特集

新たな分野に価値を提供する技術

N o . 4 3 M a y2 0 1 7
1944
Ueda Kita Works (Former Midorigaoka Works)

44

November
2017

COLUMN
表紙：

上田北工場（旧 緑が丘工場）
1944年

1932年6月に開設された山洋商会特殊電機製作所（後の山洋電気株式会社）は，業績を伸ばし続け，工場の拡張が限界に達したため，新たに地方へ工場を建設することになりました。そこで，長野県上田市の北方に敷地を確保し，1944年2月に『上田北工場』（後の緑が丘工場）を新設しました。
当時は戦局の拡大のなかで，国内は極度に資材が欠乏していたため，建築材料が手に入らず，木材を用意するところから大変な苦労を重ねて新工場を建設しました。
完工後ただちに操業を開始し，当初は陸軍航空本部の専管工場となりました。おもに航空機搭載無線機の電源（コンバータ）とエンジンのスターターモータを生産しました。
主力の電源機種は小型でしたが，戦後は大型へ移行する方針をとり，舶用無線電源の出力が500VA～5kVAの回転機を生産しました。需要は伸び続け，1950年頃には通信用電源において，トップレベルの技術を有するメーカとして無線機業界のなかで広く知られる存在になりました。
2009年に神川工場が完成すると同時に緑が丘工場は閉鎖されましたが，当社の発展を支えてきた技術は，神川工場を中心に
今も引き継がれています。

44
November 2017

SANYO DENKI TECHNICAL REPORT
C

O

N

T

E

新たな分野に価値を提供する技術NT

常務執行役員

S

馬場 俊彦

1

特集：新たな分野に価値を提供する技術

3■ クーリングシステム事業部
クーリングシステム事業部の新たな分野に価値を提供する技術

藤巻 哲 .......................................................................................... 3

高性能ブロア「San Ace B97」9BMC タイプ

高桑 宗仙

ほか

............................................................. 7

耐 G ファン「San Ace 120GP」「San Ace 172GP」 稲田 直哉 ほか ................................................ 11■ パワーシステム事業部
新たな分野に価値を提供する電源関連技術
電源管理製品の Web 表示方法の開発

近藤 真二

原 有希

ほか

ほか

............................................................... 15........................................................................... 18

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」シリーズの開発

庄山 祐平

ほか

............................... 22

電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」の開発

藤巻 哲也

ほか

........................................................................................... 29■ サーボシステム事業部
新たな分野に価値を提供するサーボシステム製品

三澤 康司

ほか

.................................................... 36「SANMOTION R 3E Model」

EtherCAT 通信サーボアンプの開発 小菅 泰幸 ほか .......................................................................... 41「SANMOTION R 3E Model Safety」
サーボアンプの開発

祢津 秀樹

ほか

...................................................................................................... 45

新たな分野に価値を提供する技術

常務執行役員

馬場 俊彦
Toshihiko Baba

「山洋電気の製品を使用して本当によかった。」と世界中のお客さまから感謝されたらどんなにすばらしいことでしょう！
当社では，お客さまのこのような声を求めて，「グローバル化」を推進しています。
当社の第 8 次中期経営計画では，「当社のブランドを世界のトップブ
ランドにする。」を目標とし，「グローバル化」に加え，「変化を得意にする。
」という施策を実行しています。
なぜ「変化を得意にする。」なのか？
我々を取り巻く環境は常に変化しています。変化が起きてから行動を起こしていたのでは，その行動は後手になり，変化の波にのまれてしまいます。変化することを想定し，準備をしておけばその行動は先手となります。むしろ，変化を待つのではなく，「我々が変化を起こす。」ことが重要です。
ここで，本号の特集である「新たな分野に価値を提供する技術」について考えてみます。
「新たな分野」とは，今後，伸長が期待できる分野です。伸長が期待できる分野を見出すためには，世の中の変化に敏感である必要があります。さらには，それらの変化の芽を感じ取り，我々がその芽を育てることにより，「我々が変化を起こす。」ことになります。
「新たな分野」に取り組んでいる例を事業別にご紹介します。
クーリングシステム事業では，「冷やさない市場」への拡販活動をおこなっています。
従来，クーリングシステム事業部で設計・製造しているファンは，お客さまの装置の中に組み込んで，発熱部を冷却する目的で使用していただいていたものが大部分でした。代表的なものとしては，パーソナルコ
ンピュータに搭載する CPU を冷却するファンがあります。
当社では，これらの冷却目的で使用いただくファンのほか，現在は換気・通風目的で使用いただく市場へのアプローチを進めています。最近の例では，欧州の住宅換気用として，当社製のファンを採用いただきました。これは，まさに新たな分野への進出です。

