特集

山洋電気のこだわり技術

1960
Ueda Works48

November
2019

COLUMN
表紙：

上田工場
1960年

1960年6月4日未明，上田工場に突然火の手があがりました。
風が強いうえに木造の建物だったので，火の勢いはいっこうに衰えず，主力の工場棟と設備が焼失してしまいました。主力工場を失い，一瞬のうちに会社存亡の危機に立たされましたが，社長を筆頭に社員一同，みずからの働く職場を守るために一致団結して復旧にあたりました。そして，わずか2ヶ月足らずで工場が復旧しました。
これを機に，設備の更新と拡張がおこなわれ，同時期に完成した川口工場と合わせ，当社の生産体制の整備が大きく進みました。
その後の上田工場では，交流無停電電源装置をはじめ，高周波電動発電機，定周波定電圧装置など，主に大型電源装置が生産されました。交流無停電電源装置は，国鉄や電力会社をはじめ石油化学工業など，さまざまな市場からの需要が増えました。さらに，コンピュータ用，放送局用とその市場を拡大していきました。

48
November 2019

SANYO DENKI TECHNICAL REPORT
CO

N

山洋電気のこだわり技術

T

E

執行役員

N

T

S

宮田 繁二郎1

特集：山洋電気のこだわり技術

3■ クーリングシステム事業部
クーリングシステムにおけるこだわり技術
ファンの高風量・高静圧化

栗林 宏光 ................................................................................................ 3

ファンの遠隔制御・監視を実現する IoT 製品「San Ace コントローラ」の開発

村上 直樹

ほか

防水ブロア「San Ace 97W」9W1B タイプ.............................................................................. 8

大野 耕嗣

ほか

.......................................................... 14■ パワーシステム事業部
パワーシステム製品「SANUPS」のこだわり技術

濱 武 .............................................................. 19

小容量 UPS「SANUPS A11M」シリーズの開発

花岡 裕之「SANUPS W73A」連系自立タイプの開発

石田 誠

ほか

ほか

.................................................. 22............................................................... 26■ サーボシステム事業部
サーボシステム製品を効率的に生産するこだわり技術

孫竹 周作

ほか

.......................................... 31

SANMOTION K シリーズ DC サーボモータ 倉石 大悟 ほか ....................................................... 36

山洋電気のこだわり技術
執行役員

宮田 繁二郎Shigejiro Miyata

世界の年平均気温は，100 年あたり 0.85˚C の割合で上昇，特に北半球の陸地の温度上昇が顕著で，なかでも緯度が高い北極に近い場所の気温が上昇しています。日本においても，100 年あたり 1.21˚C の割合で上昇していて，特に 1990 年代以降，高温となる年が多くなっています。
ここ数年の異常気象など，私自身も季節感が，かなり変わってきたと感じるようになってきました。
地球温暖化の原因となっているガスにはさまざまなものがあります
が，なかでも二酸化炭素はもっとも温暖化への影響度が大きいガスで，温暖化ガスの 76% を占めているそうです。産業革命以降，化石燃料の使用が増え，その結果，大気中の二酸化炭素の濃度が増加しています。
温暖化ガスの排出量は増加の一途をたどり，現在では 1990 年と比較して 50% 以上増えています。しかも，地球温暖化は地球全体の気候シス
テムに長期的な変化をおよぼしており，私たちが今すぐ対策を講じなけ
れば，取り返しのつかない結果となる可能性があります。2015 年のパリ協定では世界の平均気温の上昇幅を産業革命以前に比べて 2˚C 未満，可能な限り 1.5˚C 未満に抑えることの必要性が合意され，「脱炭素」の必要性が共通認識されました。
この国連サミットで採択された「持続可能な開発のための 2030 アジェ
ンダ」に記載された 2016 年から 2030 年までの国際目標「持続可能な開発目標（SDGs）」※にて問いかけられた 17 のゴールの 13 番目に，
「気候
変動に具体的な対策を」として示されています。
私たち山洋電気グループは，第 8 次中期経営計画の設計部門の開発目
標のなかに，①「世界のトップブランドを構築する」ために，人と地球環境に優しい性能を追求し，お客さまの「新しい価値」をつくり，人々の幸せと夢を実現する製品性能にすること。
②「変化を得意にする」ために，変化から，新しい価値を見出し，変化

1

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

を「お客さまの価値」に変え，グループ全体の力で，市場に変化をつく
り，変化し続ける世の中に，「新しい価値」を提供し続けること。
を目標として掲げています。
具体的には，「省エネ，低損失，高風量，高静圧，低騒音，防水，防油，耐塩，耐温」などの性能が取り組み課題としてあげられています。
これらの設計部門の目標は，国際目標「持続可能な開発目標（SDGs）」の目標の 13 番目と合致します。
「省エネ，低損失」は，当社製品が使用するエネルギーを削減でき，「高風量，高静圧，低騒音，防水，防油，耐塩，耐温」などは，お客さまの装置の構造を簡単にでき，「長寿命，耐振動，
耐 G」は当社製品のメンテナンス周期を長くできることから，省資源化とエネルギーの削減に寄与します。
また，直接，化石燃料からの代替としての価値を提供できる製品として，太陽光，風力，水力などの環境影響の少ないエネルギー利用のための装置としてパワーコンディショナがあります。こちらは，「持続可能な
開発目標（SDGs）」にて問いかけされた 17 のゴールの 7 番目
「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」に合致します。
本誌には、「山洋電気のこだわり技術」として，長期的な視点に立った新技術や新製品の技術が掲載されています。これらの活動や技術成果をとおして世界中のお客さまに信頼されるブランドを構築し，企業活動を通じて，地球環境の保全および人類の繁栄に寄与する経営をします。
※持続可能な開発目標（SDGs）とは，2001 年に策定されたミレニアム開発目標（MDGs）の後継として，2015 年 9 月の国連サミットで採択された「持続可能な開発のための 2030 アジェンダ」にて記載された 2016 年から 2030 年までの国際目標です。

参考文献（1）外務省：JAPAN SDGs Action Platform

https://www.mofa.go.jp/mofaj/gaiko/oda/sdgs/about/index.html（2019.9.19）

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 20192

特集：山洋電気のこだわり技術

クーリングシステムにおけるこだわり技術
ファンの高風量・高静圧化
栗林 宏光
Hiromitsu Kuribayashi

1. まえがき
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「地球環境を守るたと，3 つの技術テーマを掲げている。それは，めの技術」，「新しいエネルギーの活用」，「省エネルギーのための技術」である。これらを踏まえたうえで当社ファン「San Ace」の製品開発において一貫して取り組んでいることがある。それは小さな消費電力で，できる限り大きな風量 - 静圧特性を静音で得られる長寿命な製品を実現することである。
本稿では「San Ace」の開発におけるこだわりのなかから高風
量・高静圧化の技術に焦点をあてて紹介する。
図 1 ラックマウントサーバの例

2. 高風量・高静圧化が求められる背景（写真は Super Micro Computer, Inc. 様ご提供）

近年，クラウド化の進展にともないデータセンタで使用される図 1 に示すラックマウントサーバの需要が増大している。当電源社ファンは，ICT 機器の代表例であるこれらのサーバに多く採CPU用されている。ラックマウントサーバは一般的に米国電子工業
れていて，高さも 1U（44.45mm），2U，4U のように 1U の倍数で規格化されている。ラックには，1U サーバを最大 42 台も積

メモリ

ファン

会で標準化された幅 19 インチのラックに収まるように設計さHDD

むことができるため，データセンタなどのスペースを効率的に使え，サーバの形態として主流になっている。
ラックマウントサーバは，オフィスに設置されている一般的

図 2 1U サーバの例（写真は Super Micro Computer, Inc. 様ご提供）なサーバと同様に CPU やメモリ・HDD・電源などのデバイスで構成されている。これらを安定して動作させるためには，各デバイスのメーカ保証温度を超えないように維持する必要があり，ファンを用いて冷却するのが一般的である。図 2 に 1U サー

ファン

バの一例を示す。装置中央部に 40mm 角サイズのファンが 8 台，
図 3 に示す電源の中にも 40mm 角ファンが搭載されている。
インターネットの普及によりサーバにおける処理速度や情報量は年々上昇しており，それとともに各デバイスから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，風量，静圧が大きく，なおかつコンパクトなファンが求められている。

3

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

図 3 1U 電源の例

（写真は Compuware Technology Inc. 様ご提供）

クーリングシステムにおけるこだわり技術 ファンの高風量・高静圧化

3. こだわり技術：静翼付軸流ファン
3.1 こだわり技術（1）動ラックマウントサーバで使用されるファンに求められる高風量・高静圧化について説明する。一般的にファンの風量を増大さ翼せるためには，モータの回転速度を上げるか，羽根のサイズを大回きくすることが必要である。また，静圧を増大させるためには，

転

モータの回転速度を上げるか，静圧を確保しやすい羽根・フレー方

ム形状にする必要がある。一方，1U サーバにおいては，前述の向ように高さが 44.45mm という制約があるので，ファンは 40mm
角を越えないサイズに収める必要がある。

1990 年代後半に発売された 1U サーバには 40mm 角 28mm
厚軸流ファン（以下，□ 40 × 28mm 厚ファン）9P タイプが搭載されていた。それ以降，新型サーバが開発されるたびに高風量化が求められたが，駆動回路などのマイナーチェンジで高回転を実現し対応できていた。

動翼側

静翼側
風の流れ方向図 5 静翼付ファンにおける風のベクトル図

9P タイプ（静翼なし）

しかし 2003 年になると，単にモータの回転速度を引き上げても，目標とする風量−静圧特性を効率的に実現することが難し
くなってきた。これは動翼から出た旋回する流れがファンの風を軸方向に送ることに貢献せずに，動翼が作った流れのエネル
ギーを損失させてしまっていることが一因であると考えた。
そこで，図 4 および図 5 に示すように動翼後方に静翼を設置
し，旋回する流れを軸方向へ送る流れに変えて損失を抑える工夫を盛り込んだ。動翼が生み出す旋回成分の角度は翼付け根付
近と翼先端付近で異なるので，それらの角度に合わせた静翼を動翼設計した。また，フレーム全長は 28mm と短く静翼の軸方向への長さを十分取れないので，静翼の枚数を増やすことで整流効
果の上昇を狙った。

風の流れ方向さらに，目標とする風量−静圧特性を維持しながら消費電力
および騒音が最小になるように全体の羽根・フレーム形状，磁気回路および駆動回路を最適化した。
このような静翼付軸流ファンとして，□ 40 × 28mm 厚サイズ

9HV タイプ（静翼あり）

では，2008 年に 9GV タイプ，2012 年に 9GA タイプ，2015 年に9HV タイプを開発した。これらの性能を表 1 および図 6 に示す。
2015 年に開発した 9HVタイプは，1987 年に開発した 9P タイプ（109P0412H3013）に比べて最大風量は約 2.6 倍，最大静圧は約10.7 倍に向上している。
表 1 代表的な□ 40 × 28mm 厚ファンの一般特性例

静翼

動翼
型番

風の流れ方向図4□40 × 28mm 厚ファンの構造例

回転
速度

最大
風量

最大
静圧

消費
電力

音圧
レベル

[Pa]

[W]

[dB(A)]

2.34

37[min-1][m3/min]

109P0412H3013

8,700

0.32

102.9

109P0412K3013

15,500

0.59

340.0

6.6

50

9GV0412K301

16,500

0.76

415.0

10.08

58

9GA0412P3K01

22,000

0.81

799.0

11.04

61

9HV0412P3K001

25,000

0.83

1,100

18.3

65

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 20194

に変換する構造とした。その結果，表 2 および図 8 に示すように

1200

風量−静圧特性を大幅に向上し，軸流ファン特有の特定領域に1000おける静圧の落ち込みも解消することができた。

静圧[Pa]

800

圧力回復、衝突低減
600

軸流方向成分

9HV0412P3K001
9GA0412P3K01

400

9GV0412K301
200

109P0412K3013

109P0412H3013
0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

風量[m3/min]

図 6 代表的な□ 40 × 28mm 厚ファンの風量−静圧特性例
図 7 二重反転ファンにおける流れのイメージ：二重反転ファン
3.2 こだわり技術（2）2000

ファンでは冷却性能が不足し，その解決のためにファンを 2 台

1800

直列に並べて使用するケースも出てきた。同じ回転方向に軸流1600

ファンを 2 台直列に並べた場合，3.1 項で述べた静翼のない軸流

1400

ファンと同様に旋回成分が残り，前段ファンの動翼から出た流1200

静圧[Pa]

