特集2018年の技術成果

1960
Kawaguchi Works47

May 2019

COLUMN
表紙：

川口工場
1960年

1957年，東京工場が手狭になることを予測し，埼玉県川口市
青木町に用地を購入し，1961 年2 月から操業を開始しました。
川口新工場は，東京工場の分工場として新たに生産体制に加わり，主にラインによる生産をおこないました。
サーボモータ，ホットトップ自動制御装置，無線通信機用手回し発電機，通信向け信号度数計電源などを生産し，その後，
コンピュータ周辺装置の磁気テープ装置，ディスク装置，リー
ルモータ，キャップスタンモータ，真空ブロワ，シロッコファ
ンなどのさまざまな製品が増産されました。
この時期は1964年に東京オリンピックが開催され，時代の大きな転換期でした。コンピュータや半導体を中心とした電子工業の躍進期となる昭和四十年代（1965年～）へ向かって，当社は積極的な経営を推し進めていきました。

47
May 2019

SANYO DENKI TECHNICAL REPORT
C

O

N

T

技術革新の変化を得意に

E

執行役員

N

T

S

坂本 次郎

1

特集：2018 年の技術成果

3■ クーリングシステム事業部

2018 年の技術成果 山崎 哲也 ............................................................................................................. 3
ø225 × 99mm 厚 遠心 ACDC ファン／防水遠心 ACDC ファン「San Ace 225AD」9AD タイプ 野々村 智英 ほか ........................................................................... 5
高静圧ファン「San Ace 36」9HV タイプ

中山 章

ほか

................................................................... 9■ パワーシステム事業部

2018 年の技術成果 鈴木 哲雄 ............................................................................................................ 13
モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」の開発
防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」の開発

德武 央也

柴田 雅之

ほか

ほか

.................................... 16........................................ 23■ サーボシステム事業部

2018 年の技術成果 宮原 章雄 ............................................................................................................ 27「SANMOTION C モーションコントローラ SMC100」の開発

児玉 秀明

ほか

........................ 30

SANMOTION R1 シリーズ
小容量 40, 60, 80 角 低慣性 AC サーボモータの開発 堀内 学 ほか .............................................. 35
日本電機工業会 技術功績者表彰推薦者 2019 年度／第 68 回

42

主な特許

43

社内表彰 発明大賞（優秀賞）（2018 年 4 月表彰）

45

社内表彰 モノつくり大賞（優秀賞）（2018 年 5 月表彰）45

社外発表 一般技術誌（2018 年 1 月〜 12 月）

46

社外発表 技術論文（2018 年 1 月〜 12 月）

46

技術革新の変化を得意に

執行役員

坂本 次郎
Jiro Sakamoto

山洋電気は 1927 年に創業し，今年で 92 年を迎えます。
その間の大きな景気変動をいくつも乗り越え，その時代の変化をとらえながら，独自の技術力と堅実な経営を柱に，着実な成長を続けてまいりました。

1927 年（昭和 2 年）当時の日本は，元号が大正から昭和に変わったば
かりで，電話や家電製品もありませんでした。
その後の日本は，敗戦を経て高度成長の波に乗り，エレクトロニクス
技術の発展と共に，わたしたちの生活スタイルやビジネスのあり方まで，大きく変化することになりました。
このような生活の変化の背景には，必ず新しい技術革新が存在しています。
近年で最も大きな変化は，インターネットを起点とした情報革新でしょう。
コンピュータ同士の結合は，世界中の人たちの知識と感情をつなぎました。この情報革新の流れは，IoT，AI，自動運転などの技術に展開され，今までの世の中の仕組みまでも変えようとしています。ロボットはIoT，AI と融合し，自らの判断で動ける領域を広げています。わたした
ちはいま，次のパラダイムシフトの入口に立っているのです。
山洋電気は「ものづくり」の視点から，これらの変化を支えています。
たとえば，大量のデータ処理を可能にしたクラウドサーバには，多くの「クーリングシステム製品」が冷却用途で使用され，その安定稼働を支えています。高度に管理された植物工場や住宅換気など冷却以外の用途にも広がっています。
「パワーシステム製品」は，絶対にとまることが許されない情報社会の

1

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

前提となる電力供給を支えており，災害発生時には，ライフラインを支える重要な役割も担っています。
「サーボシステム製品」は，ロボットや工作機械などの高速で正確な駆動が求められる動作を支えています。
少子化・人材不足を背景に今後のロボットは，医療や食品の市場にも拡大し，人間と協働できる分野を広げています。

技術革新の波は次々と連鎖し，新しい技術革新を生み続けます。人間が想像していた「可能性」が，次々に「現実」になりました。今後は AI が，人間の固定概念を超えた解を加速度的に導き出すでしょう。
人間の本質は変わらなくても，技術は人間の可能性を拡張します。世界中の物や人が簡単につながる現代の生活を誰が予想できたでしょう ?
創業当時の 92 年前の人々が，現在の世界を想像できなかったように，これからの 92 年後の世界は，今の我々の想像を超えるでしょう。
今年は，平成から次の元号に変わる「変化の年」です。これまで山洋電
気は，時代の変化を先取りしながら，人々の幸せに役立つ業界トップの新製品開発を続けてまいりました。
本号でも「2018 年の技術成果」として，耐環境性や人の安全に配慮した技術，IoT 製品など，当社の絶え間ない技術開発の一端を垣間見ることができます。
山洋電気は，このような技術革新による時代の変化をチャンスととらえ，「変化を得意に」していきます。そして，お客さまにとって価値のある製品とサービスを世界中のお客さまにリアルタイムに提供すること
で，「世界のトップブランドの構築」をめざします。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 20192

特集：2018 年の技術成果

クーリングシステム事業部
山崎 哲也
Tetsuya Yamazaki

近年，情報通信機器は，IoT の本格普及

ショナ，EV 用充電スタンドやデジタルサとができるため，シンプルな装置を設計にともない，これまでにない大容量で高イネージなど，屋外に設置する装置も増するには有効なソリューションとなる。

速化が必要になってきている。

えてきており，ファンには防水性も求め

特に次世代ネットワーク 5G 通信シスられる。

テムにおいては，高速・大容量のデータ

これら装置は，DC 入力で駆動するファ処理・電送による装置の発熱や高い信頼ンを採用するケースが多いが，AC 入力で性の確保が課題になっている。

駆動するファンの需要も根強く残っていそのため，ファンにはこれまで以上に高性能・高信頼性が求められている。
また，大型の熱交換器やパワーコンディる。

2018 年において，当社はこのような市場からの要求に応えるべく，業界トップの高性能と高信頼性を有するファンを開発・製品化した。
以下に 2018 年に開発した製品の概要を紹介する。

AC 入力のファンを採用することで，装置からコンバータや DC 電源をなくすこ■ 高風量長寿命防水ファン

DC ファン• □ 92 × 38mm 厚「San Ace 92W」9WL タイプ
近年，屋外設置型の通信設備やパワコン
市場において，更なる高性能・長寿命の要
求が増えつつある。

水といった特徴ある製品にて，更なる市場開拓を進める必要がある。
このような市場の要求に応えるため，また急速充電器やデジタルサイネージ

高風量で長寿命の防水ファン「San Aceのような製品には，信頼性が高い長寿命防92W」9WL タイプを開発・製品化した。

■ 高静圧長寿命二重反転ファン

DC ファン• □ 60 × 76mm 厚「San Ace 60L」9CRLA タイプ
近年，2U サイズの IT 機器は，装置の高当社には 60mm 角サイズの長寿命二重密度化による発熱量の増大，データ通信量

反転ファンがあるが，このような市場の変の増加及び高速化が急速に進んでおり，今化に追従していくためには，更なる高性まで以上に高性能なファンが求められて能，長寿命品が必要となってきた。

いる。
またハイエンドな装置にとっては，高信
頼性・長寿命が必須である。

このような市場の要求に応えるため，業界トップ（注 1）の高静圧を有する「San Ace

60L」9CRLA タイプを開発・製品化した。

注 1 2018 年 3 月 29 日現在。軸流 DC ファンとして。同サイズの場合。当社調べ。

3

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

■ 高風量防水遠心ファン

DC ファン• ø175 × 69mm 厚「San Ace 175W」9W2T タイプ
屋外で使用するお客さまの装置の発熱量増大にともない，防水ファンにも高風量化が求められている。

厚防水遠心ファンが求められている。
このような市場の要求に応えるため，保護等級 IP56 対応の防水遠心ファンとしてまた屋外設置型の通信機器や大型インは業界トップ（注 2）の高風量・高静圧を有す

バータに加え，冷凍ユニットや空調機・集る「San Ace 175W」9W2T タイプを開発・塵機といった新市場でも ø175 × 69mm

製品化した。

注 2 2018 年 8 月 8 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。

■ 遠心 ACDC ファン・防水遠心 ACDC ファン

AC ファン• ø225 × 99mm 厚遠心 ACDC「San Ace 225AD」9AD タイプ• ø225 × 99mm 厚防水遠心 ACDC「San Ace 225AD」9AD タイプ
屋外設置型の熱交換器・空調システム・が増えてきている。

パワーコンディショナは，ファンを大型化

このような市場の要求に応えるため，業することで高風量・低騒音を両立させるの界トップ（注 3）の高風量・高静圧を有するがトレンドである。

9AD タイプの非防水・「San Ace 225AD」

近年，このような装置に AC 入力で駆動

防水ファンを開発・製品化した。

する大型の遠心ファンを採用するケース
注 3 2018 年 10 月 11 日現在。産業用遠心ファン，産業用防水遠心ファンとして。同サイズの場合。当社調べ。

■ 高静圧ファン

DC ファン• □ 36 × 28mm 厚「San Ace 36」9HV タイプ
一 般 的 に 1U サ ー バ 用 フ ァ ン に は40mm 角が採用されているケースが多い
が，サーバ容量の増加にともない，電源容量も増加し実装密度も高まっている。

ファンにも 40mm 角以下の小型でかつ高い冷却性能が求められる。
このような市場の要求に応えるため，業界トップ（注 4）の高風量・高静圧を有する

またサーバ自体の高機能化にともない， 「San Ace 36」9HV タイプを開発・製品化
電源に確保できるスペースが小さくなり，した。

注 4 2018 年 12 月 13 日現在。軸流 DC ファンとして。同サイズの場合。当社調べ。

山崎 哲也
1997 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部
ファンの設計・開発に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 20194

新製品紹介ø225 × 99mm 厚 遠心 ACDC ファン／
防水遠心 ACDC ファン「San Ace 225AD」9AD タイプ
野々村 智英

横田 雅史

宮原 義則

Tomohide Nonomura

Masafumi Yokota

Yoshinori Miyabara

降幡 翔

清水 亮

村田 雅人

Sho Furihata

Ryo Shimizu

Masato Murata

1. まえがき
熱交換機・空調システム・パワコンなどの市場では，装置の高性能化，高機能化により，発熱量は増加傾向にある。そのため，
高風量・高静圧な「遠心ファン」の採用が増えている。
これらの装置は，AC 電源しかない環境や屋外で使用することが多く，ファンに対して，AC 入力駆動かつ防水仕様の要求がある。さらに，装置の省エネ化が課題であり，低消費電力化が求められている。
そこで，遠心ファンに，AC 入力でありながら DC モータの駆動方式を採用することで，低消費電力を実現し，さらに，防水性能を有した防水遠心 ACDC ファン「San Ace 225AD」を開発した。
また，防水性能を必要としない装置向けに，防水性能を備えていない代わりに，風量−静圧特性を向上させた「ø225 × 99mm

図 1 「San Ace 225AD」開発品

厚遠心 ACDC ファン」も，同時に開発した。
本稿では，開発品の性能と特徴，そして，開発のポイントを紹介する。

2. 開発品の特長
図 1 に開発品の外観を示す。
防水性能の有無による外観の違いは，ハーネスと銘板のみである。

3. 製品の概要
3.1 寸法諸元

図 2 に開発品の寸法緒元を示す。

3.2 特性3.2.1 一般特性開発品の一般特性を表 1，表 2 に示す。

以下に開発品の特長を示す。
（1）DC 電源不要

3.2.2 風量−静圧特性開発品の風量−静圧特性例を図 3，図 4 に示す。

（2）PWM コントロール機能（3）高風量・高静圧（4）低消費電力（5）低騒音3.2.3 PWM コントロール機能

開発品は PWM コントロール機能を有し，速度コントロールが可能である。

（6）防塵防水「保護等級 IP56（注）」注 保護等級 IP56
保護等級（IP コード）は，IEC（国際電気標準会議）60529「DEGREES OFPROTECTION PROVIDED BY ENCLOSURES（IP Code）」で規定されています。
（IEC60529:2001）

5

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

3.3 期待寿命

開発品の周囲温度 40˚C における期待寿命は，40,000 時間（残存率 90%，定格電圧連続運転，フリーエアー状態，常湿）である。

LABEL
銘板

風吹出方向

45

ø58

90˚

˚

±0

.3

(330)

回転方向

(10)

99±1.587±1.5AIRFLOWDIRECTIONROTATING DIRECTION

+40
400-0

ø225 × 99mm 厚 遠心 ACDC ファン／防水遠心 ACDC ファン「San Ace 225AD」9AD タイプ

POWER LEAD WIRE

0

入力用リード線+2
ø225-0+2
ø153-0LEAD WIREUL1430 AWG20OTHER LEAD WIRE
その他リード線

LEAD WIREUL1430 AWG24
4-M4
AIRFLOW DIRECTION

ø142±1風吹出方向

図 2 ø225 × 99mm 厚遠心 ACDC ファン寸法諸元 （単位：ｍｍ）
表 1 ø225 × 99mm 厚遠心 ACDC ファンの一般特性
定格電圧

型番

[V]

使用電圧
範囲

[V]

9ADTS11P0G001

PWM

デューティ
サイクル※ [%]

〜

115

132

9ADTS23P0G001

180
〜

230

264

9ADTS23P0F001

[A]

100
20
100
20
100
20
100
20

90

9ADTS11P0F001

定格電流

3.6
0.3
1.6
0.3
2.0
0.2
0.9
0.2

定格入力

[W]

155
10
70
10
155
10
70
10

定格
回転速度
-1

[min ]