1

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

パワーシステム事業では，再生可能エネルギーとして注目を集めている太陽光発電を支えるパワーコンディショナの分野にいち早く参入しました。さらにこれに留まらず，風力発電用、および水力発電用パワーコ
ンディショナの分野へも進出しています。
サーボシステム事業では，1980 年代から産業用ロボットに使用いた
だくサーボモータを提供してきました。近年では，ロボットが人間に近い分野で使用され始めています。代表的なものとしては，介護用ロボットが挙げられます。当社では，いち早くこの介護用ロボットにサーボシステム製品を採用いただいています。
当社の 3 つのブランド「San Ace」，
「SANUPS」，「SANMOTION」
はどれもエネルギー変換機器です。各製品の損失の低減，すなわち変換
効率の向上は，我々が常に追い求めなければいけない重要なテーマです。本号の特集である「新たな分野に価値を提供する技術」は，この変換効率の向上というテーマの上で論じられるべきものであると考えます。
また，機器の変換効率を向上する技術に加え，「新たな分野に価値を提供する技術」のキーワードとしては、「人にやさしい機器」，「つながる機器」が挙げられます。
「人にやさしい機器」としては，先の介護用ロボットが分かりやすい例
ですが，当社では、この例に限らず，扱う人が使いやすさを感じる機器
を世の中に提供し続けます。
また，「つながる機器」とは，世の中で大きな注目を集めている IoT 技術が良い例です。
我々は，この IoT 技術を製品に搭載することにより，お客さま，および世の中にどのようなうれしさ（価値）を提供できるかを常に想定し，製品を提供していきたいと考えています。
「新たな分野に価値を提供する技術」について簡単に述べました。
当社は，世界中のお客さまの課題を，お客さまといっしょに悩み，相談し，解決することで，お客さまの製品が業界トップとなるような取り組みを進めています。この取り組みによって，世界中のお客さまから喜んでいただける企業活動を継続してまいります。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 20172

特集：新たな分野に価値を提供する技術

クーリングシステム事業部の新たな分野に価値を提供する技術
藤巻 哲
Satoshi Fujimaki

1. まえがき−静圧特性および，音圧レベルが同等であることが求められている。

世界各国で販売されるあらゆる分野の新製品には，常に新し

羽根形状や取り付け角度より風量−静圧特性が大きく変化

い機能が数多く搭載され，その製品性能は飛躍的に向上していし，消費電力，音圧レベルに影響を与える。特に逆方向においる。そのため，当社は，お客さまが現在および将来必要とするて，風吸込み側にモータを支えるスポークがあるため，音圧レベ

ファンを提供するため，お客さまの要望や課題の収集や技術サ

ルが増加する傾向にある。

ポートを積極的におこないながら，お客さまに寄り添った新しい技術開発や新製品開発をおこなっている。
その技術や製品は，多くのファンが使用されている情報通信
機器，産業用機器，産業用インバータ，計測機器向けはもとより，新しい用途や新しい分野に価値を提供できるものである。

そのため羽根形状は低騒音化を考慮し，回転速度を抑えながら風量を得られるよう羽根表面積を大きくしつつ，羽根表面の圧力分布が最適になる形状に設計している。
図 1 に流体解析によるリバーシブルフローファンの羽根表面における圧力分布の例を，図 2 に羽根の外観形状を示す。