1U サーバの高発熱化・高密度化が進むなかで□ 40 × 28mm 厚

れと後段ファンの動翼との間に衝突損失などが生じる。その結果，風量 - 静圧特性は若干向上するものの，要求される性能が十9CRH0412P5J001□
40×56mm厚二重反転ファン1台
9HV0412P3K001□
40×28mm厚ファン2台直列

1000

9HV0412P3K001□
40×28mm厚ファン1台

800
600

分満足できないことが生じた。

400

そこで当社は，2004 年に前段ファン，後段ファンからなる二200組の動翼を互いに反対方向に回転させる方式の二重反転式軸流0ファン（以下，二重反転ファン）を開発した。図 7 に示すように，

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

風量[m3/min]

前段動翼から出た流れをスムーズに受けるような形状の静翼を

図 8 代表的な 40mm 角ファンの風量−静圧特性例

前段動翼の後流に配し，旋回流を後段動翼により軸方向の流れ

表 2 代表的な 40mm 角ファンの一般特性例
回転速度
型番[min-1]
前段

9HV0412P3K001□
40×28mm 厚ファン 1 台

5

後段

25,000

最大風量

最大静圧

消費電力

音圧レベル

[m3/min]

[Pa]

[W]

[dB(A)]

0.83

1,100

18.3

65

9HV0412P3K001□
40×28mm 厚ファン 2 台直列

25,20030,900

0.87

1,840

28.0

77

9CRH0412P5J001□
40×56mm 厚二重反転ファン 1 台

29,50025,500

0.93

1,700

30.24

70

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 20191

2017 年に開発した図 9 に示す□ 40 × 56mm 厚二重反転ファン

100

クーリングシステムにおけるこだわり技術 ファンの高風量・高静圧化

9CRH タイプは，2004 年に開発した 9CR タイプと比較して，最大風量は 1.3 倍，最大静圧は 3.3 倍に向上している。さらに，図進性が格段に改善されている。これらの二重反転ファンの製品

010 に示すように軸流ファン単体や 2 台直列時に比べて流れの直化により，従来にない高風量・高静圧を必要とするお客さまに100とって新しい解決策を提供することができた。
50

9CRH タイプ

0

0

100

200

300（mm）

40 × 28mm 厚ファン 9HV タイプ（25,000min-1）

100

□

100

0

前段ファン

50

0

0
□

200

300（mm）

40 × 28mm 厚ファン 9HV タイプ 2 台直列（前段 25,200min-1/ 後段 30,900min-1）

100

0

100

後段ファン

100

静翼

50

0

0
□

100

200

300（mm）

40 × 56mm 厚二重反転ファン 9CRH タイプ（前段 29,500min-1/ 後段 25,500min-1）

図 10 風速分布（フリーエア，定格電圧時）
前段動翼

後段動翼
風の流れ方向さらに現在は 40mm 角サイズの他に，36mm 角，60mm 角，80mm 角，92mm 角，120mm 角，ø172mm サ イ ズ の 二 重 反 転
図9□40 × 56mm 厚二重反転ファンの構造例

ファンをラインアップしており，小型で極めて高い動作風量が必要とされる ICT 機器を始めさまざまな産業機器に活発に採用いただいている。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 20196

クーリングシステムにおけるこだわり技術 ファンの高風量・高静圧化

4. むすび
本稿では当社ファン「San Ace」の開発におけるこだわりのなかから高風量・高静圧化技術として静翼付ファンと二重反転
ファンの技術に焦点をあてて説明した。これらの技術開発により，これまで冷却手段が無く困っていたお客さまに最適な解決策を届けることができた。今後もお客さまの課題に寄り添い解決策が継続的に提供できるように技術開発に取り組んでいく所
存である。

参考文献
（1）原田幸夫：流体機械

SI 単位版 朝倉書店（1986）（2）相沢吉彦：今までの流れを変えるクーリングシステム技術
山洋電気テクニカルレポート No.16（2003）（3）大澤穂波ほか：「San Ace 40」二重反転ファン
山洋電気テクニカルレポート No.16（2003.11）（4）石原勝充ほか：高風量・高静圧ファン ｢San Ace 40｣ GV タイプ
山洋電気テクニカルレポート No20（2005.11）（5）宮沢秀治ほか : 高静圧二重反転ファン「San Ace 40」9CRH タイプ
山洋電気テクニカルレポート No.45（2018.5）（6）Super Micro Computer, Inc.：「Supermicro RSD」

https://mysupermicro.supermicro.com/user（2019.8.21）（7）Super Micro Computer, Inc.：「Super Storage 1029P-NES32R」

https://mysupermicro.supermicro.com/user（2019.8.21）（8）Compuware Technology Inc.：「80 PLUS Platinum 1600W CRPS

CPR-1621-7M1」
http://www.compuware-us.com/products_show.php?recno=83（2019.8.21）

執筆者

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。

7

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

新製品紹介ファンの遠隔制御・監視を実現する IoT 製品「San Ace コントローラ」の開発
村上 直樹

荻原 博紀

荒起 聡直

村上 昌志

Naoki Murakami

Hironori Ogihara

Soma Araki

Masashi Murakami

漆本 光瑠

源 将大

大澤 穂波

Hikaru Urushimoto

Masahiro Minamoto

Honami Osawa

1. まえがき
近年，多くの分野において IoT（Internet of Things）の普及が進んでいる。IoT 機能を搭載した装置はインターネット経由での遠隔制御と監視が可能であり，また装置の稼動データをクラウドサーバに蓄積して予防保全や製品開発などに活用できるな
どお客さまやユーザーにとって多くのメリットがある。
ファンが搭載される装置において，ファンは装置を安定動作させるための重要部品である。そのため，ファンの遠隔監視や予防保全を実現する IoT 製品が求められている。
また，装置における低騒音，省エネルギーは常に重要な課題である。さらなる低騒音，省エネルギーを実現するため，ファンを状況に適した回転速度で運転させるための自動制御する装置も

図 2 専用センサ

図 1 San Ace コントローラ

求められている。
135±1
121±0.5

4.5±
0.3

3

本稿では，San Ace コントローラと専用センサ，およびクラ

4-ø

0.
.5±

製品「San Ace コントローラ」を開発した。

ø8

ファン（以下，ファンという）の遠隔制御と監視を実現する IoT

4-

こうした要求に応えるため，PWM コントロール機能付き

50±1

180±1

2. 開発品の概要

166±0.5

ウドサービス San Ace NET の概要と特長を説明する。

2.1 外観・寸法諸元San Ace コントローラの外観を図 1 に，専用センサの外観を

図 2 に，San Ace コントローラの寸法諸元を図 3 に，専用センサの寸法諸元を図 4 に示す。

図 3 San Ace コントローラの寸法諸元

San Ace コントローラは，縦置き，横置き，壁掛けが可能な形

2±053±0.544±0.522±0.546±0.537±0.5

.3

3

4-7.

0.
5±

3.

くした。

4-

状とした。また，すべてのコネクタを前面に配置し配線しやす

図 4 専用センサの寸法諸元

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 20198

2.2 仕様諸元

San Ace コントローラの仕様諸元を表 1，専用センサの仕様諸元を表 2 に示す。
当社ファンをネットワーク経由で制御・監視できることを特長とする。
表 1 San Ace コントローラの仕様諸元
型番

9CT1-001

定格電圧［V］

DC12 / 24 / 48

消費電力［W］

3.1 ※ 1

使用電圧範囲［V］

DC7 〜 60

使用温度範囲［˚C］− 20 〜＋ 70

コントロール機能

手動 / 自動PWM 信号

コントロール信号：3.3V / 5V
ハイレベル電圧（VOH）
周波数：25kHz

監視項目

ファン回転速度，ファン電流，ファン稼働時間，センサ検出値，外部入力

ファン接続台数

最大 4 台ファン接続端子許容電流5A（1 端子あたり）

センサ接続数

最大 4 個対応センサ

温湿度，気圧，加速度※ 2

外部入出力機能
通信機能

入力

フォトカプラ絶縁，ON DC15 〜 28.8V，OFF DC0 〜 5V

出力

フォトカプラ絶縁オープンコレクタ出力，負荷電圧 DC28.8V 以下，出力電流 0.1A 以下

無線

IEEE802.11b/g/n，周波数 2.4GHz ※ 3

有線Ethernet 10BASE-T，100BASE-TX

サイズ［mm］

50（W）× 135（D）× 180（H）

質量［g］

450

材質

ケース：樹脂※ 1 製品単体，周囲温度 20˚C ※ 2 専用センサ※ 3 対応チャンネルは 1ch 〜 11ch

表 2 専用センサの仕様諸元
センサタイプ

温湿度センサ

気圧センサ

加速度センサ

型番

9CT1-T

9CT1-P

9CT1-A

計測範囲

温度：− 20 〜＋ 70˚C
湿度：20 〜 85%RH ※ 1

気圧：800 〜 1100hPa

加速度：0 〜 60m/s2 ※ 2

使用温度範囲［˚C］− 20 〜＋ 70

使用湿度範囲［%RH］

20 〜 85 ※ 1

サイズ［mm］

53（W）× 46（D）× 22（H）

質量［g］

35

材質
※ 1 結露なきこと

9

ケース：樹脂※ 2 3 軸合成加速度

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

ファンの遠隔制御・監視を実現する IoT 製品「San Ace コントローラ」の開発

3. 開発品の特長るユーザーでも簡単に操作することができる。図 6 に設定画面例を示す。

3.1 ネットワーク接続機能

San Ace コントローラは有線または無線でネットワークに接続することができる。ネットワークに接続して使用する場合のシステム構成例を図 5 に示す。

3.3 計測・監視機能接続しているファン，専用センサについて以下の項目を計測，監視することができる。

ネットワーク接続機能によりネットワーク上のパソコンやスマートフォンなどの端末から San Ace コントローラにアク

ファン：回転速度，電流値，稼動時間

セスし設定・制御・監視を行うことができる。また，検出した専用センサ：温度，湿度，気圧，加速度

アラームを受信でき，内部に保存された計測データ，アラーム発生履歴をダウンロードすることも可能である。なお，有線は監視に使用する各項目の閾値はユーザーが任意に設定可能

Ethernet 10BASE-T，100BASE-TX，無 線 は IEEE802.11b/

で，計測値が閾値を逸脱するとメール，ウェブブラウザ画面表

g/n（2.4GHz）の通信規格に対応している。

示，本体の LED，外部出力で異常を確認することができる。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，ウェブ

3.2 ユーザーインターフェース

ブラウザ画面上で確認することができる。また，計測データ，ア

San Ace コントローラの操作は，パソコンやスマートフォン

ラーム発生履歴は csv ファイルでパソコンにダウンロードできなどの端末にインストールされている一般的なウェブブラウザ

るため，データを予防保全，新製品の開発，不具合解析等に活用を使用して行う。ユーザーインターフェースはユーザー視点ですることができる。図 7 に計測データ画面例を示す。

の使い易さを追求したデザインとし，また誤入力・誤選択を防止
するバリデーション機能を搭載したことにより，初めて使用す

また，外部装置からの入力信号により外部装置の状態を監視し，異常時にアラームを通知する機能も搭載している。

装置（クラウドサーバ）

コントローラ

端末

外部入出力

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 5 システム構成例

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201910

図 6 設定画面例

図 7 計測データ画面例

3.4 ファン制御機能

3.4.2 自動制御

きる。制御方法は手動制御と自動制御から選択することができの回転速度を自動で調節する機能である。自動制御は専用の温る。

湿度センサまたは気圧センサを使用することで実現できる。温

San Ace コントローラはファンを 4 台まで制御することがで

自動制御は接続している専用センサの計測値に応じてファン

湿度センサによるファン自動制御の接続と動作例を図 8 に示す。

3.4.1 手動制御

この例では温湿度センサ A の計測値でファン 1，2，温湿度セン

手動制御は接続しているファンに任意の PWM 信号デュー

サ B の計測値でファン 3，4 を自動制御している。温湿度センサ

ティ値を入力して回転速度を制御する機能である。PWM 信号

A，B の計測値が設定した目標値となるようにファンの回転速

デューティ値は 1% 刻みで設定可能であるため，所望する回転度が自動で調節される。自動制御によりファンを最適な回転速速度に調節することができる。

度で運転することができるため，過剰な回転速度から生じる騒音，電力を抑制することが可能となる。

11

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

ファンの遠隔制御・監視を実現する IoT 製品「San Ace コントローラ」の開発

図 8 ではファン 4 台を 2 個のセンサで自動制御する例を示したが，ファン 4 台をそれぞれ異なるセンサと異なる目標値で自動制御することも可能である。また，二重反転ファン，リバーシ