3,200
1,000
2,450
1,000
3,200
1,000
2,450
1,000

最大風量

[m3/min]
23.0
7.1
17.6
7.1
23.0
7.1
17.6
7.1

[CFM]
812
252
621
252
812
252
621
252

最大静圧

[Pa]
815
80
480
80
815
80
480
80

[inchH2O]
3.27
0.32
1.93
0.32
3.27
0.32
1.93
0.32

音圧
レベル

使用温度
範囲

期待寿命

74
50
68
50
74
50
68
50

− 20
〜
＋ 60

40,000/60˚C

音圧
レベル

使用温度
範囲

期待寿命

73
50
67
50
73
50
67
50

− 20
〜
＋ 60

40,000/60˚C[dB(A)][h][˚C]※入力 PWM 周波数：1kHz，PWM デューティサイクル 0% 時の回転速度は 0min-1

表 2 ø225 × 99mm 厚防水遠心 ACDC ファンの一般特性
定格電圧

型番

[V]

使用電圧
範囲

[V]

9ADW1TS11P0H001

〜

115

132

9ADW1TS23P0H001

180
〜

230

264

9ADW1TS23P0M001

定格電流

[A]

100
20
100
20
100
20
100
20

90

9ADW1TS11P0M001

PWM

デューティ
サイクル※ [%]

2.9
0.3
1.4
0.3
1.9
0.2
0.8
0.2

定格入力

[W]

140
11
61
11
140
11
61
11

定格
回転速度
-1

[min ]

3,100
1,000
2,350
1,000
3,100
1,000
2,350
1,000

最大風量

[m /min]
22.3
7.1
16.9
7.1
22.3
7.1
16.9
7.1
3

[CFM]
787
252
597
252
787
252
597
252

最大静圧

[Pa]
760
80
440
80
760
80
440
80

[inchH2O]
3.05
0.32
1.77
0.32
3.05
0.32
1.77
0.32

[dB(A)][h][˚C]※入力 PWM 周波数：1kHz，PWM デューティサイクル 0% 時の回転速度は 0min-1

PWMデューティ 100%
AC 50/60Hz（inchH2O）（Pa）

4.0

1000

4.0

800
STATIC PRESSURE 静圧

STATIC PRESSURE 静圧

9ADTS11P0F001（AC115V）
9ADTS23P0F001（AC230V）

2.0
400

5

10

0

200

400
600
AIR FLOW 風量1525（m3/min）

20
800

（CFM）

図 3 ø225 × 99mm 厚遠心 ACDC ファンの風量−静圧特性

9ADW1TS11P0M001（AC115V）
9ADW1TS23P0M001（AC230V）

600
2.0
400

1.0

200

0

9ADW1TS11P0H001（AC115V）
9ADW1TS23P0H001（AC230V）

3.0

9ADTS11P0G001（AC115V）
9ADTS23P0G001（AC230V）
600

0

1000

800

3.0

1.0

PWMデューティ 100%
AC 50/60Hz（inchH2O）（Pa）

0

200

0

5

10

0

200

400
600
AIR FLOW 風量1525（m3/min）

20
800

（CFM）

図 4 ø225 × 99mm 厚防水遠心 ACDC ファンの風量−静圧特性SANYO DENKI Technical Report No.47 May 20196

4. 開発のポイント

4.2 基板設計

開発品は，当社従来品の 9AD タイプ（92mm 角，120mm 角）

開発品は，ACDC コンバータを搭載しながら，DC ファンとと比較して，大型となっている。そのため，従来品と同じ回路構

同じサイズを維持し，高風量・高静圧な性能を実現した。さら成では，回路の電力容量が不足してしまい，モータを回すことがに，活電部全体をエポキシ樹脂等で完全に覆う従来の手法とはできない。そこで，大電力に対応可能な電子部品の選定，回路構

異なる手法により，防水化を実現した。

成の検討，高発熱部品の放熱手法の検討などをおこなうことで，従来の 30 倍以上の電力を要するモータの駆動を実現した。

以下に開発品のポイントを説明する。

また，開発品は AC 入力であり，高電圧が入力される。そのた

4.1 防水設計

め，入力が低電圧である DC ファンよりも，部品同士の間隔を広

開発品は ACDC コンバータに電解コンデンサを使用していくしておく必要がある。そのため，部品の配置に制約ができてる。電解コンデンサは圧力弁部を塞ぐことができないため，エ

しまい，1 枚の基板に配置可能な部品数が少なくなってしまう。

ポキシ樹脂等で完全に覆うことによる防水化は採用できない。

また，大電力に対応するために，大きいサイズの部品を使用す

そのため，開発品では，モータ部のみをエポキシ樹脂で覆い，る必要がある。開発当初は，駆動制御回路と ACDC コンバータ

回路はフレームとカバーで構成する空間に納める構造を採用

を，別々の基板に配置し，2 枚の基板を使用した構成となり，フし，高い防水性能を実現した。開発品の活電部外観を図 5 に示

レーム体積が増加してしまう課題があった。

す。

この課題を解決するために，電解コンデンサをスペーサに載

また，アルミニウム製のフレームとカバーは，塗装を施すことせて実装した。スペーサを使用した部品の実装状態を図 6 に示す。スペーサを採用することで，電解コンデンサの下にも部品で防錆性を高め，信頼性を向上させている。

モータ部をエポキシ樹脂で覆う

アルミ製カバー（塗装）

カバーとフレームで構成する空間に制御回路を密閉アルミ製フレーム（塗装）

図 5 開発品の活電部外観

電解コンデンサ

スペーサ

表面実装部品

図 6 スペーサを使用した部品の実装状態

7

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019ø225 × 99mm 厚 遠心 ACDC ファン／防水遠心 ACDC ファン「San Ace 225AD」9AD タイプ

野々村 智英2011 年入社を実装できるようになり，駆動制御回路と ACDC コンバータを

1 枚の基板にまとめることが可能になった。これにより，フレー

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。

ム体積増加の課題を解決することができた。

4.3 羽根設計

横田 雅史
1998 年入社

開発品は ACDC コンバータを搭載し，大電力に対応する回

路構成となっているため，同サイズの DC ファンに比べ，回路，

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。

モータ部の体積が大きくなっている。動翼の比較を図 7 に示す。
開発品は，DC ファンよりも動翼の通風面積が狭くなるため，性能不利となる。そのため，限られた通風面積のなかで，最大限に宮原 義則
2004 年入社

高静圧，高風量な性能を実現するために，細かな形状の調整が必要であった。

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。

そこで，羽根設計では流体解析を活用し，3D プリンタでのモデル作成と実測を繰り返しながら羽根形状の最適化をおこなった。その結果，通風面積が減少しているにも関わらず，DC ファンと同等の回転速度で，高風量・高静圧な性能を実現した。

降幡 翔
2007 年入社

5. むすび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。

本稿では，開発した ø225 × 99mm 厚遠心 ACDC ファン／防清水 亮
2016 年入社

水遠心 ACDC ファン「San Ace 225AD」の特長と性能の一部を紹介した。

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。

開発品は ACDC コンバータを搭載しながらも，従来品の DC
ファンと同サイズで，同等の高風量・高静圧を実現した。さらに，当社として ACDC コンバータを搭載した製品として初めて

村田 雅人
1984 年入社

保護等級 IP56 の防塵防水性を実現した。
開発品は，AC 電源しかない環境や屋外で使用される装置のクーリングシステム事業部 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

冷却，低消費電力化に大いに貢献できると考える。
今後も，変化する市場のなかでファンに対する要望を常に捉え，お客さまに新しい価値を創造し，お客さまの夢を実現する製品を開発していく所存である。

DC ファンに比べて，開発品はモータ部が高くなっており，通風面積が少ない状態であった。

DC ファン（San Ace C225）

開発品

図 7 開発品と DC ファンの動翼の比較

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 20198

新製品紹介高静圧ファン「San Ace 36」9HV タイプ
中山 章

ジェーン オリバ

ロジェン モリノ

Akira Nakayama

Jane Oliva

Rogen Molino

グレイス リコ

ジョベリン ビラー

渡辺 道徳

Grace Rico

Jovelyn Villar

Michinori Watanabe

1. まえがき
1U サーバーや通信機器は，装置のデータ通信量や処理能力の増大にともなう発熱量の増加が課題となっている。また，装置自体の高機能化にともない，電源のために確保できる内部ス
ペースが小さくなってきている。
そのため，これらの装置や電源に搭載するファンは，小型かつ高い冷却性能が求められる。
こうした要求に応えるため，38mm 角 /40mm 角のファンと同等以上の冷却性能を持つ，小型の高静圧ファン「San Ace 36」

9HV タイプ（以下，開発品という）を開発・製品化した。

図1

本稿ではその特長と性能を紹介する。

□

36 × 28mm 厚「San Ace 36」9HV タイプ

3. 開発品の概要

2. 開発品の特長

3.1 寸法諸元

図 1 に開発品の外観を示す。

図 2 に開発品の寸法諸元を示す。

開発品の特長を以下に示す。

3.2 特性3.2.1 一般特性

（1）高静圧（2）低消費電力（3）省スペース化

表 1 に開発品の一般特性を示す。
定格電圧は DC12V のみで，定格回転速度は 32,500min-1 である。

28±0.54-ø3.5±0.3

(4)

(4)

36±0.529.5±0.3

AIRFLOW DIRECTIONROTATING DIRECTION

風吹出方向

回転方向

図 2 開発品の寸法諸元

9SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

単位：mm

36±0.529.5±0.3

+30
320 0

高静圧ファン「San Ace 36」9HV タイプ

表 1 開発品の一般特性
定格電圧

型番

[V]

9HV3612P3K001

PWM
使用電圧
定格
デューティ 定格電流 定格入力
範囲
回転速度
サイクル※

[W]

[V]

[%]

10.8

100

1.75

13.2

20

0.05

〜

12

[A]

-1

最大風量

最大静圧

音圧
レベル

[min ] [m /min] [CFM]

[Pa]

21

32,500

0.72

25.4

1,400

5.62

67

0.6

6,000

0.12

4.2

47.2

0.19

26

3

[inchH2O] [dB(A)]

使用温度範囲

期待寿命

[˚C]

[h]

− 20
〜
＋ 60

30,000/60˚C

注：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

3.2.2 風量−静圧特性4.1 羽根・フレーム設計

図 3 に開発品の風量−静圧特性例を示す。

本開発品では，高静圧を実現させるため，当社のシミュレー

ション技術を活用し，羽根の枚数，長さ，角度，フレームの静翼

3.2.3 PWM コントロール機能

形状など，さまざまな条件の組み合わせから抽出した最適な羽トロール機能を備えている。

を繰り返して最終形状を決定した。

開発品は，ファンの回転速度を外部から制御でき PWM コン

根形状，フレーム形状をベースに，実機評価とシミュレーション
また，同時に高回転化を実現するには，発生する応力に耐える

3.3 期待寿命

強度の羽根設計が必要となるため，当社の応力シミュレーショ

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，30,000 時間である。

ン技術も活用し十分な強度を保てるよう設計に配慮した。
図 4 に開発品と従来品の羽根形状の比較を示す。
図 5 に開発品と従来品のフレーム形状の比較を示す。

（inchH2O）（Pa）

DC 12V

1600
6
1400
5

静圧

4
3

1200
1000

Duty100%

800
600

2
400
1
0

従来品

Duty20%200

開発品

図 4 開発品と従来品の羽根形状の比較
0

0.1
0

0.2
5

0.3
10

0.4
15

0.5

0.6

0.7

0.8（m3/min）

25

（CFM）

20

風量

図 3 開発品の風量−静圧特性例

4. 開発のポイント
開発品は，従来品と比べ静圧性能の大幅な向上を実現した。

38mm 角 /40mm 角サイズの製品と同等以上の冷却性能を実現させるため静圧性能を全体的に向上する必要があった。冷却性能を向上させるためには高回転化が必須となり，当社としては初の 30,000min-1 を超える製品となった。

従来品

開発品

図 5 開発品と従来品のフレーム形状の比較

高回転の製品を実現させるため新たに羽根・フレームを設計
しモータは三相モータを採用した。
以下に開発のポイントと当社従来製品の「San Ace 36」9GXタイプとの違いについて説明する。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201910

4.2 モータ・回路設計

5.2 消費電力の比較

タは三相モータを採用した。三相モータを採用することによっ

特性の消費電力の比較を示す。

ファンの高回転化にともない，消費電力が増加するためモーて電流波形のピーク変動を抑えることができ，モータへの負荷を軽くした。

図 8 に従来品と開発品の同等冷却性能時における風量−静圧

開発品の回転速度を下げて，同等冷却性能にした風量−静圧特性の比較グラフであるが，従来品に比べ全体的に消費電力は

図 6 に定常運転時の電流波形比較を示す。

低く，高負荷領域においては最大で 10% の消費電力の低減となっている。

1/3

想定動作領域1600

16

電圧：DC12V

1400

開発品

9HV3612P3K001

定常電流波形

定常電流波形

1200

12

10%低減

図 6 定常運転時の電流波形比較

静圧[Pa]

1000

5. 開発品と従来品の比較
5.1 風量−静圧特性の比較

開発品は従来品に対し，最大静圧 67% アップを実現してい

10

800

8

600

6

400

4

消費電力[W]

従来品

9GX3612P3K001

14る。
図 7 に従来品と開発品の風量−静圧特性比較を示す。
1600

200

電圧：DC12V
PWM DUTY：100%2

開発品（同等冷却性能時時）

9HV3612P3K001

従来品 9GX3612P3K001

1400

0

0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

風量[m3/min]

1200

図 8 風量−静圧特性例（従来品との比較）

静圧[Pa]

1000
開発品

67%アップ

5.3 38mm 角 /40mm 角サイズの製品との比較

9HV3612P3K001

図 9 に当社の主な 38mm 角 /40mm 角サイズの従来品と開発

800

品の風量−静圧特性の比較を示す。

38mm 角サイズである 9GA0312P3K001 との比較において600

は，最大風量で 20% アップ，最大静圧で 75% アップとなっている。

400

さらに，40mm 角サイズである 9HV0412P3K001 との比較に

従来品おいては，最大静圧で 27% アップとなっており，想定する使用

9GX3612P3K001

領域において，同等もしくはそれ以上の冷却性能を実現した。

200

このように，開発品では 38mm 角 /40mm 角クラスの冷却性能をカバーできる製品となっている。

0
0

0.2

0.4

0.6

風量[m3/min]

図 7 従来品と開発品の風量−静圧特性例

11

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 20190.8

高静圧ファン「San Ace 36」9HV タイプ

6. むすび1600
電圧：DC12V

PWM DUTY：100%

本稿では，開発した□ 36 × 28mm 厚高静圧ファン「San Ace

140036」9HV タイプの特長と性能の一部を紹介した。
本開発品は，36mm 角でありながら 38mm 角 /40mm 角と同27%アップ

1200

等以上の冷却性能を持ち，大幅な高静圧化を実現することができた。

75%アップファンの寸法が小さくなることでお客さまの装置内の設計自静圧[Pa]