本稿では，新たな分野に価値を提供する技術として，近年製品化した，両方向に風を送れるリバーシブルフローファン，装置の動作風量・システムインピーダンスを計測するエアフローテス
ター，PWM ファンのスピードを制御するファン PWM コント
ローラ，および耐遠心加速度に特化した耐 G ファンを例に，その取り組みを紹介する。

2. リバーシブルフローファン
リバーシブルフローファンは，冷却以外の用途を主な目的として製品化したファンである。特長は 1 台の製品で送風方向を図 1 流体解析による羽根表面の圧力分布例

両方向に切り替えることができ，かつ正逆方向ともに風量や電力を同等としている。主なターゲットとする市場は住宅換気分野であるため，形状は，住宅の換気口サイズに合わせて，通常の軸流ファンのような角型ではなく，丸型の ø136，および ø92 サ
イズを製品化した。
リバーシブルフローファンについて，最初に製品化した ø136
サイズについてはテクニカルレポート No.40 号，No.42 号に記事が掲載されているため，ここではその後に開発された ø92 サ
イズに新たに採用した技術について紹介する。

ø136 では風量−静圧特性，電力は正方向，逆方向とも同等にすることができた。しかし，音圧レベルについては 10dB（A）以上の差があり，改善が必要であった。そのため新たに開発した

ø92 サイズでは，これを改善するため，羽根形状に新しい技術を盛り込んで対応した。以下に具体的な説明をする。
リバーシブルフローファンは，その用途上，両方向で送風することを目的にしているため，それぞれの送風方向における風量

3

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

図 2 羽根の外観

クーリングシステム事業部の新たな分野に価値を提供する技術

羽根形状を，独自の形状とすることで，表面の圧力変化が緩やして最適な樹脂材を選定した。また，強度解析や流動解析によかな分布となり，流れの剥離を低減させることができた。そのり，強度を維持しながら軽量な形状を設計した。さらに，電源，結果，正および逆方向時の風量−静圧特性は同等で，音圧レベル

制御部品やセンサ類などの必要な全ての部品を，本体と一体のの差を少なくすることができた。

構造としたことで，小型化を実現した。

本技術により，正および逆方向時の音圧レベルの差を，ø136の 11dB（A）に対し，4dB（A）に抑えることができた。
この技術は，リバーシブルフローファンに有効な技術である。

測定原理は，JIS-B-8330 を参考にしたダブルチャンバー方式を採用しており，測定精度が高い。ダブルチャンバー方式では，
精度良く測定するため，測定する風量によってノズルの大きさを変える必要がある。そのため，複数のノズルが必要となるが，3. エアフローテスター

これらのノズルを本体固定式ではなく，入れ替え式とすること
で装置全体の大きさを小型化することができた。

装置の熱設計における重要な要素のひとつが最適なファンを小型，軽量で可搬型の測定器であるため，装置を設置場所から選定することである。そのためには，装置の通風抵抗や動作風

移動させず，その場で容易に測定することが可能である。また，量を知ることが必要不可欠である。これらを容易に測定できれ排気口に取り付ける専用ダクトを用意しており，測定におけるば，ファンの動作点が容易にわかるため，装置冷却の余裕度や利便性に配慮している。

ファンの騒音・消費電力なども考慮したファンの選定が可能と

図 4 に装置への接続例を示す。

なる。
装置の通風抵抗を精度良く測定できる測定器としては，「ダブ
ルチャンバー測定装置」がある。しかし，非常に高価であり，大型で設置式のため，一度設置すると簡単に移動させることができない。
そのため装置の熱設計において，ダブルチャンバー測定装置を使用しないで，風速計やシミュレーションを用いて，ファンの選定をおこなっているケースが大半である。この方法ではダブ
ルチャンバー測定装置を使用する方法に比べ，測定精度が悪い
ため，熱設計に多大な労力と，検証のための時間を掛けている。
これらの問題を解決するために，当社は新しい分野への取り組みとして，容易に装置の通風抵抗や動作風量を測定できるエ
アフローテスター（「 San Ace Airflow Tester」）を製品化した。
エアフローテスターは，精度の高いダブルチャンバー方式を採用した可搬型の測定装置である。