4. むすび
本稿では，開発した「San Ace コントローラ」の概要と特長を紹介した。

ブルフローファンも自動制御することができる。

本開発品はファンの遠隔制御と監視を実現した業界初（注）の

IoT 製品である。ファンの運転状態と専用センサの計測値の遠ファン3, 4隔監視を実現し，また監視データを製品内部，または San Ace
温湿度

NET に蓄積し予防保全や新製品の開発，不具合解析等に活用すセンサBることができる。
また，ファン自動制御機能でファン回転速度の過剰な上昇を抑制するため，お客さまの装置の低騒音，省エネルギーの実現に大いに貢献できると考える。
今後も，テクノロジーの発展にともない生じるお客さまの新しい要望に応えられる新製品を開発していく所存である。

温湿度
センサA

注 2019 年 8 月 20 日現在，当社調べ。

ファン1, 27000

目標値の維持に必要な回転速度で運転

ファン回転速度 [min-1]

6000
5000

ファン3, 4は温湿度センサBの計測値で自動制御

ファン3, 4

4000
3000
ファン1, 2

2000
1000
0

ファン1, 2は温湿度センサAの計測値で自動制御

図 8 自動制御の接続と動作例

3.5 クラウドサービス“San Ace NET”

専用のクラウドサービス “ San Ace NET ” を使用すると，

San Ace コントローラと遠く離れた場所であってもインターネットに接続できる環境であればどこからでも，パソコンやス
マートフォン等の端末で San Ace コントローラの設定・制御・監視をすることができる。また，San Ace NET には San Ace
コントローラの計測データが自動転送・保存されるためデータのバックアップとして活用することもできる。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201912

ファンの遠隔制御・監視を実現する IoT 製品「San Ace コントローラ」の開発

執筆者

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。

荻原 博紀
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。

荒起 聡直
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 昌志
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。

漆本 光瑠
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。

源 将大
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。

大澤 穂波
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。

13

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

新製品紹介防水ブロア「San Ace 97W」9W1B タイプ
大野 耕嗣

西沢 敏弥

羽田 格彦

Koji Ono

Toshiya Nishizawa

Kakuhiko Hata

戸田 貴久

児玉 晶生

栗林 宏光

Takahisa Toda

Masaki Kodama

Hiromitsu Kuribayashi

1. まえがき
近年バッテリーパックや換気システム，業務用厨房機器，デジ
タルサイネージといった装置の高密度化が進み，軸流ファンではまかなえない高静圧の領域で冷却をおこなうため，ブロアの要求が増えてきている。またこれらの装置は，屋外や水がかかる，かつ人が身近にいる環境化で使用されることが多く，高い防
水性能および低騒音化も求められている。
これらの要求に応えるため，このたび高静圧領域にて高い冷却性能を持つ防水ブロア「San Ace 97W」9W1B タイプ（以下，開発品）を開発・製品化した。
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 「San Ace 97W」9W1B タイプ

図 1 に開発品の外観を示す。
開発品は，ブロアにおいて当社で初めて防塵防水性能 IP68 を実現した。
また，同サイズの軸流ファンと比較し，高静圧な性能を備えた製品である。
開発品の特長を以下に示す。

3. 製品の概要
3.1 寸法諸元

開発品の寸法諸元を図 2 に示す。
既存製品との互換性を維持するために，幅および高さ寸法を（1）高静圧

従来品と同一にした。

（2）低消費電力・低騒音（3）防塵防水「保護等級 IP68（注）」3.2 特性開発品の一般特性を表 1 に示す。

（注）保護等級 IP68
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）」で規定されている。
（IEC 60529:2001）

定格電圧は 12V，24V の 2 種類を設定し，それぞれの定格電圧に定格回転速度 4,800min-1（H スピード），4,100min-1（M ス
ピード）を開発した。H スピードの風量−静圧特性を図 3 に，M
スピードの風量−静圧特性を図 4 に示す。各スピードで風量−
静圧特性は異なり，装置内部の発熱状況に応じて選定していただくことが可能である。また PWM コントロール機能を搭載しているため状況に応じて回転速度を制御することで，装置としての低消費電力化と静音化を実現できる。
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。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

14

)

8.6
(1

(10

95±1

25.7±0.3

(5)

.1
R49

)

41.4±0.347.4±0.38±129.6±0.3

36.6±0.3

0±30

4-ø4.5±0.3

AIR FLOWAWG 24
UL 1430
(3.5)

30

(1.5)

(53.5)

リード線

(1.7)

.6)

1.6

ø5

(1.5)

(18

R6

97.1±1(49.7)
39.3±0.3(21)(12) 31.8±0.3(54.4)

33±1(2.3)

31.7±0.3

回転方向

風吹出方向

図 2 開発品の寸法諸元（単位：mm）
表 1 開発品の一般特性

PWM

定格 使用電圧
デューティ
電圧
範囲
サイクル※

型番

[V]

[V]

[%]

定格
電流

定格
入力

定格
回転速度

[A]

[W]

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

4,800

1.09

100

1.30 15.6

10.2

20

0.14

9W1BM12P2M001

13.8

100

0.90 10.8

20

0.14

9W1BM24P2H001

100

0.65 15.6

20.4

20

0.07

27.6

100

0.45 10.8

20

0.07

9W1BM12P2H001

〜

12

〜

24
9W1BM24P2M001-1

1.68 1,500

最大風量

最大静圧

音圧 使用温度レベル
範囲[dB（A）] [˚C]

38.5 540

2.17

58

0.32

11.3

51

0.20

30

4,100

0.93

32.8 380

1.53

55

1.68 1,500

0.32

11.3

51

0.20

30

4,800

1.09

38.5 540

2.17

58

1.68 1,500

0.32

11.3

0.20

30

4,100

0.93

32.8 380

1.53

55

1.68 1,500

0.32

11.3

0.20

30

51
51

期待寿命

[h]

− 20
40,000/60˚C〜（70,000/40˚C）＋ 70※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-1（inch H2O） （Pa）

静圧

2.0

1.5

2.5

PWM デューティ
100%

600

500

2.0

400

1.5

50%

1.0

400

50%

200
20%

100

0

0.2
0

0.5

0.4
10

0.6

0.8

20

30

風量

1.2（m3/min）

1.0
40

（CFM）

図 3 開発品の風量−静圧特性例 H スピード

15

PWM デューティ
100%

500

1.0

200

0

600

300

300

0.5

DC 12V/24V

700

静圧

2.5

（inch H2O） （Pa）

DC 12V/24V

700

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

0

100

20%

0

0.2
0

0.4
10

0.6
20

風量

0.8
30

1.0

1.2 （m3/min）
40

（CFM）

図 4 開発品の風量−静圧特性例 M スピード

防水ブロア「San Ace 97W」9W1B タイプ

4. 開発のポイント
開発品は防水性能を備えながらも高静圧化を実現している。
以下に設計のポイントを簡単に紹介する。

4.1 防水設計

図 5 に示すように水の浸入による故障を防ぐため，活電部（モータ，制御回路）に樹脂コーティングを施す手法で保護等級IP68 の防塵防水性能を実現した。また，水がかかる環境下でも長期間使用できる製品とするために，以下の手法を採用した。
（1）マグネットは防水性に優れた材料を採用（2）フレームはアルミダイカストに塗装

図 7 風の流れの可視化

4.4 回路設計

4.2 節および 4.3 節で記載した構造での保護だけでなく，回路においても過負荷を検知した際に，モータ駆動電流を抑える二重の保護機能を搭載している。

5. 開発品と防水軸流ファンの比較
図 5 開発品の活電部の外観

5.1 風量−静圧特性の比較

開 発 品「9W1BM24P2H001」と 従 来 の 類 似 サ イ ズ □ 92 ×

4.2 フレーム設計

38mm 防水軸流ファン「9WV0924P1H001」（以下従来品）とのブロアは羽根を囲むようにフレームとカバーからなるケース

風量−静圧特性の比較を図 8 に示す。ブロアは軸流ファンと比で形成されている。図 6 に示すケース外観のようにブロアは取べ高い静圧を出すことができ，本開発品も最大静圧は従来品とり付け方向によってはケース内部に水が溜まり，必要な特性が比較し 40% の向上している。そのため高いインピーダンスを持出せないことが想定された。そこでケース内の水を排出するたつ製品に対応できるようになった。

め，排水穴を設けた。穴形状および位置を工夫した結果，信頼性と高静圧を両立した製品を実現することができた。

600

最大静圧40%向上

500

静圧
［Pa］

400

従来品

9WV0924P1H001
300

200

図 6 ケース外観

4.3 羽根設計

運転時，羽根に水がかかり過負荷になることが想定されたため，羽根強度の向上をおこなう必要があった。過去に蓄積された信頼性データをもとに，応力シミュレーション技術を活用し，十分な強度を保てる翼枚数，厚みにした。そのうえで翼長さ，角

開発品

100

9W1BM24P2H001

0
0

1

2

3

4

5

6

風量［m3/min］

図 8 風量−静圧特性比較度などの形状は図 7 に示す流体シミュレーション技術を活用し，最適化をはかり目標性能を達成した。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201916

開発品の動作点での音圧レベル:70dB（A）

図 9 に示す想定システムインピーダンスを持つ機器において，

80

同等冷却性能を得られる動作点で開発品と従来品の比較をす70

る。消費電力は 74% 低減することができる。

13dB（A）低減

また音圧レベルに関しても図 10 に示すように 13dB（A）低減することができる。このようにブロアは軸流ファンと比較し，

40

700

騒音化に貢献できる。

600
60

74%低減
開発品の動作点での消費電力:11.0W

600

静圧［Pa］

開発品
従来品

300
200

10

100
0
0

想定システムインピーダンス

1

2

3

4

5

6

風量
［m3/min］

500
静圧［Pa］

想定動作点

400

20

0

700

電力［W］

30

想定システムインピーダンス

500

50
40

50

開発品の動作点での音圧レベル:57dB（A）

システムインピーダンスが高い領域において低消費電力化と低従来品の動作点での消費電力:42.5W

60

音圧レベル［dB（A）］

5.2 想定動作点での比較

想定動作点

図 10 動作点における音圧レベルの比較

開発品

400

従来品

300
200

6. むすび

100
0
0

1

2

3

4

5

6

風量
［m3/min］

図 9 動作点における消費電力比較

本稿では 97 × 33mm 厚防水ブロア「San Ace 97W」9W1B タ
イプの特長と性能の一部を紹介した。
本開発品は，高静圧の性能を備えたブロアとして当社初のIP68 等級を実現した。このことにより，水や埃にさらされる環境で使用され，かつ高システムインピーダンスの装置において，本開発品が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要求に応える製品開発をおこなうことで，お客さまの新しい価値に貢献できる製品を提供し，お客さまとともに夢を実現していく所存である。

17

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

防水ブロア「San Ace 97W」9W1B タイプ

執筆者

大野 耕嗣
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。

西沢 敏也
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。

羽田 格彦
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。

戸田 貴久
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.48 November 201918

特集：山洋電気のこだわり技術

パワーシステム製品「SANUPS」のこだわり技術濱武
Takeshi Hama

1. まえがき

2.1 コンバータ部，インバータ部，制御電源部の高効率化

私たちの生活に欠かせないスマートフォンやタブレットなどの電子機器がネットワークを快適に使用するためには，安定し2.1.1 損失の少ない回路方式の採用

当社 UPS のコンバータ部，インバータ部や制御電源部などス

イッチング素子を使用している回路には，損失を低減させる回

た電力の供給が不可欠である。
当社の無停電電源装置（以下，UPS）やパワーコンディショナ
をはじめとするパワーシステム製品「SANUPS」は，平常時の基路方式を採用している。
次に，これら回路方式の例を述べる。

本的な性能や機能が高いだけでなく，豪雨や震災などの災害による停電時にも，お客さまの装置に高品質で安定した電力を供給することができる。また，防災や BCP（事業継続計画）対策と（1）ソフトスイッチング方式（共振型）