1000

由度を高めることが可能となる。これにより，今後ますます進む高発熱・高密度な装置の冷却に大きく貢献ができると考える。
開発品

800

今後もさまざまな市場の要求に応える製品開発をおこなうこ

9HV3612P3K001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。

600

中山 章
2005 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部

400
従来品

9HV0412P3K001

冷却ファンの開発，設計に従事。

200
従来品

9GA0312P3K001

20%アップJane Oliva

0
0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

風量[m3/min]

図 9 風量−静圧特性例（38mm 角 /40mm 角との比較）

2004 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

Rogen Molino
また，図 10 に同等冷却性能時（動作風量 0.22m3/min）の騒音値の比較を示す。同等冷却性能時において 9HV0412P3K001 と騒音値の比較をすると開発品は 4dB 低減となっており，装置の2007 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

低騒音化にも貢献できる。

Grace Rico70

4d

冷却ファンの開発，設計に従事。

b(68
騒音値[dB(A)]2012 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部

69

66

A)

低

減

65

64

Jovelyn Villar
2014 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

62

60

従来品
（9HV0412P3K001）
動作風量：0.22m3/min

開発品（9HV3612P3K001）
動作風量：0.22m3/min

渡辺 道徳
1989 年入社
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。

図 10 同等動作風量時の騒音値比較

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201912

特集：2018 年の技術成果

パワーシステム事業部
鈴木 哲雄
Tetsuo Suzuki

2018 年 は，6 月 の 大 阪 北 部 地 震，7 月

当社は電源メーカとして，高効率・高と，日本列島の各地で豪雨や地震などの信頼の各種 UPS および DEG を開発し，自然災害が発生し「災害大国日本」に住んこれらの対策に貢献できるよう努力を続でいる現実を改めて思い知らされた。さけている。

らに，南海トラフ地震や首都直下型地震などを想定し，災害に備えたインフラ整備が進んでいる。

2018 年，パワーシステム事業部は，以下の製品を開発・製品化した。
小容量 UPS の分野では，リチウムイオ

また，ハイブリッド給電方式を採用した UPS「SANUPS E11B」の 1kVA を 開発した。
中容量 UPS においては，5kVA ごとのモジュール構造による並列運転方式を採用した，高信頼のモジュール型常時イン
バータ給電方式 UPS「SANUPS A22A」を開発した。

ン電池（以下，LiB）を搭載した「SANUPS

回転型電源の分野においては，建物防BCP（事業継続計画）が注目されており，「SANUPS N11C-Li」お よ び
N11B-Li」，

災向けとして必須の消防法に適合した発特に「電源確保」の重要性にスポットが当「SANUPS A11K-Li」を開発した。

電装置として，屋外型の防災用ディーゼ

各 企 業 に お い て も，災 害 対 策 お よ び

たっている。
停電時の対策として，短時間用では無13が挙げられる。

の西日本豪雨，9 月の北海道胆振東部地震

N11B-Li と N11C-Li は常時商用給電方式 UPS。A11K-Li は常時インバータ給電

停電電源装置（以下，UPS），長時間用で方式 UPS で，従来のラインアップへ短時はディーゼル発電装置（以下，DEG）など

間バックアップモデルを追加。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

ル発電装置「SANUPS G53A」を開発した。
本稿では，これら製品および技術の概要と特長を述べる。

■ 小容量無停電電源装置「SANUPS N11B-Li」，「SANUPS N11C-Li」，「SANUPS A11K-Li」
広範囲の温度環境で使用でき，メンテナ「SANUPS A11K-Li」短 時 間 バ ッ ク

ンスフリーなどの特長をもった LiB 搭載

アップモデルは，バックアップ時間が 8 〜の UPS シリーズに，新たに下記機種を開15 分，常時インバータ給電方式の UPS で発，ラインアップ追加した。

ある。専用 LiB を開発したことにより，当「SANUPS N11B-Li」3kVA 100V タイ社従来品（A11K 鉛蓄電池タイプ）と比べプ

注1，1kVA 200V タイプ。

「 SANUPS N11C-Li 」

最大で 44% 軽量化した。
注2

1.5kVA ，

3kVA，5kVA 100V タイプ。

使用温度範囲は，「SANUPS N11B-Li」「SANUPS N11Cが − 20˚C 〜 ＋ 50˚C，「SANUPS A11K-Li」短 時 間 バ ッ ク

Li」「SANUPS A11K-Li」が− 20 ℃〜＋

ア ッ プ モ デ ル 1kVA，1.5kVA，2kVA，

55 ℃と，幅広い使用温度範囲を実現して

3kVA，5kVA 100V タイプ。

おり，極寒，酷暑の環境でも安心して使用

図 1 に「SANUPS N11B-Li」シ リ ー ズの 外 観 を，図 2 に「SANUPS N11C-Li」
シ リ ー ズ の 外 観 を，図 3 に「SANUPS

A11K-Li」短時間バックアップモデルのできる。
全シリーズとも，バッテリマネジメント
ユニットを搭載し，UPS と LiB 間の情
報インタフェースを備えている。LiB

外観を示す。

の状態を監視し，UPS と LiB 相互の保護「SANUPS N11B-Li」は，常時商用給電動作や異常検出をおこなうことで，安全に方式で，保護等級 IP65 を実現し屋外に設

LiB を使用できる。

図 2 「SANUPS N11C-Li」

置できる。
「SANUPS N11C-Li」は，常時商用給電方式で，屋内設置専用である。

図 1 「SANUPS N11B-Li」

注 1 詳細は Technical Report No.45 に記述。
注 2 詳細は Technical Report No.46 に記述。

図 3 「SANUPS A11K-Li」
短時間バックアップモデル■ 小容量無停電電源装置「SANUPS E11B」
サーバなどのバックアップ用途として，源の状態が不安定な場合でも，バッテリ運

ハイブリッド給電方式注 3 を採用した UPS

転への切換が抑制されるため，バッテリの「SANUPS E11B」を開発した。

劣化を防止できる。

出 力 容 量 は 1kVA，入 出 力 は 単 相 2 線

AC100V 系 タ イ プ と AC200V 系 タ イ プ
をラインアップした。
図 4 に「SANUPS E11B（1kVA）」の外観を示す。
ハイブリッド給電方式により，最適な給電モードを UPS が自動的に選択し，省エ
ネルギーを実現しながら，高品質な電力を使用温度範囲は− 10 〜＋ 55˚C と広く，幅広い温度環境で安定して使用できる。
入力プラグと出力コンセントは各国仕様に適した形状を選択でき，上述の幅広い

図 4 「SANUPS E11B（1kVA）」

入力電源範囲と使用温度範囲により，グローバルに使用できる製品である。

2019 年 は，1.5kVA，2kVA，3kVA の製品化を予定している。

安定的に供給できる。
入力電圧範囲は 100V 系タイプが 55 〜

150V，200V 系タイプは 110 〜 300V，入力周波数範囲は 40 〜 120Hz と広く入力電注 3 入力電源の状況を判定しながら，常時イン
バータ給電方式と常時商用給電方式を切り替える方式。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201914

特集：2018 年の技術成果■ モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」
24 時 間 稼 動 の デ ー タ セ ン タ な ど，重要なインフラ設備の停電対策用として
高信頼モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」を開発した。
本 UPS は 5kVA のインバータモジューの信頼性に支配されることなく，システム全体として高信頼化を図った。

400V 系タイプ，単相 2 線 AC200V 系タイプのどちらにも共通で使用できる。
回路方式には，整流器およびインバータ

により，お客さまの負荷条件など用途に合ともに 3 レベル方式を採用することで，業わせ出力容量が選択でき，柔軟で最適なシ界トップ注 4 の高効率 94.5% を達成。これ

ステム構築ができる。

によりランニングコストを低減し , 省エネ
入力電圧範囲は− 40% 〜＋ 15% と幅105kVA と，単相 2 線 AC200V 系タイプ

広く，入力電源が不安定でも，バッテリ運

最大容量 50kVA をラインアップ。

転への切換が抑制されるため，バッテリのジュール最大 4 台用の装置もラインアップした。

注 4 2018 年 8 月 7 日現在。常時インバータ給電方
式 UPS で，同等の電圧・容量の場合。当社調べ。

ルギーに貢献できる。

は 三 相 4 線 AC400V 系 タ イ プ 最 大 容 量

また 20kVA 以下専用の，インバータモ

レポートの「新製品紹介」で詳述する。

インバータモジュールは三相 4 線 AC

ルを最大 21 台まで並列接続できる。これ

入 力 は 三 相 4 線 AC400V 系 で，出 力

なお，本製品については，本テクニカル

劣化を防止できる。
また，インバータモジュールと同寸法のバッテリモジュールを使用することで，

図 5 に「SANUPS A22A」の 外 観 を 示す。

バックアップ時間の延長が容易にできる。
インバータモジュールおよびバッテリ

5kVA のインバータモジュールが，個々モジュールに，プラグイン方式を採用するに横流の抑制制御をおこなう，完全個別制

ことで，活線状態でのモジュール挿抜がで方式による並列運転を実現。共通制御部

き，保守作業が容易かつ短時間でできる。

図 5 「SANUPS A22A」■ 防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」
防災用ディーゼル発電装置市場の建物

主な特長は，汎用プログラマブルロジッ

防災向けとして，消防法適合認定品の屋外

クコントローラの採用により，Ethernet

型防災用ディーゼル発電装置「SANUPSや RS-485 などの汎用インタフェースをG53A」を開発した。

用 い て，LAN や 周 辺 機 器 に 接 続 で き る「SANUPS G53A」は 定 格 出 力 容 量

IoT 機能を搭載。

200/230kVA ，250/290kVA ，290/320

オプションとして，寒冷地仕様，耐塩塗

kVA の 3 種 類 の 容 量 を ラ イ ン ア ッ プ し装，発電装置出力 400V など，お客さまのた。

用途に合わせて幅広く，柔軟なカスタマイ

図 6 に「SANUPS G53A」の 外 観 を 示

なお，本製品については，本テクニカル
レポートの「新製品紹介」で詳述する。

ズができる。
当社の UPS と組み合わせることで，安す。
一般社団法人日本内燃力発電設備協会

定した電源を途切れることなく供給できが定める防災用自家発電装置技術基準

る。標準の運転時間は 2 〜 3 時間である（NEGA C 311 規格）に適合しており，安が，オプションの大容量燃料タンクを接全に使用できる。

続することにより，さらなる長時間の電源鈴木 哲雄
1984 年入社
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。

15

バックアップができる。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

図 6 「SANUPS G53A」

新製品紹介モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」の開発
德武 央也

平田 博

近藤 美子

久保田 祐三金子 浩幸

Hiroya Tokutake

Hiroshi Hirata

Yoshiko Kondo

Yuzo Kubota

Hiroyuki Kaneko

西澤 俊文

春原 義美

田中 智春

阿部 勇太

竹原 美香

Toshifumi Nishizawa

Yoshimi Sunohara

Tomoharu Tanaka

Yuta Abe

Mika Takehara

1. まえがき
近年の情報通信技術発展と応用製品の普及により，常時稼動しているデータセンタや公共インフラ設備の停止が社会に与えによって業界トップ（注）の高効率を実現した。
出力電圧は，三相 4 線モデルで 380V，400V，415V，単相 2 線
モデルで 220V，230V，240V の設定ができ，アジアやヨーロッパの電源環境に適応する。

る影響は，より大きなものとなっている。そのため，これらの機

また，操作部にはタッチパネルディスプレイを採用し，直感的器に電源を供給する無停電電源装置（以下，UPS）も同様に，給な操作と分かりやすいユーザインタフェースを提供している。

電に対する高い信頼性が求められる。
当社は，このような高い信頼性が必要な機器のバックアップ
用途として，5kVA ごとのモジュール構造による並列冗長運転方式を採用した，モジュール型の常時インバータ給電方式 UPS「SANUPS A22A」を開発した。これにより給電状態のまま，モ
ジュールごとに UPS の保守がおこなえるようになった。
本稿では「SANUPS A22A」の概要と特長について紹介する。

2. 製品の概要「SANUPS A22A」は，データセンタや公共インフラ設備向けといった，高い信頼性が求められる機器のバックアップ用途向けに開発した装置である。本装置はインバータモジュール，バッテリパック，キャビネットで構成し，5kVA のインバータモ
ジュールをキャビネットに搭載することで，最大 21 台まで並列接続できる。
最大出力容量は，三相 4 線モデルで 105kVA，単相 2 線モデル
で 50kVA までをラインアップしている。5kVA ごとのモジュール構造のためインバータモジュールの搭載数により，きめ細か
く出力容量を選択でき，オプションのバッテリモジュールを組

4 台用キャビネット

み合わせることでバックアップ時間の延長もできる。このため，

7 台用キャビネット

図 1 キャビネット

使用環境に対し柔軟で最適なシステム構築ができる UPS である。
また，インバータモジュールは三相 4 線モデル，単相 2 線モデルのどちらにも共通使用でき，キャビネットにより三相出力，単相出力の選択ができる構造となっている。

インバータモジュール

図 1 にキャビネット外観，図 2 にインバータモジュールおよびバッテリパックの外観を示す。キャビネットは 20kVA 以下の出力容量向けのインバータモジュール搭載数 4 台用と，20kVA

バッテリパック

以上向けの 7 台用キャビネットをラインアップした。
回路構成は，入力電圧と入力周波数に影響されず高品位な電力を供給できる常時インバータ給電方式（3 レベル方式）の採用

図 2 インバータモジュールおよびバッテリパック

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201916

3. 製品の特長とになる。この横流を抑制するためには，図 4 のように並列運転

3.1 並列冗長運転機能による信頼性の向上

位相・周波数指令を分配することで並列運転をするのが，共通制させるための制御部があり，各インバータに同一の電圧指令や5kVA のインバータモジュールを，三相出力の場合には最大 21御方式である。

台まで並列接続できる並列冗長運転機能を搭載した。図 3 に並列

しかし，このような共通制御部が存在すると，この制御部の冗長による回路系統図を示す。これにより，例えば負荷容量に対し故障により全システムを停止させることにもなる。したがって，てインバータモジュール１台分（5kVA）以上の余裕があれば，インインバータモジュールの信頼性が非常に高いものであっても，

バータモジュールに万が一の故障が発生した場合でも，残りの正常

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もなインバータモジュールでインバータ給電を継続できるため，給電低いものとなる。