図 4 装置への接続例

図 3 に，エアフローテスターの外観を示す。
このように新たな技術を用いて開発したエアフローテスター
は，装置の熱設計のみならず，換気用途などの新しい分野におけるファン選定に大きなインパクトを与えるものである。
製品の詳細は，山洋電気テクニカルレポート No.42（2016）「装置の通風抵抗と動作風量測定器 San Ace Airflow Testerの開発」の記事を参照いただきたい。

4. PWM コントローラ
市場において，ファンの風量，回転速度をコントロールするた
め「PWM コントロール機能付きファン」が，多く使用されている。これは，PWM 信号をファンに入力することで回転速度を
図 3 エアフローテスター外観制御できるファンである。

PWM コントロール機能でファンの回転速度を制御するには，PWM 信号をファンに入力するための専用制御回路を用意

エ ア フ ロ ー テ ス タ ー は 全 長 600mm × 高 さ 250mm × 幅

250mm，質量 6kg であり，人がひとりで持ち運び，測定できるサ
イズとなっている。
軽量化するため，本体は主に樹脂成型品で構成し，強度を考慮する必要があるが，それには専門知識が必要となる。
そこで当社は，PWM コントロール付きファンとセットで使える「San Ace PWM コントローラ」を 2016 年に製品化した。
本製品は，専門的な知識がなくとも簡単に「PWM コントロー

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 20174

ル機能付きファン」を使用できる標準的なコントローラである。

3） サーミスタコントロール：

本製品は接続する「PWM コントロール機能付きファン」と共設定温度（30℃〜 50℃）と外付けで接続したサーミスタの検通の DC 電源を使用することができる仕様にした。そのため，当社のファンモータの定格電圧 12V，24V，48V 全ての電圧仕様

出温度で PWM 出力 Duty 信号を自動制御する。

4） ボリュームコントロール：
BOX に付いている調整つまみにより PWM 出力 Duty 信に対応できるよう，新規制御回路の設計をおこない使用電圧範囲 DC7V 〜 DC60V のワイドレンジを実現した。
製品は，お客さまの使い方に合わせて選べるように，図 5 のBOX タイプと図 6 の基板タイプを用意した。

号を制御する。
尚，基板タイプは，上記の 1）〜 3）のいずれかひとつの機能が搭載された３機種を製品化している。
「San Ace PWM コントローラ」は，用途に応じて使い分けが可能で，簡単に使用可能である。
コントローラの設計・製作が容易に出来ないさまざまな分野のお客さまにとって非常に有効なソリューションになると確信している。

5. 耐 G ファン
医療用 CT スキャナーの内部では，X 線を人体に照射する部
位が高速で回転する。そのため，その部位を冷却するファンには，大きな遠心加速度が加わる。
今後，医療用 CT スキャナーはさらなる高性能化が見込まれており，より大きな遠心加速度が加わる環境下での使用に耐える
図 5 BOX タイプ

ファンが必要とされている。
このような医療業界市場の要求に応えるため，耐 G ファン，「San Ace 172GP」9GP タイプを開発・製「San Ace 120GP」
品化した。
図 7 に耐 G ファンの外観を示す。

図 6 基板タイプ
San Ace 120GP

BOX タイプはさまざまな用途に活用できるよう電圧，可変

San Ace 172GP

図 7 耐 G ファン外観図

抵抗，サーミスタ，BOX に付いている調整つまみの 4 種類の入力により PWM 信号を制御する機能を備えている。予めコント
ローラに 4 種類の制御プログラムを内蔵させ，セレクトスイッ