LC 共振を用いることにより，スイッチング時に 0 電圧や 0電流として損失を低減できる。

しても使用できる。
本稿では，これらパワーシステム製品「SANUPS」の機能，性（2）3 レベルインバータ方式

能，品質を支えるこだわり技術について紹介する。

一般的な 2 レベルインバータ方式に対して定常損失は増加

2. 高効率化技術

するが，1 素子当りのスイッチング電圧が 1/2 となることにより，スイッチング損失が大幅に低減する。

UPS やパワーコンディショナは高い効率が求められるため，

また，スイッチングリプル電流の振幅が小さいため，AC共振形，二相変調方式，3 レベルインバータ方式などの高効率化

フィルタを構成するリアクトルの鉄損が小さくなり，総合的のための回路方式の採用に加え，次世代半導体や損失の少ないに損失を低減できる。

部品を使用した製品設計をおこなっている。そして，その回路（3）二相変調方式

は当社独自の最適化を図っている。
ここでは高効率化の技術について，図 1 に示すように，UPSで使用されている基本的な回路構成を例に説明する。

主に三相出力インバータ部のスイッチング損失を低減させる方式であり，三相のうち二相はスイッチングをおこなうが，残りの一相はスイッチングを停止させる制御により，スイッ

コンバータ部

インバータ部

ACフィルタ

交流入力

チング損失を 1/3 低減できる。
負荷

2.1.2 回路の最適化

前述のような回路方式を採用することに加え，効率の改善効

果が最大となるよう，ゲートドライブ回路やゲート電源回路な
制御電源部

ど周辺回路の回路構成，使用部品の定数，回路電圧，スイッチン

図 1 UPS の基本回路構成例

ング素子の数を少なくする工夫により，スイッチング素子を動

蓄電池

グ周波数などについて最適化を図っている。
また，図 2 に示す「SANUPS E11B」では，使用するスイッチ
作させるためのドライブ回路，絶縁電源回路などの周辺回路を減らしている。
これにより，削減した回路の損失分の効率改善を図っている。

19

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

パワーシステム製品「SANUPS」のこだわり技術

2.3 その他

高効率化は，前述の回路方式や高効率デバイスの採用のみではなく，システムとして効率改善するという手段もある。
例えば，当社の風力発電・水力発電用パワーコンディショナ「SANUPS W73A」は，接続されるさまざまな風力，水力発電機の出力特性にあわせて，パワーコンディショナの直流入力電圧−直流入力電力の特性を自由に設定できる機能を備えることに
図 2 「SANUPS E11B」

2.1.3 次世代半導体の採用

より，システムとしての効率を高めている。

3. 出力無瞬断技術

近 年，次 世 代 半 導 体 と し て SiC（Silicon Carbide）や GaN

近年，生産システムの複雑化や高度化により，瞬時電圧低下が（Gallium Nitride）などのワイドバンドギャップ半導体が注目

影響を及ぼす範囲が広がっているため，UPS には前述の高効率されているが，当社は高耐圧，低損失が期待できる SiC デバイスであることに加え，無瞬断切り換えが求められている。当社はを採用している。

，「SANUPS E33A」の以前より図 4 に示す「SANUPS E23A」

例えば図 3 に示す「SANUPS A22A」は，そのインバータ部に
回路構成上，効率改善効果の高い 3 レベルインバータ方式を採ように完全無瞬断切り換えをおこなう UPS をラインアップしている。

用しており，これに加えて周辺回路内に SiC デバイスを使用することで常時インバータ給電方式として 94.5% という高効率を実現している。

図 4 「SANUPS E23A」／「SANUPS E33A」，「SANUPS E33A」はパラレルプロセッ「SANUPS E23A」
シング給電方式を採用しており，平常時は商用電源から電力を図 3 「SANUPS A22A」

供給しながら，常時並列に接続されている双方向インバータが負荷設備から発生する高調波電流をキャンセルし入力電流波形
を正弦波にすると同時に，UPS の入力力率を改善している。

2.2 AC フィルタの高効率化

また，この回路方式の採用と独自の切り換え技術により，停AC フィルタの高効率化について説明する。

電，瞬時電圧低下，瞬時停電が起きても，UPS から完全な正弦波

AC フィルタのリアクトルに使用する巻線については，高調を無瞬断で給電できる。

波電流による表皮効果を考慮したものを選ぶようにしている。
そして，使用するコアは損失の少ない磁性体材料を選定するこ図 5 にパラレルプロセッシング給電方式のイメージを示す。

図6とを基本としている。
また，設計手順として事前にカタログ値による机上検討や，回

スイッチ

交流入力

交流出力

路シミュレーションをおこない，使用する部品を確定するが，実際の回路では想定できない要因により期待する効率が得られないことがある。
そのようなときは巻線やコアを変えた数十種類のリアクトル

双方向インバータ
直流⇔交流

バッテリ

を試作して，実際にリアクトルを実装して効率の高いものを選
び出し高効率化を実現している。

通常時
停電時

図 5 パラレルプロセッシング給電方式

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201920

UPS No.3

設備機器
・データセンタ機器
・工場設備
・動力設備 など

パワーシステム製品「SANUPS」のこだわり技術

4. 給電信頼性向上技術

商用電源

UPS No.1
制御部

UPS は 信 頼 性 が 重 要 で あ る が，
「SANUPS A11M」や「SANUPS A22A」などの当社 UPS は，以下に示す並列冗長運

UPS No.2

転方式の採用と，当社独自の技術により信頼性を向上させてい

制御部

る。

4.1 並列冗長運転方式の採用

UPS No.3

同じ UPS ユニットを複数台並列に接続し，万が一どれか 1 台

制御部

設備機器
・データセンタ機器
・工場設備
・動力設備 などが故障した場合でも他の UPS ユニットにより給電を継続できるようにする並列冗長運転方式を採用し，給電に対する高い信頼
図 7 完全個別制御方式

性を実現している。
図 6 に並列冗長運転方式の系統図を示す。

5. むすび

UPS
負荷

UPS

商用電源

本稿では，パワーシステム製品「SANUPS」の機能，性能，品質を支える技術として，高効率化，出力無瞬断，信頼性向上について紹介した。
今後も，お客さまに安心で安定した電力を供給できる UPS や

図 6 並列冗長運転方式の系統図

4.2 完全個別制御方式の採用

一般的に UPS を並列運転させる場合には，各 UPS の出力がパワーコンディショナを提供できるようこれらの技術開発にこだわりを持って取組んでいく所存である。

執筆者

交流であることから，その電圧振幅，位相および周波数を一致させなければ UPS を破損するような過大な電流（横流という）が濱武

流れる可能性がある。

パワーシステム事業部 設計部
パワーコンディショナ，無停電電源装置の開発，設計に従事。

しかし，これを防止するために共通制御部を設けてしまうと，
この共通制御部の故障により UPS システム全体を停止させる
ことにもなる。したがって，個々の UPS の信頼性が非常に高いものであっても，この共通制御部の信頼性が低ければ，システム全体の信頼性は低いものとなる。
そこで，当社は並列運転させるための共通制御部を設けずに，制御部を個々の UPS ユニットに搭載する完全個別制御方式を採用した。
個々の UPS ユニットが，単独で横流の抑制制御をおこなう
ことで並列運転を実現して，システム全体として信頼性向上を図っている。
図 7 に完全個別制御方式のイメージを示す。

21

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

新製品紹介小容量 UPS「SANUPS A11M」シリーズの
開発
花岡 裕之

坂場 浩

塚田 昭洋

西澤 和也

Hiroyuki Hanaoka

Hiroshi Sakaba

Akihiro Tsukada

Kazuya Nishizawa

庄山 祐平

小澤 拓也

斉藤 博之

Yuhei Shoyama

Takuya Ozawa

Hiroyuki Saito

1. まえがき

3. 新製品の特長

近年の情報通信技術の発展に加え，高性能な情報端末である

前述のとおり，新製品では従来品で最大 5 台だった並列接続

スマートフォンやタブレットなどの電気機器の進化により，こ数を最大 8 台まで拡張した。図 1 にラックに 8 台実装した新製品の十数年で私たちの生活には，世界的なネットワークシステムの外観を示す。

が必要不可欠になった。こうしたシステムは一瞬の停止も許されないため，無停電電源装置（以下，UPS）が使われる。UPS
は交流電圧に停電などの異常が発生した場合に，内蔵しているバッテリの電力から交流電力に変換することで，遮断なしに電
気機器に電力を供給する装置であり，高い信頼性が求められる。
今回開発した小容量 UPS「SANUPS A11M」シリーズは，このような高信頼を要求される用途に最適な UPS である。本稿では，その概要について紹介する。

2. 開発の背景
1990 年代後半からコンピュータは小型化による低消費電力化が進んだ。またリスクを分散するため，機器ごとに UPS を接続する方式が主流となった。当時は，現用／予備切換方式や並列冗長方式などの信頼性の高い UPS は 100kVA 以上の大容量のみで，1kVA クラスの小容量では高信頼の UPS は実用化されて（8kVA ラックマウント）
図 1 「SANUPS A11M」

いなかった。
このような小容量市場に向け，当社は 2003 年に信頼性の高い
冗長システムを構築することができる「SANUPS ASE-H」シ
リーズを開発した。
「SANUPS ASE-H」は，鉄道や高速道路の3.1 個別制御方式の並列制御による高い信頼性

インバータの出力は交流電圧であるため，インバータユニッ

管理システムのバックアップなど 10kVA 以下のより高い信頼

トを並列に接続する場合，すべてのユニットの電圧の振幅・周波性が必要とされる場面で使われてきた。

数・位相などを完全に合わせないとユニット間に横流と呼ばれ（以下，新製品）は，「SANUPS ASE-H」「SANUPS A11M」

る電流が流れ，電流のバランスを取ることができなくなる。

（以下，従来品）の後継機として，1kVA のユニットを複数台並インバータを並列に接続するための制御方式として，共通制

列運転することにより容易に高信頼化と増容量化に対応でき

御方式やマスタースレーブ方式などがある。これらの方式は，る，というコンセプトを受け継ぎつつ，並列接続できる台数を 5制御回路や制御・通信線など共通部分が多く，増容量には向いて台から 8 台に拡張した。また，当社独自の並列運転制御技術によいるが高信頼とはいえない。

り，通信線が切れた場合でも停電時のバックアップ運転を含めこれに対して新製品は，共通制御部を設けずユニットごとにて安定した動作をできるようにした。さらに，動作温度範囲，入独立した制御回路を用意し，個別に制御することによりイン力電圧・周波数範囲を従来品よりもワイドレンジ化することにバータの並列運転を実現している。

より，電源が不安定な地域においてもバッテリ運転に切り替わ制御方式としては，入力電圧と出力電圧を検出しそれぞれのる回数を減らしバッテリの損耗を抑えつつ安定的に動作するこ

瞬時周波数と瞬時位相を算出し，お互いに合わせるように制御とができる。

する。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201922

新製品にも装置の始動／停止，計測値情報の共有などのためにユニット間の通信線は存在するが，ユニット間の同期はユ3.3 動作温度範囲の拡大

従来 UPS は，通信機器やサーバなどのバックアップに使われニット間通信によらず各ユニットが個別に制御しているため，ることがほとんどだったため，温度管理された場所で使用されユニット間の通信が切断されることがあっても，交流運転中はる場合が多かった。これに対して近年は，工場や事務所，店舗なもとより，バックアップ運転中においても，並列運転を維持する

どのあまり温度管理がされない場所で使用されることが増えてことができる。

きている。こうした状況を踏まえ，新製品は，動作温度範囲を

図 2 に示すようにユニットを並列接続して運転する場合，例− 10˚C 〜 55˚C とした。バッテリの制約により 40˚C 以上では充えば 8 台を並列接続すると最大で 8kVA まで負荷を取ることが電を停止させるが、バッテリの残電力が許す限り従来品より高できる。これに対して負荷容量を 7kVA 以下とし，1 台分以上のい周囲温度で使用することができる。

余裕を持つことで，1 台故障しても運転を維持する冗長化ができる。このように共通部分の極めて少ない並列運転制御により3.4 高負荷力率対応

最近の電子機器は力率補償をおこなっているため，高入力力

信頼性の高い冗長化を実現した。

率となっている。このような状況を踏まえ，従来品では 0.7 であった定格出力力率を，新製品では 0.8 とした。

Unit No. 1

これにより，同じ 5 台並列接続で比較した場合，従来品では3.5kW の有効電力に対して，新製品では 4.0kW と，より多くのUnit No. 2

電力を供給することができるようになった。

Unit No. 3

8kVA

3.5 バッテリ管理機能

新製品は，バッテリに問題がないように，定期的に自動でバッ

故障

テリテストをおこなう機能を備えている。また従来品にはな
かった，寿命警告，バッテリ運転積算時間，充電率，バックアッ
プ予測時間などさまざまなバッテリ管理機能を搭載し，バッテリの信頼性の向上を図っている。