に対する高い信頼性を実現した。

そこで，本装置では並列運転させるための共通制御部を設けずに，制御部を個々のインバータモジュールに搭載する完全個

交流入力
三相 4 線

キャビネット No.1

電力分岐回路交流出力

インバータモジュール No.1（蓄電池含む）

インバータモジュール No.7（蓄電池含む）

別制御方式を採用した。個々のインバータモジュールが，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いる。
したがって，共通制御部の信頼性に影響することなく，インバー
タモジュールごとに制御部を完全個別化することで，システム全体として信頼性向上を図っている。

電力分岐回路インバータモジュール No.1（蓄電池含む）

制御部

インバータモジュール No.7（蓄電池含む）
キャビネット No.3

図 3 並列冗長による回路系統図

商用電源

3.2 柔軟なシステム構成

UPS No.1

UPS No.2

5kVA ごとのモジュール構造により，インバータモジュールの並列接続数によって出力容量を 5kVA ごとにきめ細かく選択できる。出力容量は，三相 4 線モデルで 105kVA，単相 2 線モデ
ルで 50kVA までをラインアップし，オプションのバッテリモ

UPS No.3

ジュールを組み合わせることでバックアップ時間の延長もできる。このため，使用環境に対し柔軟で最適なシステム構築がで（a）共通制御方式

きる UPS である。

3.3 完全個別制御方式による信頼性の向上

本装置では，完全個別制御方式によるインバータモジュール

設備機器
・データセンタ機器
・工場設備
・動力設備 など

商用
電源

UPS No.1
制御部の並列運転を実現した。
一般的に UPS のインバータ部を並列運転させる場合には，各UPS No.2

インバータの出力が交流であることから，その電圧振幅，位相お制御部

よび周波数を一致させなければならない。これらに少しでも差があった場合，並列運転させた各インバータ間の出力に電圧差が生じる。また，各インバータの出力は配線のみで接続するため，その間のインピーダンスは非常に小さく，僅かな電圧差でも「電流＝電圧差／インピーダンス」の関係から，過大な電流（横流という）が各インバータ間に流れることになる。この場合には，各インバータはこの過大な電流を供給できなくなり停止するこ

17

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

UPS No.3
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（b）完全個別制御方式

図 4 並列運転のための制御方式

モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」の開発

3.4 保守性の向上

3.8 ユーザインタフェースの操作性向上

バータモジュールやバッテリパックの交換などの保守作業がレイを採用し，操作者が直感的に操作できるような分かりやす

インバータとバッテリをモジュール化したことにより，イン本装置のユーザインタフェースには，タッチパネルディスプ

容易な構造となっている。図 5 にインバータモジュールおよびい画面レイアウトとした。図 6 に UPS システムの運転状態画面

バッテリパックの搭載イメージを示す。

を示す。従来機種では運転状態を LED により表示していたが，インバータモジュールおよびバッテリパックはプラグイン方

本装置ではタッチパネルディスプレイによるアニメーション表式で UPS 前面から脱着ができる構造とした。並列冗長運転時に示とすることで，より分かりやすいユーザインタフェースとしインバータモジュールに万が一の故障が発生した場合でも，イた。各メニューは常にタブ表示しており，メニュータブにタッ

ンバータ給電を継続したまま，ホットスワップ（活線状態での挿チすることで他の画面に速やかに移行でき，操作性が向上した。

抜）により脱着できる構造となっており，すばやい保守交換作業

さらに，保守者がタッチパネル操作により，UPS の出力電圧調整ができるようにするなど，メンテナンス時におけるユーザができる。

インタフェースの操作性も向上させている。
インバータモジュール

バッテリパックメニュー
タブ

図 5 搭載イメージ

3.5 業界トップの高効率整流器，インバータの変換回路に 3 レベル方式を採用するこ
図 6 UPS の運転状態画面とで，業界トップ（注）の高効率 94.5% を達成した。これによりランニングコストを低減し，省エネルギーに貢献できる。

3.6 出力力率 1.0

3.9 バッテリ管理機能

ものが増加しており，負荷力率が上昇する傾向にある。

バッテリ動作テストやバッテリ余命管理機能などの自己診断機

近年のサーバ用電源には，入力電流の力率補償機能を備えた

停電時，確実に負荷機器のバックアップができるよう，自動こうした状況を踏まえ，本装置では出力力率 1.0 を実現した。

能を搭載した。また，バッテリの余命警告，バッテリ運転積算時

これにより，今後も増加が予想される高入力力率の負荷機器に間，バックアップ予測時間などのさまざまなバッテリ管理機能

も，余裕を持って給電できる。

を搭載し，信頼性の向上を図っている。

3.7 幅広い入力範囲

インバータ

定期
チェック

バッテリ給電の確認
整流器

バッテリ

インバータ

機器

放電によるバッテリの消耗・劣化を抑えることができる。

整流器

商用電源

入力電圧のワイドレンジ化により，入力電源が不安定な環境
でも，バッテリ給電に切換わる頻度を減らすことができ，頻繁な

通常運転
機器

＋ 15%，負荷率が 70% 以下の場合は− 40% 〜＋ 15% とワイドレンジ入力を実現している。

商用電源

入力電圧の許容範囲は，負荷率が 70% を超えると− 20% 〜

動作確認の開始

バッテリ

通常運転にもどる

動作テスト中にバッテリ機能の低 下が 生じた 場 合 は通 常 運 転にもどる。

図 7 バッテリ動作テスト

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201918

4. 回路構成

器とインバータは 3 レベル方式を採用し，高効率化を実現した。
キャビネットとインバータモジュールおよびバッテリパック

図 8 に本装置の回路系統図を示す。

の接続は，プラグインコネクタによるプラグイン方式を採用しており，UPS 前面からホットスワップ（活線状態での挿抜）によ

4.1 主回路構成

り脱着できる構造となっている。

している。

4.2 制御回路構成

本装置は，キャビネットとインバータモジュールにより構成
キャビネットは，交流入力，交流出力などの電力分岐回路部と本装置では，従来機種と比較し制御回路に表面実装部品を積極的に採用することで，実装面積の低減を図った。

インターフェース部によって構成している。
インバータモジュールは整流器，インバータ，DC/DC コン
バータ，充電器，バッテリパックなどにより構成している。整流制御電源回路には擬似共振 RCC 方式を採用し，高効率化を実現した。

図 8 回路系統図

19

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」の開発

5. 仕様
表 1 に本 UPS の電気的仕様，図 9 に外形寸法を示す。
表 1 電気的仕様
項目

方式
交流入力

三相 4 線モデル

単相 2 線モデル

給電方式

常時インバータ給電方式

常時インバータ給電方式

冷却方式

強制空冷

強制空冷

インバータ方式

高周波 PWM

高周波 PWM

インバータ形状

モジュール構造

モジュール構造

ホットスワップ

バッテリ形状モジュール構造

モジュール構造

ホットスワップ

相数・線数

三相 4 線

三相 4 線

定格電圧

380V, 400V, 415V

380V, 400V, 415V

定格電圧− 40%，＋ 15% 以内

定格電圧− 40%，＋ 15% 以内

負荷率 70% 未満
復帰電圧は− 20% 以上

定格電圧− 20%，＋ 15% 以内

定格電圧− 20%，＋ 15% 以内

負荷率 70% 以上

許容電圧範囲

備考

定格周波数50/60 Hz（自動判別）

50/60 Hz（自動判別）

周波数範囲

定格周波数± 8% 以内

定格周波数± 8% 以内

力率0.97 以上

0.95 以上

入力電圧ひずみ率が 1% 未満の
場合

定格容量

5kVA/5kW

5kVA/5 kW

皮相電力 / 有効電力

相数・線数

三相 4 線単相 2 線

定格電圧

380V, 400V, 415V

220V, 230V, 240V

電圧精度

定格電圧 ± 2% 以内

定格電圧 ± 3% 以内

定格出力時

定格周波数

50/60Hz50/60Hz

入力周波数と同じ

交流出力

周波数精度
電圧ひずみ率
過渡電圧
変動

定格周波数± 1, 3, 5% 以内

定格周波数± 1, 3, 5% 以内

設定で選択可能± 0.5% 以内± 0.5% 以内

バッテリ運転時

2% 以下 / 5% 以下

3% 以下 / 7% 以下

線形負荷 / 整流器負荷，定格出力時

負荷急変時
停電・復電時0 ⇔ 100% 変化
定格電圧± 3% 以内

定格電圧± 5% 以内

入力電圧急変時

負荷力率
過負荷耐量

定格出力時
± 10% 変化

0.7（遅れ）〜 1.0

0.7（遅れ）〜 1.0

120%（30 分間）

120%（30 分間）
150%（1 分間）

垂下（瞬時），インバータ停止

垂下（瞬時），インバータ停止

効率

94.5%

94.5%

定格出力時

騒音

55dB 以下

55dB 以下

装置正面 1m，A 特性

0 〜＋ 40˚C

0 〜＋ 40˚C

運転時− 15 〜＋ 40˚C

− 15 〜＋ 40˚C

保管時，移送時

10 〜 95%（結露なきこと）

10 〜 95%（結露なきこと）

運転時，保管時，移送時

使用環境

150%（1 分間）

過電流保護機能

周囲温度
相対湿度

設置場所

室内

室内

高度

2000m 以下

2000m 以下

バッテリ仕様バッテリ種類

小形制御弁式鉛蓄電池

小形制御弁式鉛蓄電池

バッテリ性能12V, 9Ah 相当

12V, 9Ah 相当

インバータモジュール 1 台の電池搭載数16

16

標準バックアップ時間

10 分

10 分

周囲温度 25˚C，負荷力率 0.75，
初期値

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201920

奥行き：1000
単位 ：mm

4 台用キャビネット
最大出力容量 20kVA

7 台用キャビネット
最大出力容量 35kVA

7 台用キャビネット× 3
最大出力容量 105xVA
三相 4 線モデル

図 9 外形寸法図

6. むすび
本稿では，モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」について，概要と特長を紹介した。
本装置は，モジュール構造や並列冗長運転機能の採用により，高い給電信頼性を必要としている多くの市場ニーズに応えることができる。また，幅広い出力容量，バックアップ時間を実現
し，お客さまの使用環境に対し，柔軟で最適なシステム構築ができる UPS である。
今後も，これらの分野に対応した製品の開発を迅速におこな
い，お客さまが満足する製品を提供していく所存である。
注 2018 年 8 月 7 日現在。常時インバータ給電方式 UPS で，同等の電圧・容量の場合。当社調べ。

21

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

モジュール型無停電電源装置「SANUPS A22A」の開発

德武 央也
2012 年入社

西澤 俊文
1997 年入社

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。

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。

平田 博1985 年入社

春原 義美
2011 年入社

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

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。

近藤 美子
1989 年入社

田中 智春
2015 年入社

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。

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。

久保田 祐三1983 年入社

阿部 勇太
2016 年入社

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。

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。

金子 浩幸
1993 年入社

竹原 美香
2017 年入社

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。

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。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201922

新製品紹介

防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」の開発
柴田 雅之

小林 哲也

冨岡 守

内田 成一

山田 雅人

Masayuki Shibata

Tetsuya Kobayashi

Mamoru Tomioka

Masakazu Uchida

Masato Yamada

1. まえがき
当社は，従来から通信事業者や電力事業者向けに，防災用ディーゼル発電装置を数多く納入してきたが，これらはお客さ
まの個別仕様に基づく，特殊仕様製品がほとんどであった。
一方，防災用ディーゼル発電装置の市場では，建築基準法や消防法で設置が義務付けられた標準的な仕様の発電装置が多く設置されている。近年，当社のお客さまも導入や運用をより省力化するため，このような標準的な仕様の発電装置をベースとしたカスタマイズ製品の需要が多くなってきた。
図 2 制御盤正面

このような背景のなか , 当社は建物防災向けとして必須となる消防法に適合し , さまざまなお客さまの要求に幅広く応える
ことができるオプションを有した発電装置として，屋外型の防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」を開発した。
本稿では本開発製品の詳細と特長について延べる。

2. 製品の概要
は定格出力容量 200/230kVA，250/290kVA，「SANUPS G53A」

3. 製品の特長
3.1 IoT 機能搭載

汎用プログラマブルロジックコントローラ（以下，PLC）の採用により，Ethernet や RS-485 などの汎用インタフェースを用
いて，LAN や周辺機器に接続できる IoT 機能を搭載している。

290/320kVA の 3 種類の容量をラインアップした。
の外観を示す。外箱は屋外設置がで
図 1 に「SANUPS G53A」
きるキュービクルで，ディーゼル機関，交流発電機，制御盤を内部に設置している。
内部に設置している制御盤を図 2 に示す。

3.2 幅広いオプション

寒冷地仕様，耐塩塗装，発電装置出力 400V，計測項目の追加，

ロギング機能など，お客さまの用途に合わせて幅広いカスタマ
イズができる。

3.3 消防法適合の認定品

一般社団法人日本内燃力発電設備協会が定める防災用自家発電装置技術基準（NEGA C 311 規格）に適合しており，安全に使用できる。

3.4 長時間の電源バックアップ

当社の無停電電源装置（UPS）と組み合わせることで，安定した電源を途切れることなく供給できる。また，オプションの
大容量の燃料タンクを接続することで，さらなる長時間の電源
バックアップができる。

図 1 「SANUPS G53A」

23

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」の開発

4. 製品の機能（2）PLC
発電装置の状態（待機，運転，故障）と，計測基板の情報

図 3 に「SANUPS G53A」の機能ブロック図を示す。

を管理し，制御する。Ethernet，RS-485 などの汎用インタ「SANUPS G53A」は出力盤に発電装置出力回路（主回路），

フェースにより，ネットワークへ接続できる。

制御盤に発電装置制御回路として，PLC，計測基板，リレー基板，スイッチ・LED 基板などで構成している。

（3）ロギング機能
オプションとして，発電装置に異常が発生した際，異常発

4.1 発電装置情報のリアルタイム監視

生前後の発電装置情報を SD メモリカードに記録できる。

PLC では発電装置情報を管理し，ネットワーク接続により，お客さまの管理システムと組み合わせ，発電装置情報（状態，発電状況，各種計測値）を遠隔でリアルタイム監視できる。
（1）計測基板
計測基板は，出力盤の出力電力や電流などの発電状況や，ディーゼル発電機の温度や圧力などの各種計測値を測定できる。これらの計測値を PLC に送り，発電装置の計測表示
や制御情報に使用する。