実使用環境を考慮し，遠心加速度が加わる環境下でファンをチで制御プログラムと入力回路を切り替えることで各々の入力

使用した場合の問題点を抽出し，合わせてシミュレーションにに連動した PWM 信号の出力を可能にしている。以下に 4 種類

よる強度解析をおこない，遠心加速度 75G の環境に耐えるファのコントロール機能を示す。

ンの製品化を実現した。

1） 電圧コントロール：向上を図っている。

本製品は，耐遠心加速度を達成するため，ファン構造体の強度
お客さまからの電圧信号（0V 〜 5V）を PWM 出力 Duty 信立等）の強度向上のため，使用する材料や形状および各部品の固2） 可変抵抗コントロール：定方法を新規の構造設計として，耐遠心加速度 75G を達成した。

外付け接続した可変抵抗で PWM 出力 Duty 信号を制御する。

5

フレームは，アルミフレームを採用。回転体（ロータ，羽根組号に変換し制御する。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

詳細は，本テクニカルレポートの記事を参照していただきたい。

クーリングシステム事業部の新たな分野に価値を提供する技術

6. むすび
本稿では，新たな分野に価値を提供する技術として，当社で製品開発した製品を例にとり，その取り組みを紹介した。

藤巻 哲
1982 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。

今後も，お客さまの課題や要望を素早く的確に捉えて，お客さ
まが必要とするファンの技術を追求していくことが必要と考えている。そして，その技術を生かし，新たな分野に価値を提供する製品の開発に取り組み，お客さまとともに夢を実現する製品を提供していく所存である。
文献（1）西沢敏弥・ほか 3 名：
「ø136mm × 28mm 厚リバーシブルフローファ
ン San Ace 136RF 9RF タイプ」
山洋電気テクニカルレポート No.40（2015）（2）石原勝充・ほか 4 名：「装置の通風抵抗と動作風量測定器

San Ace Airflow Tester の開発」
山洋電気テクニカルレポート No.42（2016）

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 20176

新製品紹介高性能ブロア「San Ace B97」9BMC タイプ
高桑 宗仙

西沢 敏弥

中山 章

大野 耕嗣

栗林 宏光

Munenori Takakuwa

Toshiya Nishizawa

Akira Nakayama

Koji Ono

Hiromitsu Kuribayashi

1. まえがき
97mm × 33mm 厚ブロアは，小型で高静圧というその特性か
ら，印刷機や空調機での送風用途や，サーバー・電源などの冷却用途など，事務機器，工業機器，家庭用機器など非常に幅広い市
場・用途で使用されている。

3. 製品の概要
3.1 寸法諸元

図 2 に開発品の寸法諸元を示す。
開発品は，従来品と同じ取り付け寸法であり，互換性を保っている。

当社では 97mm × 33mm 厚ブロア「San Ace B97」9BMB タ
イプ（以下、従来品という）を製品化し，販売してきたが，これらの機器の更なる小型化や高性能化に伴い，ブロアにも高性能化が求められるようになって来た。

3.2 特性3.2.1 一般特性

表 1 に一般特性を示す。

この要求に答えるべく，業界トップ *1 の冷却性能を達成した

97mm × 33mm 厚ブロア「San Ace B97」9BMC タイプ（以下、開発品という）を開発・製品化した。

3.2.2 風量−静圧特性

図 3 に開発品の風量−静圧特性例を示す。

本稿では，その詳細を紹介する。

2. 開発品の特長
図 1 に開発品の外観を示す。
以下に開発品の特長を示す。

3.2.3 PWM コントロール機能

図 4 に PWM DUTY CYCLE に対する風量−静圧特性例を示す。開発品は，ファンの回転速度を外部から制御できる PWM
コントロール機能を備えている。
ファンを常時フルスピードで使用するのではなく，装置の発熱状態に応じて回転速度を制御することで，装置全体として（1） 高静圧の低消費電力化と静音化を実現できるため，PWM 速度コント（2） 高風量