Unit No. 8

負荷が7kVA以下であれば給電の維持が可能

3.6 保守性・メンテナンスの容易さ

図 3 に示すとおりバッテリを樹脂トレイに組み込み容易に取り外せる構造とした。これにより容易にバッテリを取り外し交換することができる。
メンテナンスバイパス

負荷

集電ユニット図 2 並列冗長運転

3.2 入力電圧のワイドレンジ化

世界的に見ればインフラの整備が不足し電源系統が不安定な地域が存在する。従来の UPS をこのような地域で使用した場
合，電圧や周波数の変動で頻繁にバッテリから給電することになり，バッテリの損耗が早まる可能性がある。
こうした問題を解決するため新製品では入力電圧範囲を 55V〜 150V（100V 系），110V 〜 300V（200V 系），入力周波数範

図 3 正面パネルおよびバッテリ

囲を 40Hz 〜 120Hz とワイドレンジ化した。これにより系統電圧が不安定で電圧や周波数が大きく変化する地域においても，
バッテリ運転への切り替えが少なくなるため，バッテリの損耗をおさえつつ安定した電力を負荷に供給することができる。

3.7 小型軽量化

新製品の体積は 15.19 リットルと従来品の 15.34 リットルに対して 1% 程度の小型化を実現した。また，高容量バッテリの採用により，バッテリを 3 個から 2 個に削減し，さらに内部構造の簡易化により，質量は 19kg から 15kg に大幅な軽量化を実現した。

23

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

小容量 UPS「SANUPS A11M」シリーズの開発

3.8 ネットワーク機能

表 1 リモートスイッチの機能

簡 易 的 な UPS 管 理 の た め に，UPS 管 理 ソ フ ト「SANUPS

設定値

SOFTWARE STANDALONE」が無償でダウンロードでき機能

ON/OFF をそれぞれのスイッチで操作する。ON/OFF 両方の信号が入力された場
合は OFF が優先される。

ON/OFFる。コンピュータと接続するためのシリアルケーブルは標準で両方使用添付される。また市販の USB ケーブルでも接続できるように

ON のみ（正ロジック）（OFF は無効）

ON/OFF を ON 側のスイッチのみで操作する。ON 信号が入力された場合に UPS
ON/OFF を ON 側のスイッチのみで操作する。ON 信号が入力された場合に UPS

なネットワーク環境を構築できる。

OFF のみ（逆ロジック）（OFF は無効）

3.9 高機能インタフェース（c）EPO（Emergency Power Off）接続コネクタなっている。
（シリアル通信とは排他機能となる）
さらにネットワーク環境での高度な UPS 管理をおこなうために，オプションで LAN インタフェースカードと UPS 管理ソが用意されており柔軟かつ強力
フト「SANUPS SOFTWARE」

新製品は標準で以下のインタフェースを備える。

が起動する。

が停止する。

本コネクタにスイッチを接続し ON することで UPS を緊（a）接点インタフェース

急時に停止させることができる。

従来と同様にオプションの接点インタフェースカードを

4. 回路構成

用いることで無電圧接点の出力ができる。また従来品との互換性を考慮し，従来品が組み込まれているシステムにそ新製品の UPS ユニットの回路構成とシステム系統図を図 4 にのまま置き換えができるよう配慮している。
（b）リモートスイッチ接続コネクタ示す。

従来と同様に ON 機能と OFF 機能を備えた接点入力を4.1 主回路構成

用意し，従来と同等の制御ができることに加え，設定により
表 1 のように使用できるようにした。

新製品の UPS ユニットは，高入力力率コンバータ，インバータ，充電器，バッテリ昇圧部，出力切換スイッチ，バイパス回路，
フィルタ，および制御回路部により構成されている。
この UPS ユニットを集電ユニットにより 8 台まで並列に接続する。

バイパス回路フィルタ

フィルタ

MAIN MCCB
整流器

ヒューズ

ヒューズ

充電器

インバータ

昇圧回路
制御回路
ヒューズ

バッテリ

増設バッテリコネクタ

インタ
フェース
リモートON／OFF，

外部インタフェース

EPO
USBインタフェース
PCインタフェース
カード
インタフェース（オプション用）

UPSユニット1

UPSユニット2

UPSユニット8交流入力
単相2線100V/200V
100V系（55-150V）
200V系（110-300V）

フィルタ

交流出力
単相2線100V/200V
100V系（100/110/115/120V）
200V系（200/208/220/230/240V）

保守バイパス回路

MAINTENANCE BYPASS MCCB
集電ユニット

図 4 システム系統図

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201924

小容量 UPS「SANUPS A11M」シリーズの開発

高入力力率コンバータは，一石式の昇圧チョッパ方式を採用した。本方式は，半導体で双方向スイッチを構成し交流電圧を直流電圧に昇圧するとともに入力電流波形を正弦波状に整形す

5. むすび
本稿では，1kVA の UPS ユニットを最小単位として 8kVAまでの並列運転（冗長化した場合は最大 7kVA）による高信頼る機能がある。
インバータはハーフブリッジ方式を採用し，素子数を減らす
ことによりドライブ回路などの周辺回路の削減をおこなった。
充電器は入力電圧から直接電力を供給する方式とすること化と増容量化に対応でき，当社独自の並列運転制御技術や動作
温度範囲，入力電圧・周波数範囲をワイドレンジ化した UPS「SANUPS A11M」について紹介した。
数 kVA の小容量クラスにおける並列冗長運転ができる UPS

で，効率改善した。

は世界的に見ても少ないため，小容量ながら高信頼性を必要と

4.2 制御回路するお客さまに貢献できると確信している。

制御回路はデジタル化することで，入出力の波形整形，UPSの動作シーケンス，並列運転制御などを 1 つの CPU で実現している。また各 UPS の情報共有のための通信には CAN を採用

執筆者

し，高速での情報のやり取りをできるようにして，装置ごとの計測結果や故障情報などの共有をおこなう。また自動で接続台数

花岡 裕之

管理をおこない，装置が停止した場合はアラームを発生する。

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。

4.3 電気的特性

新製品の標準仕様（UPS ユニット 1 台当り）を表 2 に示す。

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。

表 2 仕様
項目
出力容量

方式

交流
入力

入力整流方式

高入力力率コンバータ

冷却方式

強制空冷

インバータ方式

高周波 PWM 制御

相数・線数

単相 2 線

入力周波数範囲

55 〜 150V（100V 系）
110 〜 300V（200V 系）
40 〜 120Hz

所要容量

1.1kVA

力率0.95 以上（定格時）

相数・線数

単相 2 線

電圧整定精度

100/110/115/120V（100V 系）
200/208/220/230/240V（200V 系）
定格電圧± 5% 以内

定格周波数

50Hz/60Hz

周波数精度

定格周波数± 1,3,5%（出荷時± 3%）

電圧波形歪率
定格負荷力率3% 以下（線形負荷時）
8% 以下（整流器負荷時）
0.8（遅れ）

過渡電圧変動± 10% 以内（負荷急変時）± 10% 以内（停電・復電）± 10% 以内（入力急変時）

過電流保護動作

バイパス回路へ無瞬断切換

過負荷耐量

25

1kVA/0.8kW
商用同期形常時インバータ給電

定格電圧

交流
出力

仕様

運転方式

入力電圧範囲坂場 浩

105%（インバータ）

バッテリ種類

小形制御弁式鉛蓄電池

バックアップ時間

5 分（力率 0.7 時）

騒音（装置正面 1m）

45dB 以下

使用環境

周囲温度：− 10 〜 50˚C
相対湿度：10 〜 90%（結露しないこと）

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

塚田 昭洋
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。

西澤 和也
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。

庄山 祐平
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 拓也
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。

斉藤 博之
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。

新製品紹介「SANUPS W73A」連系自立タイプの開発
石田 誠

西澤 博文

藤巻 哲也

棚橋 克俊

Makoto Ishida

Hirofumi Nishizawa

Tetsuya Fujimaki

Katsutoshi Tanahashi

3.「SANUPS W73A」の仕様

1. まえがき2015 年末に開かれた国連気候変動枠組条約第 21 回締約国会
議（COP21）では，世界共通の目標として，産業革命前からの気温上昇を 2˚C 未満に抑制し，1.5˚C までへの抑制に向けた努力の継続に言及した「パリ協定」が採択された。
「第５次
日本では，2018 年にエネルギー基本計画が見直され，エネルギー基本計画」が決定した。 この中で再生可能エネル（1）「SANUPS W73A」の外観を図 1 に，基本回路構成を図 2 に，主な仕様を表 1 に示す。
今回開発した「SANUPS W73A」連系自立タイプは，既存の「SANUPS W73A」系統連系タイプの外形寸法を変えることな
く，部品追加，部品レイアウトの変更および制御プログラムの変更により，自立運転機能を実現した。

ギーは，2050 年に向け「経済的に自立し脱炭素化した，主力電源化を目指す」とされ，今後，さらなる導入量の増加が期待される。
このような背景のなか，電力会社への接続検討申込済の容量で，太陽光発電を上回っている風力発電や，再生可能エネルギー
固定価格買取制度（FIT）において，比較的買取価格の高い水力
発電は，再生可能エネルギーのなかでも導入量の増加が期待できる。
今回新たに非常時の電源としても使用できる風力発電・水力
発電システム用のパワーコンディショナ「SANUPS W73A」連系自立タイプを開発した。本稿では，新製品の概要および特長を紹介する。

2. 開発の背景

図 1 「SANUPS W73A」■ 系統連系タイプ

当 社 は 2017 年 に 風 力 発 電・ 水 力 発 電 シ ス テ ム 用 と し て，
直流入力

MCCB

絶縁
コンバータ

しかし，系統連系専用のパワーコンディショナは，商用電力系
統が停電すると，電力を使用することができない。

2018 年の北海道胆振東部地震や西日本豪雨をはじめ，近年，

DC / AC

インバータ
回路

制御回路・連系保護回路

信号入力

フィルタ

W73A」の販売を開始した。

フィルタ

9.9kW の 系 統 連 系 専 用 パ ワ ー コ ン デ ィ シ ョ ナ「SANUPS

MC

MCCB

連系出力

操作・表示回路

各地で自然災害による大規模な停電が発生し，いずれも停電解消には数日を要した。このような背景から，非常時の電源確保■ 連系自立タイプのため，自立運転機能を備えたパワーコンディショナの設置を

MC
直流入力

もあり，これらの要求に応えるため，「SANUPS W73A」系統連系タイプに自立運転機能を搭載した「SANUPS W73A」連系自立タイプの開発をおこなった。

信号入力

MCCB

絶縁
コンバータ

DC / AC

インバータ
回路

制御回路・連系保護回路

フィルタ

また，離島などの無電化地域における独立電源としての要求

フィルタ

検討するお客さまが増加した。

MC

自立出力

MCCB

連系出力

操作・表示回路

図 2 基本回路構成

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201926

表 1 主な仕様
型名

項目

系統連系タイプ

連系自立タイプ

W73A992R

W73A992S

出力容量

9.9kW

主回路方式

自励式電圧形

スイッチング方式

高周波 PWM

絶縁方式

高周波絶縁方式

冷却方式

直流入力

連系出力

自立出力

強制空冷
定格電圧

DC400V

最大許容入力電圧

DC570V

入力運転電圧範囲

DC150 〜 570V

入力回路数

1 回路

相数・線数

三相 3 線

定格電圧AC202V

定格周波数50Hz / 60Hz

定格出力電流AC28.3A

交流出力電流ひずみ率

総合電流 5% 以下，各次調波 3% 以下

定格出力電流比

出力力率0.95 以上

定格出力時，力率 1.0 設定の場合
力率設定範囲：0.8 〜 1.0（0.01 ステップ）

効率

93%

JIS C 8961 に基づく効率測定方法
力率 1.0 設定の場合

定格出力

−

9.9kVA−

三相 3 線

定格電圧−AC202V

電圧精度−

定格電圧± 8% 以内

定格周波数

−

50Hz / 60Hz

周波数精度

−

定格周波数± 0.1Hz 以内

交流出力電圧ひずみ率−

線形負荷：5% 以下

過負荷耐量

−

100% 連続

効率

−

93%

−

自動もしくは手動（出荷時：手動）

過電圧（OVR），不足電圧（UVR），周波数上昇（OFR），
周波数低下（UFR）

連系保護
受動的方式

電圧位相跳躍検出

能動的方式

ステップ注入付周波数フィードバック方式

JIS C 8961 に基づく効率測定方法

OVGR は外付けとし無電圧 b 接点入力を
標準とする

通信方法

RS-485

騒音50dB 以下

A 特性 正面 1m

周囲温度− 25 〜＋ 60˚C

連系運転時，40˚C を超える場合は出力制限にて運転

相対湿度90% 以下（結露しないこと）

標高

2000m 以下

使用環境

27

定格出力範囲 DC250 〜 540V

相数・線数

運転モード（連系運転 / 自立運転）
切替設定

単独運転
検出

備考

塗装色

マンセル 5Y7/1（半ツヤ）

発生熱量

745W

質量

64kg

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

「SANUPS W73A」連系自立タイプの開発

4. 新製品の特長

4.3 ソフトスタート方式

4.1 自立運転機能

続する場合，次のような問題がある。まず，変圧器を励磁するに「SANUPS W73A」連系自立タイプは，自立運転モードに切は，通常の約 10 倍の励磁突入電流が流れる。また，ポンプを駆り替えることで，自立運転ができる。