注

負荷切替盤 注（負荷）
注 オプション

図 3 「SANUPS G53A」の機能ブロック図

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201924

5. 仕様表 1 に「SANUPS G53A」の仕様を示す。
表 1 「SANUPS G53A」仕様
項目
定格出力容量単位

G53A204P

皮相電力

kVA

200/230250/290

290/320

有効電力

kW160/184

200/232232/256

保護方式／冷却方式

発電機

V

電流

A

相数・線数

−

定格周波数

Hz

200/220578/604

722/76250/60

min

1500/1800

極数

−

4

力率

−

0.8

励磁方式

−

ブラシレス

耐熱クラス

−

F

名称

−

形式

−

出力

kW

過給機

−

付き

気筒数

−

6

内径×行程

DP086LA
196/220mm

111 × 139

L

8.071

冷却方式

−

機関

燃料

234/267

258/296

123 × 155

123 × 155

11.05111.051

ラジエータ式

m3/min190/224L

44

370/433

450/53051

51

ディーゼル軽油（JIS2 号）

−

消費量

L/h

43.7/51.2

54.6/67.3

62.4/70.8

消費率

g/kWh

207/211206/218203/208

槽容量

L

110

170

170

運転時間

h

2.5/2.1

3.1/2.5

2.7/2.4

L

15.5

23

23

始動方式

−

始動電動機

V-kW
蓄電池形式

−

蓄電池容量

V-Ah

セルモータによる電気始動

24-6.024-6.024-6.0制御弁式鉛蓄電池（MSE）

24-15024-15024-150

騒音値

dB（A）

使用環境

−

周囲温度：− 10 〜＋ 40˚C，相対湿度：85% 以下（結露なきこと），標高 300m 以下（注 2）

インタフェース−

Ethernet ポート：100BASE-TX/10BASE-T（注 4）
シリアルポート（注 3）：RS-422/RS-485 規格準拠

プロトコル

−

MODBUS TCP，MODBUS RTU（注 4）

通信機能

85 以下

（注 1）

注 1 離隔 1m における，各方向 4 点の平均値です。
注 2 この使用環境から外れる場合は，出力の補正が必要です。
注 3 オプション。
注 4 Ethernet は米国 Xerox Corporation の商標です。 MODBUS は Schneider Electric SA の商標です。

25

P126TI- Ⅱ

種類

潤滑油量

蓄電池

P126TI
立形水冷 4 サイクルディーゼル機関

総排気量

冷却水量

838/840

三相 3 線-1

ラジエータ排風量G53A294P

IP20/IC01

定格電圧

回転速度

G53A254PSANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

防災用ディーゼル発電装置「SANUPS G53A」の開発

6. むすび
本稿では，IoT 機能を搭載し，多くのオプションを有しお客さまの用途に合わせて幅広いカスタマイズができる「SANUPSG53A」を紹介した。
本製品に搭載する IoT 機能により，発電装置の情報を遠隔で監視することで，管理者の現場確認の手間が削減できる。また，
幅広いカスタマイズができることで，さまざまなお客さまのニーズに対し，柔軟に応えられる。
近年，多くの自然災害が発生し，長時間停電時の非常電源の確保は，自治体の防災や企業の危機管理を担当するお客さまの高い関心事項となっている。
当社は，「SANUPS G53A」などの長時間バックアップができる発電装置だけでなく，停電時に無瞬断で電源を供給できる
無停電電源装置（UPS）も製造・販売するメーカである。当社の技術，製品，サービスで，高品質で，長時間のバックアップができるシステムをワンストップで提供できる。
今後も，お客さまの安全・安心な社会の実現に，非常用電源の供給を通じて貢献していく所存である。

柴田 雅之
2005 年入社
パワーシステム事業部 設計部
回転型電源装置の開発，設計に従事。

小林 哲也
2002 年入社
パワーシステム事業部 設計部
回転型電源装置の開発，設計に従事。

冨岡 守
1987 年入社
パワーシステム事業部 設計部
回転型電源装置の開発，設計に従事。

内田 成一
2011 年入社
パワーシステム事業部 設計部
回転型電源装置の開発，設計に従事。

山田 雅人
2015 年入社
パワーシステム事業部 設計部
回転型電源装置の開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201926

特集：2018 年の技術成果

サーボシステム事業部
宮原 章雄
Akio Miyahara

グローバル化や情報通信技術の普及な本製品を R シリーズにラインアップし

ま た，コ ン ト ロ ー ラ 製 品 に お い て は，ど産業構造や「ものづくり」の変化に伴い，たことにより，求める性能・特性に最適「SANMOTION C」モ ー シ ョ ン コ ン ト

サーボシステムの用途や要求が多様化しなモータの選択肢がより一層広がった。

ちサーボシステム事業部は，お客さまと次 に，サ ー ボ ア ン プ 製 品 に お い て は，し体積 1/4 の小型化を実現し，制御盤なともに新しい価値を創る新製品を開発し

欧 州 や 東 南 ア ジ ア な ど AC400V 電 源 地

ど生産設備の省スペース化に寄与できる。

ている。

域でご使用いただけるモータ定格出力

モーションネットワークには EtherCAT

ここでは，2018 年度に開発したサーボ製品を取り上げ，それぞれの製品の特長

5.5kW 〜 30kW 用 の「SANMOTION R 通信を採用し，高速でリアルタイムなモー
3E Model」AC400V 入力（150A，300A） シ ョ ン 制 御 が お こ な え る。ま た，OPCサ ー ボ ア ン プ を ラ イ ン ア ッ プ し た。本
UA サーバや Modbus TCP 通信にも対応を紹介し，お客さまの価値創造への貢献

サーボアンプは，当社従来品と取り付けしているため，生産管理システムや周辺について述べる。

の互換性を維持しながら，奥行き寸法を機器と簡単に接続できる。これら豊富な小型化した。AC200V 入力サーボシステ

通信機能は，情報通信技術を活用した柔モータ，サーボアンプ，コントローラの新まず，サーボモータ製品としては，ハイムから置き換える場合は，電源電圧変換

軟で生産性の高い「ものづくり」に貢献でヒットレート用途に最適な，小容量低慣用トランスが不要となるため，システム

きる。

性 AC サーボモータ「SANMOTION R1」の小型化にも寄与できる。また，保持ブ

シ リ ー ズ（ フ ラ ン ジ サ イ ズ 40mm 角 〜

レーキ，リレーなど部品の残寿命や，エン80mm 角）を製品化した。本サーボモー

コーダ通信の品質を確認できるモニタ機

タは，高加減速駆動や高応答性のご要求能を拡充した。これらのモニタ機能を活に応えるために，当社従来品に対して，高用することにより，サーボシステムの計トルク化と高回転速度化を実現した。こ画的なメンテナンス，故障・予兆診断なれにより，機械装置のサイクルタイム短どにも貢献できる。

縮と生産性向上に寄与できる。

27

ロ ー ラ SMC100 を 製 品 化 し た。本 モ ーションコントローラは，当社従来品に対ている。このような背景のなか，わたした

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

本稿では，各新製品の概要とその特長を紹介する。

■「SANMOTION R1」小容量 40, 60, 80 角 低慣性 AC サーボモータ
近年はグローバル展開する市場のなか領域を実現している。ショートストロー

る駆動特性に対して，軸ごとに最適なモーでニーズも多様化してきており，お客さま

クのサイクルタイム短縮だけではなく，ロタを選択いただける。オールマイティーの装置・用途に最適な機種を選択いただけ

ングストロークの用途においても装置性機種として広い用途をカバーする R2 シる多角的なモータラインアップの要求が能を向上できるモータ特性にしている。

リーズ，精密制御が必要な軸には低トルク
リップルの R5 シリーズ，高加減速・高応

高まっている。特に，ハイヒットレート動
作を主目的とする用途においては，サイク2．加速性能の向上

答をターゲットとする軸であれば本開発

ルタイムを短縮するために，自己慣性モー

自己慣性モーメントを小さくしつつ，瞬品 R1 シリーズを適用することで，装置全メントの小さなサーボモータを必要とし時最大トルクの向上を達成した。加速性体の一連の動作特性や動作時間を大幅にている。

能の指標となる瞬時最大パワーレートは向上できる。

こうした背景から，高加減速動作や高応

当社従来品と比較して最大で 1.9 倍向上し答性が要求される用途に向けて，小容量低た。これにより，自己慣性モーメント比 10

なお，本新製品については，本テクニカ

慣 性 AC サ ー ボ モ ー タ「SANMOTION

倍以上の負荷でも速く応答することが可

ルレポートの「新製品紹介」で詳述する。

R1」シリーズ（フランジサイズ 40mm 角〜能である。開発品 R1 は，負荷を含めた機80mm 角）を新たに開発した。

械系の加減速時間を飛躍的に短縮でき，ハ

本開発品の特長は次のとおりである。

イヒットレート動作に最適な性能を発揮できるモータである。

1．トルク−速度特性領域の拡大
当社従来品と比較して開発品 R1 は，瞬時最大トルクを約 20% 向上，最高回転速
度も 20% 高速化しており，広範囲の運転

3．用途最適提案
R シリーズのラインアップに開発品 R1を加えることで，お客さま装置の必要とす■「SANMOTION R 3E Model」AC400V 入力サーボアンプ（150A, 300A）
産業のグローバル化にともない，欧州やAC400V を供給できるため，降圧トラン

アジア地域を中心に，AC400V 入力サースは不要となり，システムの小型化にも寄ボシステムのニーズが高まっている。こ与できる。

電源線やモータ動力線を接続する端子台のカバーには，開閉可能な樹脂カバーをのような背景のなか，定格出力 5.5kW 〜

30kW の大容量サーボモータを駆動する

3．ユーザビリティ採用した。配線作業時，カバーの取り外し

2．監視機能の拡充や取り付けが不要なため，作業が簡単にお「SANMOTION R 3E Model」AC400V

本 開 発 品 は，
「SANMOTION R 3E

入 力 サ ー ボ ア ン プ（150A，300A）を 新

Model」の AC200V 入力サーボアンプとまた，アンプ容量 150A，300A とも前た に 開 発 し た。AC200V 入 力 サ ー ボ シ

同性能・機能を実現するとともに，保持ブ

面側奥行き寸法を 150mm で統一した。ここなえる。

ステムと同じモータ出力まで駆動できる

レーキ，リレーなどの部品寿命や，サーボれにより，制御盤内の各ケーブルをシンプ

AC400V 入 力 サ ー ボ シ ス テ ム が ラ イ ン

アンプとエンコーダとの通信品質を監視

ルに配線できる。

アップしたことにより，ご使用される電源できるモニタ機能を搭載した。

仕様に合わせ，最適なサーボシステムの選択肢が一層広がった。
本開発品の特長を以下に紹介する。

1．小型化

そして，サーボアンプの外形サイズは

例えば，保持ブレーキの残寿命モニタ同一のまま，安全機能用の拡張ボードをは，累積したブレーキの制動回転量から，搭載できる構造とした。これにより，サー

ブレーキ磨耗を推定し，残寿命を予測する

ボアンプの取り付けを変更することなく，機能である。部品の残寿命を把握するこ

Safety サーボアンプもご使用いただける。

とで，計画的にサーボシステムのメンテナ

従 来 の「SANMOTION R」AC400V

ンスがおこなえる。サーボアンプとエン

入力サーボアンプと取り付けの互換性をコーダとの通信品質モニタは，通信エラー

維持しながらも，発熱を低減することで奥の発生頻度を定量的な数値で確認できる

行きを最大 10% 小型化した。

機能である。このモニタ機能を活用する

また，AC200V 入力のサーボシステム

ことで，通信ケーブルの劣化や環境の変化

を，AC400V の電源環境で使用するためにより生じる通信品質の低下を検出でき，には，降圧トランスなどを用いて電源電圧

機械装置が異常で停止する前に，適切な処を変換する必要があった。本製品は直接置がおこなえる。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201928

特集：2018 年の技術成果■「SANMOTION C」モーションコントローラ
近年の製造ラインは，情報通信技術などを活用し，柔軟で生産性の高い「ものづく化が実現できるともに，システム全体のコスト低減にも寄与できる。

り」を目指し，さまざまな取り組みがおこ

放熱性の高い筐体設計をおこなったことで，冷却ファンレス構造を実現し，信頼性の高い製品とした。また，不揮発性メモ

で必要な情報を生産設備から収集・伝達で

2．ネットワーク機能の強化
本開発品は，SCADA などの生産管理
シ ス テ ム と 接 続 す る た め に，Ethernet
ベースの OPC-UA サーバ，Modbus TCP

きる通信機能が求められている。また，製

通信機能を搭載した。これら豊富な通信寄与できる。

なわれている。そのようななか，製造ラインで使われるコントローラには，生産情報を有効活用するために，生産管理システム

リを用いたデータ保持機能は，バックアッ
プ用電池の寿命によるデータの復旧作業を不要にし，メンテナンスコストの低減に造ラインのスペースを有効活用し，少量多機能により，PC やタッチパネル表示機

品種の製品を柔軟に生産するために，制御器など，周辺装置との接続の親和性が向

なお，本新製品については，本テクニカ

盤の小型化が図れるコンパクトな制御機上した。また，モーションネットワークにルレポートの「新製品紹介」で詳述する。

器が望まれている。

EtherCAT を採用しているため，すべて

こ の よ う な 背 景 か ら，情 報 機 器 と のの機器を Ethernet ケーブルで接続できる通信機能を強化したコンパクトなモーメリットがある。同一のケーブルでネット

ションコントローラ「SANMOTION C

ワークを配線できることは，システムコ

SMC100」を開発した。本開発品の特長をストの低減にも寄与できる。さらに，Web

以下に紹介する。

ビジュアリゼーション機能により，作業者
は，スマートフォン等のデバイスで生産設

1．小型化

備の状況をリアルタイムに把握できるよ

本開発品は，プリント基板の高多層化おうになる。異常発生時，その状況を瞬時によび部品の高密度実装により，従来品に対スマートフォンに伝達することにより，機し，体積 1/4 の小型化を実現した。これに械装置の停止や異常を即座に把握でき，製より，制御盤などの生産設備の省スペース造ラインのダウンタイムを抑制できる。

宮原 章雄
1991 年入社
サーボシステム事業部
サーボモータおよびステッピングモータの設計・開発
に従事。

29

3．メンテナンス性の向上

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

新製品紹介「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

Hideaki Kodama

Tomonobu Tazaki

Shigeki Sato

Hiroto Endo

Manabu Nakamura

三浦 直人

水谷 将之

村上 龍之介

Naoto Miura

Masayuki Mizutani

Ryunosuke Murakami

1. まえがき製造業では，市況の変化やニーズに素早く対応するために，情報通信技術を活用した生産設備の開発が進んでいる。情報通信技術により，生産の状況をリアルタイムに把握し，生産設備の劣55化に気づき，迅速に対応することは，品質の高い生産を維持する

