 学 , 武捨 雅樹

台湾特許 I667616

製品仕様設定装置及びそれを備えたファンモータ

山崎 哲也 , 戸田 貴久

台湾特許 I671614

モータ制御装置

井出 勇治 , 北原 通生 , 山﨑 悟史

台湾特許 I673434

防水型軸流ファン

石原 勝充 , 中山 章 , 翠川 達也 , 掛山 将人

台湾特許 I675965

ファンモータの筐体

西沢 敏弥 , 酒井 悠 , 渡辺 二朗 , 横田 雅史

台湾特許 I677631

冷却ファンの取付構造

倉石 大悟

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

46

登録番号

名称

発明者

台湾特許 I678065

モータ制御装置

井出 勇治 , 北原 通生 , 山﨑 悟史 , 平出 敏雄

電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造

中武 耕二 , 依田 泰志 , 大橋 正明

ファンモータの筐体

西沢 敏弥 , 酒井 悠 , 渡辺 二朗 , 横田 雅史

ファンモータの制御装置

戸田 貴久 , 皆瀬 尊 , 渡辺 二朗

防水型軸流ファン

石原 勝充 , 中山 章 , 翠川 達也 , 掛山 将人

モータ制御装置

井出 勇治 , 北原 通生 , 山﨑 悟史

ステータコアおよび永久磁石型モータ

宮下 利仁 , 堀内 学

ステータ、ステータの製造方法、およびモータ

宮下 利仁 , 鈴木 正司 , 堀内 学 , 武捨 雅樹

モータ構造

宮下 利仁 , 堀内 学

リニアモータ高橋 昭彦

冷却ファンの取付構造

倉石 大悟

モータ制御装置

井出 勇治 , 北原 通生 , 山﨑 悟史 , 平出 敏雄

ステッピングモータ

依田 泰志 , 中武 耕二 , 大橋 正明

モータ制御装置

井出 勇治 , 山﨑 悟史 , 小山 雅久

モータ制御ユニット

井出 勇治 , 押森 卓男 , 小池 宏明

ステッピングモータ

依田 泰志 , 中武 耕二 , 大橋 正明

米国特許 10193431

リニアモータ高橋 昭彦

米国特許 10224797

リニアモータ三澤 康司 , 佐藤 寛之 , 高橋 昭彦 , 杉田 聡

米国特許 10236732

誘導子型回転モータ杉田 聡 , 唐 玉琪 , 三澤 康司 , 宮入 茂徳

米国特許 10260519

双方向軸流ファン装置

藤巻 哲 , 西沢 敏弥 , 川島 高志

米国特許 10274341

磁気検出型エンコーダ用磁気シールドカバー、および磁気検出型エンコーダ

牧内 一浩 , 荘司 祐大

中国特許ZL201410443216.5

中国特許

ZL201410459216.4

中国特許

ZL201410468768.1

中国特許

ZL201410730354.1

中国特許

ZL201410745918.9

中国特許

ZL201510023115.7

中国特許

ZL201510042487.4

中国特許

ZL201510063992.7

中国特許

ZL201510088131.4
中国特許

ZL201510105596.6
中国特許

ZL201510217658.2

中国特許

ZL201510528340.6

中国特許

ZL201510572450.2

中国特許

ZL201510612683.0
米国特許 10170970

米国特許 10312763

ステータ、ステータの製造方法、およびモータ

宮下 利仁 , 鈴木 正司 , 堀内 学 , 武捨 雅樹

米国特許 10344764

軸流送風機及び直列型軸流送風機

中村 俊之 , 宮沢 秀治

米国特許 10367393

モータ用回転子、モータ装置、およびモータ用回転子の製造方法

中武 耕二 , 大橋 正明

米国特許 10393127

ファンモータの筐体

西沢 敏弥 , 酒井 悠 , 渡辺 二朗 , 横田 雅史

米国特許 10465692

ファンモータ工藤 愛彦 , 高桑 宗仙 , 翠川 達也

社内表彰 発明大賞（優秀賞）

47

受賞

件名

部門

優秀賞

防水ブロアファンの排水構造

クーリングシステム事業部

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 20202019 年 5 月表彰
氏名
設計部

児玉 晶生，西沢 敏弥，
羽田 格彦

社内表彰 モノつくり大賞（優秀賞）
受賞

件名

部門

優秀賞

小型化と製品外観品質を両立する樹脂成形金型技術

クーリングシステム事業部

優秀賞

リニアサーボモータ用
プレート加工の自動化

2019 年 5 月表彰
氏名

生産部

生産技術課第二係

人事部部付（山洋電気テクノサービス株式会社出向）

宮坂 隆，上村 徹

山洋電気テクノサービス株式会社

小林 英晶

サーボシステム事業部

生産技術部

製造技術第一課第一係

社外発表 一般技術誌
題目

山田 洋一，
新村 力也

執筆者

平林 喜明

2019 年 1 月〜 12 月
誌名

発行月

発行所

特集：2018 年 会員企業各社の製品・技術開発とその成果

山洋電気株式会社

電機

2019.2

一般社団法人
日本電機工業会

変化を創り新たな価値を提供する
リチウムイオン電池を搭載した
無停電電源装置永井 正彦

月刊 JETI

2019.6

株式会社
日本出版制作センター

防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」の開発

柴田 雅之

スマートグリッド

2019.10

株式会社大河出版

モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」の開発

徳武 央也，平田 博，近藤 美子，
久保田 祐三，金子 浩幸，西澤 俊文，
月刊 JETI
春原 義美，田中 智春，阿部 勇太，
竹原 美香

2019.11株式会社
日本出版制作センター「SANMOTION C
モーションコントローラ SMC100」の開発

児玉 秀明，田﨑 朋伸，佐藤 茂樹，
遠藤 博人，中村 学，三浦 直人，
水谷 将之，村上 龍之介

2019.11株式会社
日本出版制作センター

月刊 JETI

社外発表 技術論文

2019 年 1 月〜 12 月

論文題目

執筆者

誌名

Study of a microgrid usinga private power generator
during a utility grid failure（共同執筆：愛知工業大学，東南大学， 大会論文集
株式会社 NTT ファシリティーズ）

Takuya Ota, Hiroaki Miyoshi

パラメータ変動にロバストな
温度推定方法における推定した
電圧外乱の成分解析

井出 勇治，倉石 大悟，高橋 昭彦（共同執筆：長岡技術科学大学）

零速度領域を含めた
SPM モータの温度推定法

井出 勇治，倉石 大悟，高橋 昭彦（共同執筆：長岡技術科学大学）

電気学会研究会資料 .

SPC

令和元年電気学会
産業応用部門大会
講演論文集

発行月

発行所

2019.5

The 3rd IEEE ICDCM(International
Conference on DC
Microgrids)

2019.1

半導体電力変換モータ
ドライブ合同研究会

2019.8

電気学会産業応用部門

SANYO DENKI Technical Report No.49 May 2020

48

49

May 2020

http://www.sanyodenki.co.jp
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

山本 茂生

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）
小峯 理恵子（委員兼事務局）
丸山 晴久
大野 耕嗣
西澤 博文
内田 成一
倉石 大悟
押森 卓男
宮﨑 寛

発行日

2020 年 5 月 15 日（年 2 回発行）

©2020 SANYO DENKI CO., LTD. Printed in Japan

無断転載を禁ず本テクニカルレポートに記載された会社名と商品名は, それぞれ各社の商号, 商標または登録商標です。