動するモータを起動する際にも，大きな起動電流が流れる。こパワーコンディショナの自立出力に変圧器やポンプなどを接自立運転とは，商用電力系統の停電時に使用する運転モードである。風力発電機や水力発電機が発電し，直流に整流した電力を，定周波数・定電圧・正弦波の交流電力に変換し，非常用設

れにより，パワーコンディショナの保護機能（過電流検出）が動作し，自立運転ができない場合がある。
このような負荷に対し変圧器の励磁突入電流は，パワーコン
ディショナの自立出力を低電圧（0V）から徐々に定格値まで立備に電力を給電する。
自立運転時の出力電気方式は三相 3 線式の AC202V で，最大ち上げることで抑制でき，この方法で起動するソフトスタート

9.9kVA の出力ができ，万一の停電時にも非常用設備に電力がを VVCF（Variable Voltage, Constant Frequency）ソフトス

供給できる。また，離島などの無電化地域においても，独立用電タート方式という。
また，ポンプの起動電流は，起動時の電圧と周波数の比を源として電力を供給することができる。
「SANUPS W73A」連系自立タイプの自立運転のイメージを一定にして定格値まで立ち上げることで起動電流を抑制する

図 3 に示す。

こ と が で き，こ の 方 法 を VVVF（Variable Voltage, Variable

Frequency）ソフトスタート方式という。

自立運転（停電時）

商用電力「SANUPS W73A」で は VVCF ソ フ ト ス タ ー ト 方 式 とVVVF ソフトスタート方式を選択でき，また立ち上げる時間も2 秒，5 秒，10 秒，20 秒の 4 条件から選択できる。これにより，パワーコンディショナに接続する負荷を選ばず，起動電流を抑え

停電て自立運転することができる。

4.4 直流入力電圧−直流入力電力の特性設定機能

発電「SANUPS W73A」は，風力発電機や水力発電機の出力特性に合わせて，パワーコンディショナの直流入力電圧−直流入力電力の特性（以下，電力特性）を最小 2 点から最大 32 点までで任意に設定できる。
また，運転開始電圧と運転停止電圧についても自由に設定できるため，さまざまなシステムにあわせて使用できる。
これにより，風力発電機や水力発電機の発電電力を効率よく

停電

非常用設備

取り出すことができる。
図 4 に電力特性の設定例を示す。

図版

123

英語

一般設備
図 3 自立運転のイメージ「SANUPS W73A」連系自立タイプは，商用電力系統が停電した場合に連系運転から自立運転，商用電力系統が停電から復電した場合に自立運転から連系運転への運転モードの切り替え
方法を手動または自動に設定できる。
また，手動切り替えの場合，運転モードの切り替えは従来の運転モードを選択する形式ではなく，連系出力遮断器の ON/OFF
で連系運転モードと自立運転モードを切り替えるよう，切り替えの手順を簡略化した。

英語

Tim

8000
直流入力電力［W］

4.2 自立運転への切り替え方法

Cond

10000

6000

4000

2000

0

0

100

200

300

400

500

600

直流入力電圧［V］

図 4 電力特性設定例

これにより，お客さまは難しい操作なしに自立運転に切り替えることができる。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201928

4.5 電圧上昇抑制動作待機機能を注入することにより，交流電圧周波数を変化させ周波数変化

維持し，電気製品などの故障や寿命低下を防ぐための機能とし新型能動的方式）を採用した。

パワーコンディショナには，電力系統の電圧を適正範囲内にて，電圧上昇抑制機能が設けられている。

を検出する，ステップ注入付周波数フィードバック方式（以下，
新型能動的方式は，原理的に他の能動的方式との干渉が発生

電圧上昇抑制機能には，進相無効電力制御と出力制御があり，連系運転中にパワーコンディショナの出力端の交流電圧が設定しないという特長があるため，パワーコンディショナの多数台連系に有利となる。

された値を超過した場合に，進相無効電力制御をおこない，さらに交流電圧が上昇する場合には，出力制御により出力電力を制限して，電圧の上昇を抑える。このため，電圧上昇抑制機能の出4.8 遠隔監視サービス「SANUPS W73A」は，当社製品の「SANUPS PV Monitor」

力制御が働くとパワーコンディショナの発電量が低下することと接続することで，ネットワークを経由して，遠隔監視やデータになる。

収集・分析ができる。

そこで，三相出力の風力発電・水力発電用パワーコンディショ
ナとして初めて，「電圧上昇抑制動作待機機能」を採用した。

（注 1）

2016 年版の系統連系規程（JEAC9701-2016）より，電圧上昇

さらに，状態監視サービス「SANUPS NET」を使うことで，
インターネットを通じて，「SANUPS W73A」の状態をパソコ
ンやスマートフォンから遠隔監視ができる。

抑制機能に動作時限を持たせてもよいことが盛り込まれ，電圧「SANUPS NET」では，電力の見える化サービスとシステム上昇抑制が動作するまでに 200 秒（注 2）の動作待機時限を持たせ情報管理サービスの 2 種類のサービスから，必要なサービスをた。これにより，200 秒以内の系統電圧上昇であれば，パワーコ選択できる。

ンディショナの出力の抑制を回避できる。

電力の見える化サービスは，発電状況の表示とデータ収集を本機能により，電圧上昇抑制による発電量の低下を低減する効果が期待できる。

おこなうことができる。システム情報管理サービスは見える化に加えて，運転状態・トラブル・警報の発生または復旧の通知，警報の発生および復旧の履歴を時系列に表示し，参照できる。

4.6 力率変更機能「SANUPS NET」を使用した遠「SANUPS PV Monitor」，

再生可能エネルギーの大量導入にともなう，配電系統の電圧

隔監視の接続イメージを図 5 に示す。

上昇問題の対策として，「SANUPS W73A」は連系運転時の力率変更機能を標準搭載した。
これにより，連系運転時の出力力率を 0.8 〜 1.0 の範囲で変更できるため，専用設備の設置や配電線の強化をおこなうことな
く，系統電圧の上昇を抑制できる。

注 1 2019 年 3 月 27 日現在。風力発電・水力発電用パワーコンディショナとして。当社調べ。
注 2 200 秒の待機時限は，系統連系規定による配電系統の電圧調整装置と協調した動作時限とするという考え方に基づいて，電気事業連合会の調査結果より，配電系統の電圧調整装置の中で動作時限が最も長い SVR（Step Voltage Regulator）の最大値より，標準的な値として定められた時限である。

4.7 ステップ注入付周波数フィードバック方式の採用「SANUPS W73A」は，単独運転検出の能動的方式検出において，停電発生時に発生する周波数偏差から算出した無効電力

風力発電・水力発電システム設置場所

クラウドサーバ
Type Cルータ

インターネット

シリアル通信（RS-485）

モバイル通信パック
パワーコンディショナ

図 5 遠隔監視の接続イメージ

29

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

遠隔監視
（PC，スマートフォン）

「SANUPS W73A」連系自立タイプの開発

4.9 防塵・防水性能

執筆者

コンディショナとして，防塵・防水性能に優れた密閉構造とし石田 誠た。これにより，雨や塵，小さな虫などの侵入から装置を守り，パワーシステム事業部 設計部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

「SANUPS W73A」は保護等級 IP65 であり，屋外用のパワーより安心して使用できる高信頼の製品である。

4.10 塩害対策「SANUPS W73A」は塩害地域での使用を想定し，塩水噴霧試験（「IEC60068-2-52 塩水噴霧試験方法」に基づく厳しさ 6 の西澤 博文
パワーシステム事業部 設計部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

試験）により機能・性能に影響がないことを確認している。このため，海岸線から 500m 以上離れた地域での設置ができる塩害藤巻 哲也

仕様である。

パワーシステム事業部 設計部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

5. むすび
本稿では，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」連系自立タイプについて，概要と特長を

棚橋 克俊
パワーシステム事業部 設計部
太陽光発電システムの機構設計に従事。

紹介した。
開発した新製品により，非常時の電源確保や商用電力系統が無い環境でも電力を使用したいと考えるお客さまのニーズに応えることができる。
今後，関連分野の製品開発においては，再生可能エネルギーの大量導入にともなう問題を改善する，スマートグリッドなどの新技術の開発に加え，これら新技術を応用した製品を迅速に開発し，あらゆる再生可能エネルギーを利用できる製品の提供と，低炭素社会の実現に貢献する所存である。
参考文献（1）経済産業省 資源エネルギー庁「第 5 次エネルギー基本計画」

https://www.enecho.meti.go.jp/category/others/basic_plan/
pdf/180703.pdf（2019.9.17）

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201930

特集：山洋電気のこだわり技術

サーボシステム製品を効率的に生産する
こだわり技術
孫竹 周作

牧内 一浩

Shusaku Magotake

Kazuhiro Makiuchi

1. まえがき「ものづくり」の目的は，「設計情報」にもとづき，材料や部品に「加工・組立」を施して，「価値」をもつ製品にすることである。
この「価値」は，製品を使用するお客さまにとっての価値である。
そして，その「価値」を「素早く・簡単につくる」ことが「ものづくり」の本質であり，私たちの使命である。
私たちは，従来から，お客さまの価値すなわち製品をつくるための技術や設備に，さまざまな工夫をしてきた。そこには，山洋
電気ならではの「こだわりの技術」がある。

2016 年 4 月から，5 か年の中期経営計画のなかで，「生産革新」を進めている。従来に対して，「生産性 2 倍，生産リードタイム

1/4，仕掛在庫 1/2」にすることを目標に，革新的な生産ラインの

図 1 レーザー方式被覆剥離装置

構築に取り組み，製品の生産効率を追求している。
本稿では，構築した生産革新ラインを例に，サーボシステム

表 1 従来工法と革新工法の比較（巻線工程）

製品を効率的に生産する「こだわりと創意工夫」について紹介する。まず，サーボモータの工程を取りあげ，次いで，サーボアン
プの工程を紹介する。

2. サーボモータ生産革新ラインのこだわり
当社は，カスタマイズ製品を多くのお客さまにお使いいただ

項目

従来工法

革新工法

剥離方法

機械式カッターレーザー照射

治具の交換・調整

カッター刃の位置調整
サンプルワークでの確認

なし

剥離の確認

目視

画像判定

いている。そのため，製品の種類が多く，これらを柔軟に生産するために，手作業による工程が多かった。革新ラインを構築す

従来，巻線被覆の剥離には，機械式カッターを使用していた。

るにあたり，多品種の製品を安定した品質で効率よく生産する

線径に合わせてカッター刃の交換が必要であり，時間がかかっために，ロボット技術やセンシング技術などの自動化技術を活ていた。革新工法では，レーザービームで被覆を剥離する技術用した。

を適用して，使用する銅線が変わったときでも，プログラムを切

ここでは，サーボモータの革新ラインに盛り込んだ「こだわり
技術と工夫」を紹介する。

り替えるだけで生産を継続できるようにした。また，被覆の剥離品質を，画像技術を用いて，全数自動検査できるようにした。
このように，巻線被覆剥離工程を自動化して，治具の交換・調2.1 巻線工程のこだわり