110ために重要なことである。そのため，モーションコントローラには，生産管理システムで必要となる情報を生産設備から収集・ペースを有効活用し，少量多品種の生産を実現するために，制御盤の小型化が図れるコンパクトな制御機器が望まれている。

120

伝達できる通信機能が求められている。また，製造ラインのス

このようなニーズに応えるため，シーケンス，モーション，ロ
ンパクトなモーションコントローラを開発した。
本稿では，「SANMOTION C」モーションコントローラに新12ボット制御の機能に加え，情報機器との通信機能を強化したコ

図 2 SMC100 の外形図

たにラインアップした，SMC100 の製品概要，主要機能および特長について紹介する。

2. 製品概要

2.2 基本仕様

表 1 に SMC100 のラインアップと基本仕様を示す。ロボッ

2.1 外観・外形

ト制御ができるタイプ（以下 SMC100-A）と，PTP（Point-to-

開 発 し た「SANMOTION C」 モ ー シ ョ ン コ ン ト ロ ー ラ

SMC100 の外観を図 1 に，外形図を図 2 に示す。
製品の取り付けは，制御盤への設置が容易な DIN レール取り

Point）位置決め制御に特化したタイプ（以下 SMC100-B）の 2 種類をラインアップした。
モーションネットワークには，産業用オープンネットワークである，EtherCAT インタフェースを標準で搭載した。EtherCAT付けを採用した。

の 高 速 通 信 に よ り，装 置 の 状 態 を リ ア ル タ イ ム に 把 握 で きる。さ ら に，さ ま ざ ま な 機 器 と の 接 続 を 可 能 に す る た め に，Ethernet，RS-485，USB インタフェースを搭載し，オープンプ
ロトコルである Modbus TCP にも対応した。
追加モジュールなしで，センサやスイッチなどの接点を制御するために，デジタル入出力を内蔵している。
，KC マーク
海外規格は，EMC 指令（欧州），UL/cUL（米国）（韓国）の法規制に適合した。

図 1 SMC100 の外観

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201930

表 1 基本仕様
型番

SMC100-A

SMC100-B

EtherCAT（100Mbps）マスタ機能，FoE 対応
Ethernet（10 / 100 / 1000Mbps） プロトコル（Modbus TCP, OPC-UA）

インタフェース

RS-485（9600bps 〜 115200bps）
USB 2.0（メモリストレージ用）
デジタル入力 16 点 DC24V プラスコモン / マイナスコモン入力

デジタル入出力

デジタル出力 8 点 DC24V, 0.5 A/ 点 シンク出力

入力電源

DC19.2V 〜 DC30V, 0.8A（主電源） DC19.2V 〜 DC30V, 20mA（IO 電源）

消費電力

19.2 W

冷却方式

自然空冷

外形寸法（W,H,D）

55mm × 120mm × 110mm

質量

300g
シーケンス制御
モーション制御（電子カム・ギヤ，直線・円弧補間）
ロボット制御（直交，スカラ，パラレルリンク機構）

制御機能

国際標準規格（IEC 61131-3）に準拠したプログラミング言語

制御言語

G コード（DIN 66025 に準拠）

ネットワーク機能
適合法規制

シーケンス制御
モーション制御（PTP 制御）−

Web ビジュアリゼーション

UL/cULUL 61010-1，UL 61010-2-201

EMC 指令EN 61131-2:2007

KC マークKN 61000-6-2，KN 61000-6-4

3. 主要機能

3.2 ロボット制御機能

SMC100-A は，ロボットの機構を制御できるように 3 種類

本開発品は，1 台のコントローラでシーケンス，モーション，のキネマティクス演算機能を搭載している。専用のモーション

ロボット制御の 3 つの機能を組み合わせたプログラムを作成でファンクションブロックを組み合わせることで，ロボットの各きる。また，Web サーバ機能を搭載することにより，PC やス

軸動作，補間制御をおこなうことができる。これらの機能によ

マートフォンから生産設備の状態を確認できるようになった。

り，ロボットの動作を短時間でプログラミングできる。表 3 にロ以下に各機能の詳細を示す。

ボット制御機能を示す。

3.1 モーション制御機能

デジタル入出力を使ったシーケンス制御機能だけでなく，PTP 位置決め機能，複数軸の同期，補間制御機能に対応した。これらの機能を組み合わせることで複雑な制御を簡単に実現できる。表 2 にモーション制御機能を示す。
表 2 モーション制御機能

31

制御軸数

最大 8 軸指令演算周期

2 〜 16ms

制御方式

位置制御，速度制御，トルク制御

加減速方式

台形，Sin2，加加速度制限のある台形

制御単位

任意（pulse，mm，inch，degree）

プログラミング言語

IEC 61131-3 に準拠
IL，ST，LD，FBD，SFC，CFC

モーションファンクション
ブロック

原点復帰，インクリメンタル動作，
アブソリュート動作，一定速度動作，
電子カム，電子ギヤ

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

表 3 ロボット制御機能
制御軸数

ロボット：最大 4 軸

指令演算周期

8 〜 16ms

制御方式

PTP 動作，3 次元直線補間，3 次元円弧補間

教示方式

数値入力

制御単位

任意（pulse，mm，inch，degree）

プログラミング言語

モーションファンクションブロック

ロボット機構直交（3 軸），スカラ（4 軸），
パラレルリンク（4 軸）「SANMOTION C モーションコントローラ SMC100」の開発

3.3 Web ビジュアリゼーション機能

3.4.2 プログラミング機能

して SMC100 へアクセスできる機能を搭載した。図 3 に Web ビに示す。プログラミング言語は，IEC61131-3 に準拠した IL，

ジュアリゼーション機能の使用イメージを示す。

LD，ST，SFC，FBD，CFC を提供している。また，モーショ

PC やスマートデバイスなどの機器から Web ブラウザを経由

Web ビジュアリゼーション機能では，コントローラの情報をスマートデバイスに表示するための画面設計をおこなう作画

アプリケーションプログラムを作成する画面の例を，図 5ン，ロボット制御用のモーションファンクションブロックにより，効率的なプログラミングができる。

ツールを準備している。アラーム表示，ユーザ管理などの作画部品を準備しているため，複雑な画面を短時間で開発できる。

監視用ＰＣ

Ethernet

図 5 プログラミング画面

3.4.3 CNC エディタ機能

Wi-Fi ルータ

CAD データファイル（DXF ファイル）を読み込むことで，スマートデバイス

DIN 66025 に準拠した G コード言語へ自動的に変換する機能を搭載した。CNC エディタの画面を図 6 に示す。本機能によ

図 3 Web ビジュアリゼーション機能の使用イメージ

り，制御プログラムである G コードが自動的に生成されるため，
アプリケーション開発工数が削減できる。

3.4 統合開発ツール（SANMOTION C Software Tool）

コンフィグレーション，プログラミング，Web ビジュアリ

ゼーションの画面作成，データのトレースなどを，ツリー構造で一括管理できる統合開発ツールを準備した。

3.4.1 コンフィグレーション機能

SMC100 やフィールドバス機器の設定をおこなうコンフィグ

レーション機能の画面を図 4 に示す。接続機器のパラメータなどを簡単に設定できる構成である。
図 6 CNC エディタ画面

図 4 コンフィグレーション画面

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201932

4. 開発品の特長

4.3 メンテナンス性の向上

4.1 小型化

構造を実現し，信頼性の高い製品とした。不揮発性メモリを用

本開発品は，プリント基板の高多層化および部品の高密度実いたデータ保持機能は，バックアップ用電池の寿命によるデー装により，従来品に対し，体積 1/4 の小型化を実現した。製品のタの復旧作業を不要にし，メンテナンスコストの低減に寄与で小型化により，制御盤の省スペース化に貢献できる。表 4 に従来きる。

放熱しやすい筐体設計をおこなったことで，冷却ファンレス

品とのサイズ比較を示す。

5. むすび

表 4 従来品とのサイズ比較

SMC100 シリーズ

項目

（開発品）

外形（W,H,D）[mm]

SMC26x シリーズ（従来品）

55 × 120 × 110

270 × 120 × 110

726

3240

体積 [cm3]

本稿では，新たにラインアップした「SANMOTION C」モーションコントローラ SMC100-A，SMC100-B の主要機能および特長について紹介した。本開発品は，従来品と比べ，①制御盤の小型化が図れるコンパクトなサイズを実現したことで，制御盤の省スペース化に貢献できる。
② Ethernet ベースの OPC-UA サーバ，Modbus TCP など豊4.2 ネットワーク機能の強化

富な通信機能を搭載しており，SCADA などの生産管理シス

図 7 にネットワークの接続構成を示す。

テムや周辺装置との接続の親和性が向上する。

SMC100 と SCADA などの生産管理システムとの接続に，③ Web ビジュアリゼーション機能により，スマートフォンなど

Ethernet ベースの OPC-UA サーバ，Modbus TCP 通信機能

身近な機器から設備の稼動状況を確認できるため，迅速にトを搭載した。OPC-UA サーバは，メーカや機器に依存しない

ラブルへの対応ができる。

接続プロトコルである。加えて，オープンプロトコルである

本開発品は，生産設備を省スペース化し，機器間または，装置

Modbus TCP を実装したことで，PC，タッチパネル表示機器

間の情報の伝達が効率的になり，生産情報を有効活用した生産など，周辺装置との接続の親和性が向上した。また，モーション設備の開発に貢献できるものと考える。

ネットワークに EtherCAT を採用しているため，すべての機器を Ethernet ケーブルで接続できるメリットがある。同一のケー
ブルでネットワークを配線できることは，システムコストの低減にも寄与できる。
さらに，無線環境と Web ビジュアリゼーション機能により，作業者はスマートデバイスで生産設備の状況をリアルタイムに把握できる。また，異常発生時には，その状況を瞬時にスマートフォンに伝達し，不具合による装置の停止時間を抑制できる。

スマートデバイス

プログラム開発用ＰＣ
タッチパネルSCADAWebビジュアリゼーション

開発ツール

OPC-UA

Modbus TCP

Ethernetベース

PLC A

EtherCAT対応
I/O機器

図 7 ネットワークの接続構成

33

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

PLC B

今後も，市場の要求にあった特長のある製品を開発すること
で，新たな価値を創造する製品を提供していく所存である。

「SANMOTION C モーションコントローラ SMC100」の開発

児玉 秀明
1991 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

田﨑 朋伸
1997 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

佐藤 茂樹
1984 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

遠藤 博人
2007 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

中村 学2010 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

三浦 直人
2011 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

水谷 将之
2013 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

村上 龍之介2017 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
システム製品の設計，開発に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201934

新製品紹介SANMOTION R1 シリーズ
小容量 40, 60, 80 角
低慣性 AC サーボモータの開発
堀内 学

三澤 康司

相良 弘樹

Manabu Horiuchi

Yasushi Misawa

Hiroki Sagara

北島 純

清水 麻衣

松下 孝

Jun Kitajima

Mai Shimizu

Takashi Matsushita

1. まえがき（1）負荷を加味した瞬時最大角加速度の向上
図 1 に 2 慣性系の簡易モデルを示す。モータの出力軸にカップ

当 社 で は 2006 年 に 小 型・ 高 ト ル ク・ 高 効 率 の 中 慣 性 R2-Series をリリースしてから，世界中でその高い性能を発揮す

リングを介して負荷を接続している。負荷に連結されたモータの角加速度 α は次式で与えられる。

ることでお客さま装置の価値の創造に貢献し，ロングランのソ
リューションとして実績を残している（1）。これまでに 40mm 角〜 80mm 角の小容量 R2 モータをはじめ，86mm 角〜 275mm

α=Tm
Jm + JL[rad/s2]（1）

角など中・大容量にも機種展開し（2），FA のみならずさまざまな

ここに，Tm：トルク [N・m]，Jm：モータの自己慣性モーメン

用途でお使いいただいている。しかし近年はグローバル展開すト [kg・m2] ，JL：負荷のモータ軸換算慣性モーメント [kg・m2]る市場のなかでニーズも多様化してきており，お客さまの装置・用途に最適な機種を提供するために，多角的なシリーズ展開の低慣性としてモータ自身の慣性モーメントが低いことも必要。特に，ハイヒットレート動作を主目的だが，負荷も含めて加速性能を満足するトルクも必要となる。

要求が高まっている（3）（4）とする産業機器においては，サイクルタイムを短縮するために，
自己慣性モーメントが小さいサーボモータが必要な事例が増えている。
こうした背景から，高加減速駆動や高応答性を必要とする用途に向けて，小容量低慣性 AC サーボモータ「SANMOTION

R1」シリーズ（フランジサイズ 40mm 角〜 80mm 角）を新たに開発した。本製品は負荷慣性モーメントが低いアプリケーションにおいて高い加速性能を発揮するとともに，既存機と合わせ

図 1 2 慣性系簡易モデルてお客さまに最適なご提案のできる新しい製品である。本稿では以下 3 項目について述べる。
（1）低慣性モータの意義（2）サーボ系の安定制御性向上
図 2 に速度制御器を考慮した 2 慣性系速度フィードバック制（2）低慣性モータ開発の技術要点

御ブロックを示す（5）。同図は図 1 の簡易モデルにおいて，速度指（3）低慣性モータのメリット

令 ωmref に対するモータ軸の回転速度 ωm と，負荷の回転速度 ωLとの関係を表している。

2. 低慣性モータの意義

同図において ωmref に周波数 f の正弦波を指令値として入力し，それによる出力 ωm の周波数応答特性を測定した。これを f

サーボモータにおいて「低」慣性という名称は，シリーズにおと比例ゲイン Gsp を独立パラメータとして，振幅のゲインをコける相対的な位置づけであり，定量的にいくつから「低」慣性でンターにて表したものを図 3 に示す。同図はコンター表示にてあるかという明確な定義はない。

ボード線図を表しており，グレーの状態をゼロとして白になるしたがってモータの自己慣性モーメントを筆頭に諸量を決定するうえで，お客さまにとって何をもって最適かを議論するには，その根本的な存在意義について考える必要がある。そこで慣性モーメントの意義を 3 つの観点から考察する。

ほどゲインがプラスに，逆に黒になるほどゲインがマイナスになり，いずれも制御的に安定しない状態となる。
ここで図 1 において，あるモータの自己慣性モーメントに対して，負荷慣性モーメントを可変させると，図 3 の安定なグレーの領域に変化が生じる。JL = Jm となる JL: 100% とし，JL が大き

35

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

SANMOTION R1 シリーズ 小容量 40, 60, 80 角 低慣性 AC サーボモータの開発

図 2 速度制御器を考慮した 2 慣性系速度フィードバック制御ブロック

図 3 負荷慣性モーメント比の違いが速度ループの周波数応答特性に与える影響

くなる負荷（同図（d）（e））ではゲインがゼロ dB 以下の領域がの 20 倍した値の線を点線と破線で示している。これを見ると，広がっていく。逆に JL が 100% 未満，すなわち負荷慣性モーメ

多くの装置が中慣性モータで安定的に制御できる範囲に分布し

（b）
）では，
ントが自己慣性モーメントよりも低い負荷（同図（a）ていることが分かるが，一部の装置において，モータに求める定ゲインがプラスになる領域が拡大しており，系が発振的になっ

格出力が上がっても，装置の負荷慣性モーメントが小さい用途ていることが分かる。比例ゲイン Gsp を上げることで安定制御が存在することが分かる。さらにこのプロットを装置の業界ご領域は改善するが，実際にはある値を超えると発振してしまう。

とに分析すると，ロボットや工作機械では，必要なモータ出力にこうした負荷慣性モーメント比による制御系の安定性喪失に関比例して負荷慣性モーメントが増えていくが，半導体製造装置，

して，JL > Jm となる負荷に対しては補償器により安定性が改善

搬送機器など，高加速，ハイヒットレートを要求する用途においするが，JL < Jm となる負荷に対してはサーボ系が根本的に不（6）安定になる（7）。
（3）省エネルギー（2）項に関連して，負荷慣性モーメント比によって，モータのては負荷慣性モーメントが低い条件であることが分かる。
すなわち低慣性 R1-Series のコンセプトは，装置の加速性能・応答性能を向上するとともに，中慣性ではカバーできない領域の負荷に対して安定的な制御挙動を提供する用途最適機種とした。

入力エネルギーも変化する。JL = 100% となる慣性モーメント比の場合に，負荷の回転体のもつ運動エネルギーが極大かつ最大となり（8），同じく 2 慣性系の伝達関数を考慮しても，入力エネ
ルギーを最小とする条件が存在する（9）（10）。

ロボット, 工作機・加工機

これら（1）〜（3）項からサーボ性能を向上するためには，自己慣性モーメントと負荷の慣性モーメントの比率が重要であることが明白であり，産業機器に向けて広く安定な領域を確保し，な
おかつ加速性能の高いモータを提供することが重要であることが分かる。
そこで本開発では最初に，これまで山洋電気がお客さまからご相談いただいた膨大なサーボシステムの選定情報データを分析し，定格出力ごとのラインアップに対して，どの程度に慣性モーメントを設定することが妥当であるかを検討した。図 4 に装置軸換算モーメントの分布を示す。同図では低慣性，中慣性のモータ自己慣性モーメントを一点鎖線と実線で表し，さらにそ電子部品製造組立機械

半導体, 搬送機器

図 4 装置軸換算モーメントの分布

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201936

3. 低慣性モータ開発の技術要点
次に低慣性モータの性能向上の方針について述べる。
円柱の中心軸回りの慣性モーメント J は次式で与えられる。
J=

1

πρld4

32

[kg・m2]（2）

ここに，ρ：円筒材料の密度 [kg/m3]，l：円筒の軸方向長さ [m]，d：円筒の外径 [m]一方，モータ電機子で発生するトルク T は次式で与えられる
図 5 希土類永久磁石の最大エネルギー積推移

。

（11）
（12）
（13）

T=

π

2

・

π

・kw・ac・Bg・D2l

2 √2

（3）

[N・m]

積率を向上させることで性能向上を図った。当社では高占積率

ここに，kw：巻線係数，ac：電気比装荷 [A/m]，Bg：磁気比装
荷 [Wb/m ] ，D：電子機内径 [m]，l：電機子鉄芯の積厚 [m]2

電機子内径 D とロータ外径 d は一定の Air-Gap 長で離れている。よって式（2）と式（3）から，慣性モーメントとトルクは，ス

巻線の要素技術を深化させており（4），生産技術とタイアップして巻線スロットのスペースを極限まで利用して巻線している。

4. 低慣性モータのメリット

テータの内径 D を通じて相関関係にあり，慣性モーメントを小図 6 に新たに開発した R1-Series AC サーボモータの外観を，さくすると，発生するトルクも小さくなってしまう。もちろん

表 1 に仕様一覧をそれぞれ示す。また図 7 にトルク−回転速度特電機子鉄心の積厚 l を伸ばすことで電磁力の作用面積を増やす性の代表例を示す。図 7 において開発品の特性を実線で，従来品ことができるが，近年のサーボモータに要求される小型・高出力の特性を破線で記載している。従来品と比較して開発品は，高の傾向から，モータ全長が伸びる方向の施策はとり難く，根本的トルク化と高回転速度化しており，広範囲の出力領域を実現しなトルク向上には，電気比装荷，磁気比装荷を大きくすることがている。ハイヒットレートかつショートストロークの PTP 制御必要になる。

では，モータの最高回転速度に到達する前に減速動作に入って磁気比装荷を大きくするためには界磁の磁束源，すなわち永しまう三角波駆動も多く，最高回転速度の向上はあまり恩恵が久磁石の磁力を強くする必要がある。しかし図 5 に示す通り，近ない。一方で図 4 の業界別プロットにおいて，低慣性を必要とす

年の希土類系磁石の最大エネルギ積は 2006 年頃から飽和傾向る搬送機器用途では，モータの最高回転速度で一定速移動する，界磁磁力アップによる高トルク化は困難である。そ台形波駆動が多く，最高回転速度を向上させることで，こうしたこで本モータでは電気比装荷を大きくすることで加速のための

ロングストローク用途においても装置性能を向上できるモータ

トルクを向上させることに注力した。すなわち電機子巻線の占特性にしている。

にあり

（14）

（a）40mm 角，50W（b）60mm 角，200W

図 6 開発モータ

37

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019（c）80mm 角，750W

SANMOTION R1 シリーズ 小容量 40, 60, 80 角 低慣性 AC サーボモータの開発

表 1 仕様一覧
項目

単位

型番

−

フランジサイズ

mm

電源電圧

V

仕様

R1AA04005F□

R1AA04010F

R1AA06020F

40□

R1AA06040F
60

R1AA08075F
□

80

AC200

定格出力

W

50

100

200

400

750

定格トルク

N・m

0.159

0.318

0.637

1.27

2.39

瞬時最大ストールトルク

N・m

0.56

1.18

2.2

4.8

8.5

定格回転速度

min-1

3000

3000

3000

3000

3000

最高回転速度

min-1

6000

6000

6000

6000

6000

自己慣性モーメント

× 10-4 kg・m2

0.01460.0242

0.122

0.203

0.719

全長

mm

84

103

96.5

121

133

9 の計算フローで指令回転速度を 5000min-1 として加速駆動した場合の応答時間を表している。中慣性の R2-Sereis に対して，従来製品の低慣性は負荷慣性モーメントが大きくなると，応答速度が逆転してしまう。このクロスポイントをなるべく負荷慣性モーメントが大きい方向へシフトさせることで，加速性能の優位性を発揮する領域が広がることになる。

図 7 トルク−回転速度特性の代表例
機種：60mm 角，400W，AC200V 入力

図 8 モータのトルク−スピード特性と加速運動のイメージ

4.1 開発品の性能比較

低慣性モータの存在意義として，2 章（1）項で加速性能の向上について述べた。モータのスペック一覧ではパワーレートや角加速度を一つの指標としているが，負荷も含めた加速性能を直感的に理解するために，図 8 の加速運動シミュレーションをおこなった。図 8 ではモータが静止状態から瞬時最大トルクが作用して回転運動をはじめ，その後トルク−回転速度特性のカーブに沿って回転速度が増していき，最高回転速度に到達する。
ここで指令した一定の回転速度に至る時間を応答時間と定義
し，負荷イナーシャを変えて応答時間がどのように変化するかを計算した。
シミュレーションは図 9 に示すように運動方程式のみを用い

ωn < ω1 ?

た簡易的な計算フローでおこなった。角加速度 αn と角速度 ωn を計算し，指令回転角速度 ω1 に到達するまで繰り返し計算をおこなう。トルク Tn は角速度 ωn における値をトルク−回転速度特性から読み取っている。
図 10 に負荷慣性モーメントとモータ加速時間との関係を示

図 9 モータ加速運動シミュレーションの計算フロー

す。同図は当社の 40mm 角，100W のモータの性能について，図

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201938

図 10 負荷慣性モーメントとモータ加速時間との関係
機種：40mm 角，100W
指令回転速度：ω1=523.6 rad/s（5000 min-1）

図 11 装置構成イメージ

開発品 R1-Series の応答特性は，既存 R2-Series に対して自R2-Series で広範囲の領域をカバーできるが，サーボチューニ

己慣性モーメントの 10 倍以上の負荷慣性モーメントでも速く

ングを経て，装置の限界性能を追求したときに，チューニングで応答することが可能である。このように中慣性と差別化した性及第点となった軸が，そのまま装置全体性能のボトルネックに能を発揮することで，低慣性モータとしての特徴をより明確になってしまうケースも多々あり得る。そこで複数軸の動作のバした。

ランスを考え，例えば表 2 に示すように，精密制御が必要な軸には R5-Series（3），軽量化や狭スペース配置を考えるのであれば4.2 R-Series における低慣性モータの位置づけ

小径 R2-Series（4），そして高加速・高応答をターゲットとするの本開発で小容量低慣性 R1-Series を追加したことにより，既であれば本開発 R1-Series をそれぞれ適用するなど，全体のボ

存 R-Series ラインアップとセットで考えることで，装置に対しトルネックとなる要素に対して用途最適な製品を適用することて用途最適な提案ができる。例えば図 11 に示す装置構成イメー

により，装置全体の一連の動作特性，動作時間を大幅に改善できジを考えたときに，XYZ 各軸に対して加減速性能，輪郭制御性

ると考える。

能，整定性能，サイクルタイム，占有スペース，質量など，さまこれをラインアップのマップで考えると，小型・高トルク・高

ざまな要素を加味する必要があるが，装置の用途ごとの一般的効率でオールマイティー機種として広い領域をカバーする R2-

要求，お客さまのオリジナリティを加えた要求，同じ装置内でもSeries に対して，低速精密送り・精密位置決めの性能に特化した軸ごとの要求など，それぞれが異なることは当然である。こうR5-Series，高応答・高加減速を主体にした R1-Series として，した多岐にわたる要素に対して，オールマイティー型の中慣性

図 12 に示すような 3 次元的なラインアップ構成になると考えて

表 2 各軸ごとのモータ適用例

Axis

汎用装置

精密制御

R5-Series

送り軸の低速精密送り・精密位置決め

XY
R2-Series

高速駆動

R1-Series

〈適用例〉
〈適用例〉
精 密 動 作 を 実 現 し た い 用 途 で，大 型 X，Y 軸の速度が装置全体のタクトタイムのボトルネックになっている用
モータ（自己慣性モーメント大）やリニ 途。
アモータの採用は，装置構成，サイズ，コストの面で難しい用途。
…など…など
小径 R2-Series

Z

39

―

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

R1-Series

〈適用例〉
〈適用例〉
① 可動 Z 軸の質量が装置全体のタクトタ
Z 軸自体の速度が装置全体のイムのボトルネックになっている用途。 タクトタイムのボトルネック② 作業軸の占有率を上げるために複数軸になっている用途。
を狭スペースに配置させたい用途。
…など…など

SANMOTION R1 シリーズ 小容量 40, 60, 80 角 低慣性 AC サーボモータの開発

文献（1） 日 置 洋 ほ か 4 名：『AC サ ー ボ モ ー タ SANMOTION R シ リ ー ズ 』

SANYODENKI Technical Report No.22 pp.12-16（2006.11）（2） 小 市 伸 太 郎 ほ か 5 名：『 フ ラ ン ジ 角 サ イ ズ 130mm,220mm

SANMOTION R シリーズ 中容量 AC サーボモータ』SANYODENKI
Technical Report No.27 pp.29-32（2009.5）（3） 日 置 洋 ほ か 3 名：『 小 容 量 高 精 度 AC サ ー ボ モ ー タ の 開 発 』

SANYODENKI Technical Report No.35 pp.40-43（2013.5）（4） 宮下 利仁ほか 4 名：『SANMOTION R シリーズ小径 20 角 AC サーボ
モータの開発』SANYODENKI Technical Report No.40 pp.39-42（2015.11）（5） 中村 政俊ほか 2 名：『メカトロサーボ系制御』森北出版 pp.23-27（1998.12）（6） 松井 信行ほか 1 名：『モータコントロールの新しい技術』電学論 D 113

図 12 R-Series の 3 次元モータラインアップイメージ

巻 10 号 PP.1122-1137（1993.10）（7） 森本 茂雄ほか 2 名：『慣性比が小さい 2 慣性共振系の実用性を考慮した制振制御法』電学論 C 117 巻 11 号 pp.1593-1599（1997.10）いる。従来までの慣性モーメントを基準とした 1 次元軸上のラインアップとは異なり，独自の思想をもった次元軸が多角的に存在するようなマップであると考える。こうした新しい価値基（8） 安川電機製作所：『メカトロニクスのためにサーボ技術入門』日刊工業
新聞社 pp.13-15（1986.10）（9） 江頭 成人ほか 3 名：『メカトロサーボ系のモータイナーシャと負荷イ

準を生み出し，市場に対して SANMOTION としての存在意義

ナーシャとの関係』日本ロボット学会誌 Vol.19 No.1 pp.124-130を常に刷新することで，既存機種も含めた価値の創造を提案し（2001.1）

続けることができると考えている。

（10）N. Egashira ほ か 3 名 :『An Appropriate Parameter Selection of

Designing Motor and Servo Controller of Robot Manipulator

5. むすび
本稿では，新規開発品である SANMOTION R1-Series，小to Achieve Precise Contour Control』Proceedings of the Third
International Symposium on Artificial Life and Robotics（AROB
3rd '98）vol.2 pp.568-571（1998.1）

容量 40, 60, 80mm 角 低慣性 AC サーボモータの技術成果を示（11）竹内 寿太郎：『電機設計学』オーム社 p.185（1953.6）

した。

（12）電気学会：『電機設計概論』オーム社 pp.106-107（1951.8）

自己慣性モーメントを小さくしつつ，瞬時最大トルクの向上を達成した。これにより負荷を含めた機械系の加減速時間を飛躍的に短縮できる。
また本開発品を高加速・高応答をターゲットとした用途最適（13）樋口 剛ほか 4 名：『交流モータの原理と設計法』科学情報出版 pp.69-