整に要する時間をなくした。この技術を適用したモータ生産ラ

る銅線を変える必要がある。このような機種切り替え時は，設

1/4 になり，工程内の仕掛在庫はゼロになった。

巻線工程では，モータの機種ごとに，特性に合わせて，使用すインでは，従来に対して，生産性が 2.3 倍，生産リードタイムが備の調整が必要になり，生産効率が低下する。
革新ラインでは，生産効率にこだわって，機種切り替えにともなう設備の調整をなくすために，レーザービーム照射による自31

2.2 マグネット接着工程のこだわり

モータの回転軸にマグネットを接着固定する工程では，接着

動被覆剥離工法を開発した。図 1 に，レーザー方式被覆剥離装置

品質が重要である。接着力が不足すると，回転軸が空転して，機を示す。表 1 には，従来工法と革新工法との比較を示す。

械装置に動力を伝えることができなくなる。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

サーボシステム製品を効率的に生産するこだわり技術

表 2 接着剤塗布確認の概要

革新ラインでは，ロボット技術を活用した自動接着工程を構築した。この工程では，品質にこだわり，接着剤を安定して塗布する工夫を適用するとともに，マグネットの割れなども自動で検査できるようにして，工程内不具合をゼロにした。
フランジサイズ 20mm 角 AC サーボモータのマグネット接着
装置を図 2 に，フランジサイズ 40mm 〜 80mm 角 AC サーボ

項目

フランジサイズフランジサイズ

20mm 角ライン

40mm 〜 80mm 角ライン

検出センサ

レーザーセンサ

カメラ ＋ 画像処理

検出方法

塗布した接着剤の高さを測定する

接着剤が途切れていないことを確認する

モータのマグネット接着装置を図 3 に示す。表 2 には，各装置で使用している接着剤塗布確認システムの概要を示す。
接着剤塗布の異常モードとして，接着剤のタンク内に気泡が入り，接着剤が吐出されないモードと，吐出されても，マグネッ
トに接着剤がつかないモードがある。革新ラインでは，これらの異常モードを検出するために，センシング技術を活用したシステムを構築した。

2.3 部品加工工程のこだわり

ここでは，部品加工工程の例として，リニアサーボモータに使うプレート（板状金属部品）の加工工程を紹介する。
この工程では，図 4 に示すように，多関節ロボットと加工機が連携する自動ラインを構築した。

図 2 に示すフランジサイズ 20mm 角 AC サーボモータ用の接従来ラインと革新ラインの比較を表 3 に示す。従来，機械への着剤塗布装置では，塗布した接着剤の高さを非接触センサで測プレート部品の投入・搬出を手扱いでおこなっていた。プレート

定し，正常塗布されたことを確認している。また，図 3 に示すフは重量物であるため，作業者への負担が大きく，取り扱いが容易

ランジサイズ 40mm 〜 80mm 角 AC サーボモータ用の装置でではなかった。また，加工途中に切粉の清掃が必要であった。

は，画像センサを用いて，接着剤が途切れなく塗布されたことを革新ラインでは，ロボットと加工機を連携し，プレートの投確認している。これらのこだわり技術によって，接着品質が安

入・加工・切粉清掃・搬出をすべて自動化した。プレートを加工定した自動ラインを構築した。このラインでは，従来に対して，機に固定する際には，センサを用いてプレートの浮きを検出し，生産性が 6 倍，生産リードタイムが 1/4 になった。工程内の仕掛

加工不具合を未然に防止する工夫をした。

在庫はゼロである。

図 2 フランジサイズ 20mm 角 AC サーボモータのマグネット接着装置

図 4 ロボットと加工機の連携

表 3 従来ラインと革新ラインの比較（部品加工工程）
項目

従来ライン

革新ライン

搬送方法

重量物を作業者が搬送ロボットが搬送

切粉の清掃

作業者が清掃ロボットが清掃

2.4 モータ検査工程のこだわり

モータ検査工程では，多品種の製品検査を「素早く・簡単」に検査することにこだわり，自動検査ラインを構築した。
自動検査ラインの例を図 5 に示す。表 4 には，従来の検査ライ
図 3 フランジサイズ 40mm 〜 80mm 角 AC サーボモータのマグネット接着装置

ンとの比較を示す。
従来は，検査項目ごとに装置があり，装置の前後に仕掛在庫がSANYO DENKI Technical Report No.48 November 201932

発生していた。また，検査装置ごとにモータ着脱が必要であった。
革新ラインでは，コンベア一体型の検査ユニットを開発した。
このユニットを連結し，モータをパレット搬送するラインを構築した。各検査ユニットでは，モータ銘板の 2 次元コードを読み込み，設備の設定，モータ固定および配線接続を自動でできるようにした。工程内の仕掛品はゼロである。

図 6 ロボットを用いた部品挿入ライン

3.1.1 リード部品のピッキング

ロボットが「正しい部品を正しくつかむ」ために，二つの工夫をした。
ひとつは，パターンマッチング機能による部品サーチである。
図 7-1 に，コネクタをパターンマッチングした例を示す。このパ

図 5 モータ自動検査ライン

ターン情報に基づいて，ロボットカメラのサーチエリア内に，挿入する部品があるか，ロボットが探し出し，ピッキングをおこな

表 4 従来ラインと革新ラインの比較（検査工程）う。この機能により，部品供給するとき，部品の位置を意識せず

項目

従来ライン

革新ライン

配置しても，ロボットが正しい部品をつかむことができる。

搬送と着脱作業者が搬送作業者が着脱自動搬送
自動着脱

ロボットチャックの位置関係を検出する機能である。図 7-2 に，

仕掛在庫

あり

なし

部品とロボットチャックの位置関係を検出した例を示す。この

設備の設定・調整作業者が設定・調整

自動設定・調整

もうひとつが，ピッキングした状態をカメラで撮像し，部品と機能により，チャックとリード部品のズレ量やリードの曲がり量を定量化し，ロボットが部品を正しくつかんでいるか判断できる。また，この機能は，挿入時の位置補正にも使える。

3. サーボアンプ生産革新ラインのこだわり
サーボアンプの生産工程では，プリント基板に電子部品を実装する「実装工程」とサーボアンプの「組立検査工程」を革新した。それぞれの革新ラインでは，人でなければできなかった，感覚的な作業を自動化することにこだわり，ロボットとセンシン
グ技術を活用した革新ラインを構築した。

3.1 実装ラインのこだわり

プリント基板の工程は，「表面実装工程」と「挿入工程」に大別される。
「表面実装工程」は，小さな電子部品をプリント基板に実装する工程であり，従来からチップマウンタなどの設備を使用し，すでに自動化が図られている。一方，「挿入工程」は，プリント基板のスルーホールに，リード付き電子部品（以下，リード部品と呼ぶ）など，比較的大きな部品を基板に挿入する工程であり，人手による作業であった。
従来，作業者は，リードとスルーホールとの位置関係を意識せずに，感覚的に位置補正し，リード部品を挿入していた。
新たに構築したロボットを使った部品挿入ラインを図 6 に示す。このラインでは，部品挿入時の「人の無意識動作」を定量化して，ロボットが人に近い動作をおこなうよう工夫した。

33

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

図 7-1 パターンマッチングによる部品座標検出

サーボシステム製品を効率的に生産するこだわり技術

以上のように，ロボット技術とセンシング技術を活用し，人が無意識におこなっていた動作をロボットでもできるようにした。なお，部品挿入工程では，従来に対して，生産性 4 倍，生産
リードタイム 1/3 となり，工程内の仕掛品はゼロである。

3.2 組立検査ラインのこだわり

プリント基板への部品実装が完了した後，サーボアンプの組

み立て，検査および梱包をおこなう。新たに構築した組立検査
図 7-2 部品とロボットチャックの位置関係検出

ラインを図 9 に示す。
この革新ラインでは，実装工程同様に，人の作業をロボット作業に置き換え，効率的に製品を生産できる自動ラインを構築し3.1.2 リード部品の挿入た。

ロボットが，部品を「正しい位置に，正しく挿入する」ために，図 8 に示すように，力を検出する力覚センサと画像センサを使った工夫をした。
プリント基板のスルーホール位置を画像センサで検出し，位置補正を加えた後，挿入動作をおこなう。リード部品がプリン
ト基板に接触した場合には，その発生する力を，力覚センサで検出することによって，リードとスルーホールの位置関係を検出する。
設定値以上の力が検出された場合には，リード位置とスルー
ホール位置がズレていると判断し，ロボットは「探り動作」をおこなう。探り動作とは，挿入時の力を力覚センサでモニタリ
ングしながら，ロボットアームを水平面内で僅かに動かす動作
図 9 組立検査ラインである。探り動作中に検出される力が設定値を下回った場合，リードとスルーホールの位置が一致したと判断し，挿入動作をおこなう。

3.2.1 組み立て工程の自動化

3.1.3 挿入後の確認

組み立て工程は，部材の供給部と製品の組立部によって構成部品が，「正しく挿入されている」ことを確認するために，図 8に示すレーザー変位計を使った機構を設けた。

される。
部材の供給部では，ロボットがストッカーから供給された部

挿入動作後，リード部品の上面複数箇所にレーザーを当て，部

材をピッキングして，組み立てステーションに配置する。この品の高さを検出し，設定した高さを超えた場合，部品浮きがある

際，画像センサを活用して，部材に間違いがないか，また，正しと判断する。部品が奥まで挿入されないことによる不良の発生い位置に配置されたかを検出し，部材の供給ミスを防止できるを未然に防止できる。

ようにした。
製品の組立部では，組み立てステーションに配置された部品ごとに，ネジ締め，グリス塗布およびカバー取り付けをそれぞれロボットがおこなう。
ネジ締め時には，トルクドライバによるトルク管理をおこな

力覚センサ

い，グリス塗布時には，画像センサによる塗布確認をおこなう。
また，カバー取り付け時には，力覚センサによる嵌合力の検出と，画像センサによる嵌合確認をおこなう。
ロボットがこれらの複数作業をおこなうために，図 10 に示す
画像センサ

ハンドチェンジャーを設置した。ハンドチェンジャーに用途別のハンドをセットし，作業ごとにロボットがハンドチェンジを自動でおこなう。この工夫により，限られた面積のなかで効率

レーザー変位計

的に組み立てができるようになった。

図 8 ロボットアーム部のセンサ

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 201934

サーボシステム製品を効率的に生産するこだわり技術

梱包ラインを構築する際，着目したのは梱包形態である。従来の梱包形態は，人がおこなうことを前提としており，自動化には適さなかったので，ロボットが梱包できるように，梱包仕様を変えた。このように，自動組立に適した製品設計形態に変更することも，こだわりのひとつである。
ロボット動作とハンドの形状から，外箱の大きさ，折り込み形
状および緩衝材の形状までを最適化して，自動梱包を実現した。
さらに，梱包後にダンボールに貼付けていたラベルを，シール材
からインクジェットによるダイレクト印字に変更し，シール貼付け工程をなくした。
なお，組立検査工程では，従来に対して，生産性 4.7 倍，生産
リードタイム 1/4 となり，工程内の仕掛在庫はゼロになった。
図 10 ハンドチェンジャー

3.2.2 検査工程の自動化検査工程では，サーボアンプが正しく動作することを確認するために，特性検査をおこなう。
特性検査時，サーボアンプに通信用のコネクタなどを複数挿入する必要がある。従来は作業者がおこなっていたこの作業をロボット作業に置き換えた。検査に使用するコネクタが複数あるので，図 11 に示すように，コネクタの形状を画像センサで撮像し，コネクタを識別する。
コネクタを挿入する際は，受け側コネクタと挿入側コネクタ
図 12 自動梱包ラインの位置を画像センサで検出後，力覚センサを使って，適切な力を加えながらコネクタを挿入する。コネクタの形状により，挿入力が異なるため，コネクタごとに挿入力の設定をおこない，自動4. むすび化を可能にした。

本稿では，サーボシステム製品の生産革新ラインにおける「こだわり技術と工夫」を紹介した。各工程には，山洋電気ならではの「こだわり技術と工夫」を盛り込んでいる。
私たちの「こだわり」は，「多品種の製品を安定した品質で効率よくつくる」ことである。そのために，ロボット技術とセンシン
グ技術を工夫して，生産革新ラインに適用した。
今後も，お客さまにとって価値のある「製品とサービス」を提供し続けるために，生産革新をさらに進めていく所存である。

執筆者

図 11 コネクタ撮像画面
孫竹 周作

3.2.3 梱包工程の自動化

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。

完成したサーボアンプを自動で梱包するラインを図 12 に示35す。従来は，製函，袋詰め，箱詰め，封緘の各作業をすべて人がお牧内 一浩

こなっていたが，これをロボット作業に置き換えた。

サーボシステム事業部 生産技術部
サーボモータの生産技術に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

新製品紹介SANMOTION K シリーズ
DC サーボモータ
倉石 大悟

林 秀利

山本 裕志

宮下 年弥

Daigo Kuraishi

Hidetoshi Hayashi

Yuji Yamamoto

Toshiya Miyashita

三浦 武志

依田 昌悟

久保 貴子

保屋野 智恵子

Takeshi Miura

Shogo Yoda

Atsuko Kubo

Chieko Hoyano

恩田 祐樹

松嶋 健太

瀧島 淳司

山口 雅昭

Yuki Onda

Kenta Matsushima

Atsushi Takijima

Masaaki Yamaguchi

1. まえがき
当社 DC サーボモータは 60 年以上の歴史を持つ製品であり，我が国の産業の発展に貢献してきた（1）。近年では三次元測定機に代表される精密測定機器や医療機器向けにもお使いいただいている。これらの用途には，測定精度向上のために，モータの速度変動と温度上昇の低減が必要である。また，人の近くで動く機械のため，低電圧仕様および低騒音化も必要である。
新製品「SANMOTION K」シリーズ DC サーボモータでは，速度変動の要因となるコギングトルクを大幅に低減するとともに，損失を低減して温度上昇が低いモータとした。さらに，ブラシや構造体を工夫して低騒音化を図った。
ま た，従 来 品 と 同 様 に，4 種 類 の フ ラ ン ジ サ イ ズ（42mm，54mm，76mm および 88mm）をラインアップした。フランジサ
イズ 42mm 角とフランジサイズ 54mm 角には，低電圧仕様を標
準ラインアップとして追加した。

図 1 外観（フランジサイズ 54mm 角 110W モータエンコーダ付）

本稿では，本新製品のラインアップと仕様諸元および特長を紹介する。なお，本新製品開発に際しては，製品性能を安定して発揮できるように，製造技術も工夫した。

2.2 ラインアップと主要諸元

表 2 に，標準ラインアップおよびオプション品の一覧を示す。

本新製品では，従来品と同様にインクリメンタルエンコーダ，タ2. 新製品の仕様

コジェネレータおよびブレーキを取り付けることができる。各2.1 外観・外形寸法

さまの要求に対して柔軟に対応できる。また，標準ラインアッ

コーダ付タイプの外観を示す。また，図 2 および表 1 に本新製品いる。

図 1 に本新製品の一例として，54mm 角 110W モータのエンオプションを組み合わせて取り付けることができるので，お客プとして安全規格の UL と cUL および IEC 規格に適合しての主要寸法一覧を示す。本新製品は従来品 T シリーズと取り付

表 3 に低電圧仕様，表 4 に標準電圧仕様の主要諸元を示す。フ

け周り寸法を同一とした。このため，装置側の取り付け諸元をランジサイズ 42mm 角とフランジサイズ 54mm 角モータの低変更することなく置き換えが可能である。

電圧仕様を標準ラインアップに加えることによって，人の近くで動く機械でも安全に使用できる。このため，精密測定機器や医療機器に最適な仕様としながら，従来製品よりも幅広い用途にお使いいただける。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

36

□

LR

LC

LL

LE

øLZ

A

øS

øLB

øL

1000±501000±50

N.P.

モータリード線

アース線

エンコーダリード線

図 2 主要寸法（エンコーダ付）
表 1 主要寸法一覧（エンコーダ付）
型番

寸法
（mm）

KB402XS0

LL

83±1

KB404XS0
KA404XS0
96±1

KB406XS0
KA406XS0
109±2

KB506XS0
KA506XS0
110.5±2

KB511XS0
KA511XS0
130.5±2

KA720XS0

KA730XS0

KA840XS0

KA850XS0

134.5±2158.5±2

166±2

181±2

LE

48±0.20
34− 0.025
2±0.3

60±0.30
50− 0.025
2.5±0.3

LC

42±0.554±0.576±0.888±0.8LZ

4−ø3.54−ø4.54−ø5.54−ø6.630±0.80
14− 0.011

35±0.80
16− 0.011

LA
LB

90±0.30
70− 0.030
3±0.4

24±0.80
7− 0.009

LRS

100±0.3080− 0.030

表 2 標準ラインアップおよびオプション品一覧
定格
出力
（W）

23

○

−

42

40

○

○

60

○

○

60

○

○

80

○

−

110

−

○

54

76
88

37

定格電機子電圧

フランジ
サイズ
（mm）

低電圧（KB） 標準電圧（KA）
24V 系
75V 系

200

−

○

300

−

○

400

−

○

500

−

○

定格回転速度（min-1）

保護
等級

安全
規格

オプション
タコジェネレータブレーキ

3V/krpm

−

3000
IP43

標準

UL
cUL
IEC

2000P/R（A 相，B 相，Z 相）
7V/krpm

2500

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

インクリメンタル
エンコーダ

DC90V

SANMOTION K シリーズ DC サーボモータ

表 3 主要諸元一覧（低電圧仕様）
サーボモータ型番

KB402

定格電機子電圧（V）

DC20

KB404

KB406

KB506

KB511

DC24

定格出力（W）

23

40

60

60

80

定格回転速度（min-1）

3000

3000

3000

3000

3000

最高回転速度（min-1）

5000

5000

5000

5000

5000

定格トルク（Nm）

0.074

0.13

0.19

0.19

0.26

瞬時最大トルク（Nm）

0.42

0.76

1.2

1.8

2.16

回転子イナーシャ（注）（× 10-4kg・m2）

0.047

0.084

0.108

0.22

0.37

（注）
モータ重量（kg）

0.3

0.4

0.5

0.8

0.85

（注）モータ単体での値

表 4 主要諸元一覧（標準電圧仕様）
サーボモータ型番

KA404

KA406

KA506

KA511

KA720

KA730

KA840

KA850

定格電圧（V）

DC72

DC70

DC75

DC75

DC80

DC75

DC85

DC80

定格出力（W）

40

60

60

110

200

300

400

500

定格回転速度（min ）

3000

3000

3000

3000

3000

2500

2500

2500

最高回転速度（min-1）

5000

5000

5000

5000

5000

4000

4000

3000

-1

定格トルク（Nm）

0.13

0.19

0.19

0.35

0.64

1.15

1.53

1.91

瞬時最大トルク（Nm）

0.76

1.2

1.8

3.4

5.4

9.8

12

16.7

回転子イナーシャ（注）（× 10-4kg・m2）

0.084

0.108

0.22

0.37

1.47

2.7

5

6

モータ重量（kg）

0.4

0.5

0.8

0.85

1.8

2.5

3.4

4.1

（注）

（注）モータ単体での値

3. 新製品の特長計を同時に進め，製品性能を安定して発揮できるように，製造技術も工夫した。

3.1 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ルクが最も小さくなる

コギングトルクはモータ回転時の速度変動や機械装置の振動

ように，マグネットおよび電機子鉄心の形状を決めた。具体的

騒音の要因にもなる。お客さま装置の性能向上に貢献するためには，図 4 に示すように，マグネットの内 R と外 R 寸法を最適化に，本新製品では，大幅にコギングトルクを低減した。

し，さらにコギングトルクが極小となる極弧角を決定した。ま図 3 にコギングトルク波形の比較を示す。本新製品では，いた，電磁鋼板の積層方法を工夫するとともに，マグネットを自動

ずれの角サイズでもコギングトルクを従来品の 1/2 以下に低減で貼り付ける工法を採用した。従来の手作業による組立ノウハ

した。

ウを自動組立に適用して，安定してコギングトルクが小さくな

本新製品では，開発の初期段階から，製品設計と生産ライン設

るように，製造技術を工夫した。

フランジサイズ42mm角60W
従来品（T511)

回転角度

回転角度

新製品（KA730）

回転角度

従来品(T850)
コギントルク

新製品（KA511）

従来品(T730)
コギントルク

新製品（KA406)

コギントルクコギントルク

従来品（T406)

新製品（KA850)

回転角度

図 3 コギングトルク波形の比較

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

38

従来品

100%

新製品

100%
75%

69%

極弧角

R

外

R

内

損失

フレーム温度上昇※試験条件：定格出力（当社放熱条件による）

図 6 損失および温度上昇値の比較（フランジサイズ 42mm 角 60W 定格出力時）
図 4 マグネット形状

3.3 低騒音化

DC サーボモータの構造的な特徴として，ブラシと整流子に3.2 損失低減による効率向上と低発熱化よる機械的な摺動部を持っている。このため，モータ回転時の減することができる。また，DC モータでは，ブラシと整流子の含まれる。

一般に，スロット内の巻線占積率を高くすることで，銅損を低主な騒音成分として，ブラシと整流子の接触による振動成分が機械的な摺動にともなう機械損が発生する。本新製品では，巻本新製品では，ブラシ本数の最適化およびブラシを保持する

線占積率を高めて，銅損を減らすとともに，ブラシ材質とブラシ

ブラケット部の剛性を向上することにより，ブラシと整流子の本数の最適化を図ることで機械損を低減した。

接触に起因する振動騒音成分を抑制し，騒音レベルを低減した。

図 5 に，一例としてフランジサイズ 54mm 角 110W の電機子

図 7 にフランジサイズ 54mm 角 110W の騒音レベル比較を示

巻線の比較を示す。新製品では，ノズル方式の巻線機とその制す。本新製品では，広い回転速度域に渡って，騒音が低下してい御法を工夫して，線径の太い巻線を高い占積率で巻くことによることがわかる。従来品と比較して，最大で約 8dB の低騒音化

り銅損を低減した。

を図った。
このように，本新製品は騒音レベルが低いので，医療機器など人の近くで動く機械にも，安心してお使いいただける。

従来品（b）新製品

図 5 電機子巻線の比較（フランジサイズ 54mm 角 110W）

また，ブラシ材質とブラシ本数を最適化することにより，従来品と同等のブラシ寿命を維持しながら，ブラシと整流子の摩擦

新製品
騒音レベル（dB）（a）従来品

5dB

による機械損を低減した。
図 6 にフランジサイズ 42mm 角 60W の損失とフレーム温度
上昇値の比較を示す。従来品に対し損失を 31% 低減したことにともない，フレーム温度上昇値は 25% 低減する。また，モータ
効率は約 10% 向上する。
このように，本新製品は，高効率で温度上昇が低いので，お客さま装置への温度の影響が少なく，装置の省エネルギー化にも貢献できる。

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SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

回転速度（min-1）

図 7 騒音レベルの比較（フランジサイズ 54mm 角 110W 無負荷時）

SANMOTION K シリーズ DC サーボモータ

4. むすび
本稿では，「SANMOTION K」シリーズ DC サーボモータの保屋野 智恵子
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

ラインアップおよび仕様諸元を示し，その特長を紹介した。
本新製品は，高効率でトルク変動が小さく，モータ温度上昇も低いモータである。また，標準ラインアップに低電圧仕様を追加した。お客さま装置の性能向上や新しい価値の創造に寄与で

恩田 祐樹
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

きる製品である。なお，従来品と取り付け互換であるため，これまでお使いいただいた従来品との置き換えが容易である。
今後も，DC サーボモータならではの使いやすさを追求するとともに，製品設計技術と製造技術の融合を図り，これまでの用松嶋 健太
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

途に加えて，新たな用途や市場の要求に応えていく所存である。
瀧島 淳司
参考文献
（1）山洋電気：「統合報告書 2019」

サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

https://contents.xj-storage.jp/xcontents/AS02420/2787a71d/55
94/4b43/9500/15afbd070ab3/20190820115838915s.pdf

山口 雅昭

pp13-14（2019.8.20）

サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

執筆者

倉石 大悟
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

林 秀利
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

山本 裕志
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

宮下 年弥
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

三浦 武志
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

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設計，開発に従事。

久保 貴子
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの設計，開発に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.48 November 2019

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48

November
2019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

児玉 展全
（委員長）
小野寺 悟（副委員長）
塚田 志保（委員兼事務局）
成瀬 理恵子
倉石 大悟
祢津 秀樹
内田 成一
西牧 健太
丸山 晴久
西澤 博文
宮﨑 寛

発行日

2019 年 11 月 15 日（年 2 回発行）

©2019 SANYO DENKI CO., LTD. Printed in Japan

http://www.sanyodenki.co.jp

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