71（2017.3）（14）宝野 和博：『我が国で発明された世界最強の磁石−ネオジム磁石』化学と教育 59 No.12 pp.618-619（2011.12）

機として位置づけることで，既存機種である R2-Series，R5-

Series と合わせて，お客さま装置の必要な駆動特性に対して，軸ごとに最適な製品をご提案できるようになった。
本開発品によって，お客さまの次世代製品開発などにおいて，新たな価値の創造に貢献できれば幸いである。

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201940

SANMOTION R1 シリーズ 小容量 40，60，80 角 低慣性 AC サーボモータの開発

堀内 学
2006 年入社
サーボシステム事業部 設計第 1 部
サーボモータの設計開発に従事。

三澤 康司
1999 年入社
サーボシステム事業部 設計第 1 部
サーボモータの設計開発に従事。

相良 弘樹
2012 年入社
サーボシステム事業部 設計第 1 部
サーボモータの設計開発に従事。

北島 純2014 年入社
サーボシステム事業部 設計第 1 部
サーボモータの設計開発に従事。

清水 麻衣
2012 年入社
サーボシステム事業部 設計第 1 部
サーボモータの設計開発に従事。

松下 孝
1983 年入社
サーボシステム事業部 生産技術部
サーボモータの試作開発に従事。

41

試作開発課

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019日本電機工業会 技術功績者表彰推薦者

2019 年度／第 68 回

重電部門
受賞

件名

部門

奨励賞

コンパクトなモーションコントローラの開発

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

設計第二部
設計第二部
設計第二部

田﨑 朋伸
中村 学
水谷 将之

奨励賞

「並列冗長運転方式のモジュール型中容量 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

近藤 美子
金子 浩幸
西澤 俊文

奨励賞

ø225ACDC 遠心ファンおよび防水遠心ファンの開発

氏名

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

横田 雅史
宮原 義則
野々村 智英

設計部
設計部
設計部

リチウムイオン電池搭載 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

木村 博文
小澤 翔太
斉藤 博之

工作機械主軸用低イナーシャ AC サーボモータの開発

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

川岸 功二郎田中 救章
松嶋 健太

140 角 51 厚高風量長寿命ファン
および防水ファンの開発

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

上野 宏治
小池 正啓
西川 修

設計部
設計部
設計部

ものづくり部門
受賞

件名

部門

氏名

奨励賞

ロータ組立の自動化による生産性向上

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

生産技術部
生産技術部
生産技術部

生産技術開発課
生産技術開発課
製造技術第一課

吉原 和浩
竹田 慎一
川島 健一

部門名は推薦時のものです

田﨑 朋伸

中村 学

水谷 将之

近藤 美子

金子 浩幸

西澤 俊文

横田 雅史

宮原 義則

野々村 智英

木村 博文

小澤 翔太

斉藤 博之

川岸 功二郎

田中 救章

松嶋 健太

上野 宏治

小池 正啓

西川 修

吉原 和浩

竹田 慎一

川島 健一

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

42

主な特許
■ 2018 年度登録の特許権

43

登録番号

名称

発明者

特許 6391942

リニアモータ高橋 昭彦

特許 6280761

ステータコアおよび永久磁石型モータ

宮下 利仁，堀内 学

特許 6321393

マスタスレーブ相互間通信装置およびその通信方法

北澤 誠

特許 6316035

モータ構造

宮下 利仁，堀内 学

特許 6282916

冷却ファンの取付構造

倉石 大悟

特許 6312517

モータ制御装置

井出 勇治，北原 通生，山﨑 悟史，平出 敏雄

特許 6280816

電線固定具

山崎 哲也

特許 6300649

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

特許 6316714

ステッピングモータ

依田 泰志，中武 耕二，大橋 正明

特許 6282963

電源車

大月 信哉，冨岡 守

特許 6450538

ファンおよびファンの製造方法

宮原 義則，前田 直人

特許 6282966

モータ制御ユニット

井出 勇治，押森 卓男，小池 宏明

特許 6312584

モータ制御装置

井出 勇治，小山 雅久，小市 伸太郎

特許 6391431

ブレーキトルク測定装置

中村 至雄

特許 6391489

モータ制御装置

井出 勇治，北原 通生，平出 敏雄

特許 63645289

ファン制御装置およびファン制御システム

村上 直樹，村上 昌志

特許 6289712

ファンモータ装置およびその製造方法

稲田 直哉，掛山 将人，柳沢 篤史

特許 6420411

ファンモータ装置

稲田 直哉，渡辺 二朗，児玉 晶生

特許 6352056

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

特許 6424078

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

中国特許 ZL201310098880.6

軸流ファン

稲田 直哉，渡辺 二朗

中国特許 ZL201310547935-7

分割コア型モータ，および分割コア型モータの電機子の製造方法

竹田 亨，小市 伸太郎，松橋 健太

中国特許 ZL201310351506-2

永久磁石式モータ，および永久磁石式モータの製造方法

宮下 利仁，堀内 学

中国特許 ZL201310351583.8

モータ制御装置

井出 勇治

中国特許 ZL201310236622.X

ブラシレスモータ宮原 義則，丸山 晴久，佐藤 圭，酒井 悠

中国特許 ZL201310607207-0

固定子コイルの配線処理構造

三浦 幸夫，大橋 正明，中武 耕二

中国特許 ZL201410027278.8モータ制御装置

井出 勇治，山﨑 悟史

中国特許 ZL201410026004-7

モータ制御装置

井出 勇治，山﨑 悟史

中国特許 ZL201410128528-7

モータ制御装置

井出 勇治，宮嵜 俊一

中国特許 ZL201410047974-5

封止部材付きシールドケーブル

荘司 祐大，牧内 一浩

中国特許 ZL201410118300-X

モータの速度制御装置

井出 勇治，山﨑 悟史

中国特許 ZL201410112800.2

リニアモータ唐 玉琪，杉田 聡

中国特許 ZL201410231395.6

ファンモータ，直列型ファンモータおよびその組立方法

石原 勝充，野村 正志，林 智子

中国特許 ZL201410325664-5

モータ制御装置

井出 勇治，北原 通生，山﨑 悟史

中国特許 ZL201410492041.7

リニアモータ唐 玉琪，松下 孝

中国特許 ZL201410492010.1

リニアモータユニット

唐 玉琪，山浦 一仁

中国特許 ZL201410681568.4

モータ制御装置

井出 勇治，小山 雅久，山﨑 悟史

中国特許 ZL201510024862.2

モータ制御装置

井出 勇治，山﨑 悟史，北原 通生

中国特許 ZL201510064153.7

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 ZL201510245788.7

電線固定具

山崎 哲也

EP 特許 1847716

軸流送風機

石原 勝充，大澤 穂波

EP 特許 1983199

二重反転式軸流送風機

西沢 敏弥，丸山 泰弘，村山 勇人

EP 特許 1983198

二重反転式軸流送風機

西沢 敏弥，丸山 泰弘，村山 勇人

EP 特許 2172655

二重反転式軸流送風機

中村 俊之，柳沢 篤史，石原 勝充

EP 特許 2226507

二重反転式軸流送風機の制御方法

大澤 穂波，工藤 愛彦，相沢 吉彦

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

登録番号

名称

発明者

EP 特許 2093865

気密型電動機宮入 茂徳，竹下 伊久男，中武 耕二，宮島 久幸

EP 特許 2317149

軸流送風機

中村 俊之，小池 正啓，稲田 直哉

EP 特許 2221947

電気機器

丸山 晴久，池田 智昭，戸田 貴久

EP 特許 2226918

回転電機用ステータ

大橋 正明，堀内 洋一，依田 泰志，中武 耕二

EP 特許 2256908

電気装置の放熱構造

宮下 利仁，日置 洋，知久 順一

EP 特許 2624437

モータ制御装置及びその制御方法

谷口 法明，戸田 貴久，村松 陽

EP 特許 2706656

モータ制御装置及びモータ制御方法

村松 陽，戸田 貴久

EP 特許 2852045

ファンモータの制御装置

戸田 貴久，皆瀬 尊，渡辺 二朗

EP 特許 2886871

防水型軸流ファン

石原 勝充，中山 章，翠川 達也，掛山 将人

香港特許 1199558

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 101865230

分割コア型モータ，および分割コア型モータの電機子の製造方法

竹田 亨，小市 伸太郎，松橋 健太

韓国特許 101820100

永久磁石式モータ，および永久磁石式モータの製造方法

宮下 利仁，堀内 学

韓国特許 101874002

3 相永久磁石モータ

宮下 利仁，山口 政裕

韓国特許 101897635

埋め込み永久磁石型モータおよびロータ

宮下 利仁

韓国特許 101883334

モータ制御装置

井出 勇治，宮嵜 俊一

韓国特許 101919477

封止部材付きシールドケーブル

荘司 祐大，牧内 一浩

韓国特許 101897637

リニアモータ唐 玉琪，杉田 聡

韓国特許 101916894

モータ制御装置

井出 勇治，北原 通生，山﨑 悟史

韓国特許 101854386

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

韓国特許 101904446

リニアモータユニット

唐 玉琪，山浦 一仁

韓国特許 101826126

三相電磁モータ

宮下 利仁，堀内 学

フィリピン特許 1-2013-000181

モータ制御装置

戸田 貴久

フィリピン特許 1-2013-000163

ブラシレスモータ宮原 義則，丸山 晴久，佐藤 圭，酒井 悠

フィリピン特許 1-2013-000262

軸流ファン

柳沢 篤史

フィリピン特許 1-2004-000274

電力変換装置永井 正彦

フィリピン特許 1-2014-000377

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 620875

ファンフレーム

小池 正啓，荒起 聡直，小河原 俊樹

台湾特許 I 631283

軸流ファン

稲田 直哉，渡辺 二朗

台湾特許 I 632767

モータ制御装置

井出 勇治，山﨑 悟史

台湾特許 618344

モータ制御装置

井出 勇治，山﨑 悟史

台湾特許 613880

リニアモータ唐 玉琪，杉田 聡

台湾特許 618338

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

台湾特許 I 638504

ファンモータ，直列型ファンモータおよびその組立方法

石原 勝充，野村 正志，林 智子

台湾特許 I 632768

モータ制御装置

井出 勇治，北原 通生，山﨑 悟史

台湾特許 I 641203

三相電磁モータ

宮下 利仁，堀内 学

アメリカ特許 9871421

分割コア型モータ，および分割コア型モータの電機子の製造方法

竹田 亨，小市 伸太郎，松橋 健太

アメリカ特許 10050481

永久磁石式モータ，および永久磁石式モータの製造方法

宮下 利仁，堀内 学

アメリカ特許 10014736

埋め込み永久磁石型モータおよびロータ

宮下 利仁

アメリカ特許 9929631

埋込磁石型誘導子リニアモータ

杉田 聡，唐 玉琪，三澤 康司，宮入 茂徳

アメリカ特許 9874215

ファンモータの制御装置

村松 陽，戸田 貴久，西牧 健太

アメリカ特許 9859765

電磁モータ用固定子の巻線絶縁構造

依田 和弘，大橋 正明，依田 昌悟

アメリカ特許 10044241

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

アメリカ特許 10069365

三相電磁モータ

宮下 利仁，堀内 学

アメリカ特許 9869321

防水型軸流ファン

石原 勝充，中山 章，翠川 達也，掛山 将人

アメリカ特許 9899889

モータ構造

宮下 利仁，堀内 学

アメリカ特許 9958025

冷却ファンの取付構造

倉石 大悟

アメリカ特許 14987847

ファンケーシング及びファン装置

稲田 直哉，大澤 穂波

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

44

登録番号

名称

発明者

アメリカ特許 9857209

測定装置

石原 勝充，戸田 貴久，村松 陽

アメリカ特許 9857202

モータ用センサ関 貴祥

アメリカ特許 10036660

測定装置

石原 勝充，戸田 貴久，村松 陽，小池 正啓，
漆本 光瑠

社内表彰 発明大賞（優秀賞）
受賞

件名

部門
サーボシステム事業部

優秀賞

優秀賞

2018 年 4 月表彰

回転電機のステータ及びその組立方法

ファンモータの保護キャップ

氏名
設計第一部

塩入 光明，中武 耕二，依田 泰志，
依田 和弘，依田 昌悟

サーボシステム事業部
アプリケーションエンジニアリング部

張弘

クーリングシステム事業部

丸山 晴久，奥田 裕介，山崎 嘉久

設計部

社内表彰 モノつくり大賞（優秀賞）
受賞

件名

部門

氏名

優秀賞

離型性の優れたインシュレータ金型機構

クーリングシステム事業部
生産部 生産技術課第二係

大久保 真介，山田 俊哉

サーボシステム事業部
生産技術部 生産技術開発課

吉原 和浩，竹田 慎一

サーボシステム事業部
生産技術部 製造技術第一課

川島 健一

優秀賞

45

2018 年 5 月表彰

小型 AC サーボモータ

ロータ組立の自動化

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

社外発表 一般技術誌
題目
特集：2017 年
その成果

会員企業各社の製品・技術開発と2018 年 1 月〜 12 月
執筆者

誌名

発行月

発行所

山洋電気株式会社

電機

2018.2

一般社団法人

社外発表 技術論文
論文題目

日本電機工業会

2018 年 1 月〜 12 月
執筆者

回転子磁束変動にロバストな電機子抵抗推定 井出 勇治，倉石 大悟，高橋 昭彦（共同執筆：長岡技術科学大学）
による SPMSM の巻線温度推定

誌名

発行月

発行所

電気学会研究会
資料 . SPC

2018.1

半導体電力変換
モータドライブ合同研究会

2018.5

電気学会産業応用部門

2018.8

電気学会産業応用部門

2018.9International federationof automatic control
the 10th symposium
on control of powerand energy systems(IFAC CPES2018)

Parameter Variation Insensitive
Armature
Temperature Estimation Method
for SPMSM

井出 勇治，倉石 大悟，高橋 昭彦（共同執筆：長岡技術科学大学）

IPEC- Niigata
2018

インダクタンス変動にロバストな巻線温度センサレスの実験的検討

井出 勇治，倉石 大悟，高橋 昭彦（共同執筆：長岡技術科学大学）

平成 30 年
電気学会産業
応用部門大会
講演論文集

Study on Supply Demand Operation Takuya Ota, Hiroaki Miyoshi（共同執筆：愛知工業大学，
of AC/DC Micro-Grid
株式会社きんでん）
at Power System Failure

論文集

大会論文集

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 2019

46

Memo

47

SANYO DENKI Technical Report No.47 May 201947

May 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 5 月 15 日（年 2 回発行）

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

http://www.sanyodenki.co.jp

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。