ロール機能を有するファンの要求は近年非常に多くなってきて（3） PWM コントロール機能いる。

3.3 期待寿命

開発品の周囲温度 60℃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。

図 1 97mm × 33mm 厚「San Ace B97」9BMC タイプの外観

7

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

高性能ブロア「San Ace B97」9BMC タイプ

(21)

(1.5)

1
.2±
R51

)

取付用穴

39±0.345±0.3
95±1

ø56

±1

26±0.332±0.3(5)(10

4-ø4.5±0.3

AIR FLOW(52)(8)

AWG 20
UL 1430定格電圧 24 V ファン
AWG 24
UL 1430300±3039±0.331.5±0.3(10)39±0.332±0.3(58)リード線
定格電圧12 V ファン

(1
8.
6)

(1.5)

97.1±1

(50)

(1.5)

1
.6±

(1
8.
6)

R5 9

33±1
(2.4)

風吹出方向

回転方向

図 2 開発品の寸法諸元

単位：mm

表 1 「San Ace B97」9BMC タイプの一般特性
使用電圧
範囲

定格電圧

型番

[V]

9BMC12P2G001
9BMC24P2G001

PWM

定格

[%]

[min ] [m /min] [CFM][Pa]

デューティ 定格電流 定格入力
回転速度
サイクル注 1,2
[A]
[W]
-1

[V]

最大風量

音圧
レベル

最大静圧

3

使用温度範囲

期待寿命

[˚C]

[h]

[inchH2O] [dB(A)]12

10.8 〜
13.2

100

6.2

74.4

8,200

1.85

65.3

1,950

7.83

69

20

0.38

4.56

2,800

0.58

20.4

121.0

0.48

44

24

21.6 〜
26.4

100

3.1

74.4

8,200

1.85

65.3

1,950

7.83

69

20

0.19

4.56

2,800

0.58

20.4

121.0

0.48

44

40,000/60˚C−20 〜＋70（70,000/40˚C）

注 1: 入力 PWM 周波数：25kHz
注 2: PWM デューティサイクル 0% 時の回転速度は 0min

（inch H2O）

（Pa）

8

2000

PMWデューティ100%（inch H2O）

（Pa）

8

2000

7
6

定格電圧

PWM デューティ
100%

7
1500

6

5

1500

静圧

静圧

5

4

1000

4

3
2

1000

60%

3
500

2

500
20%

1
0

1

0

10

20

30

2.0 （m3/min）

1.5

1.0

0.5

0

40

50

60

風量

図 3 開発品の風量−静圧特性例

70 （CFM）

0

図版の文字

0.5
123

0
0

10 英語版用
20
30
Condens
英語版用

2.0 （m3/min）

1.5

1.0
40

50

60

70 （CFM）

風量

Times Ten

図 4 PWM DUTY CYCLE に対する風量−静圧特性例

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 20178

4. 開発のポイント

5. 従来品との比較

開発品は，大型サイズの三相モータを採用し，羽根を新規設計

開発品は，大型サイズの三相モータを搭載し，羽根の新規設計

し，従来品に比べ回転速度の高速化によって高静圧・高風量を実をおこない回転速度を高めることによって，従来品に比べ大幅現した。

な高静圧・高風量を実現した。

以下に開発品のポイントについて説明する。

以下に，開発品と従来品との特性比較をする。

4.1 モータ設計

5.1 風量−静圧特性の比較

わち回転速度の高速化のためには，モータを高効率化してモー

9BMB12P2K01 との「風量−静圧特性」比較を図 7 に示す。最大タの自己発熱を低く抑える必要がある。従来品には 4 スロット

静圧が 1.5 倍，最大風量が 1.15 倍と，静圧・風量を大幅に向上さ

単相モータを採用していたが，開発品はより高効率な大型サイせた。

回転速度を高速にするとモータの自己発熱も高くなる。すな

開 発 品 9BMC12P2G001 と，同 じ サ イ ズ で あ る 従 来 品

ズの 6 スロット三相モータを採用し，モータの自己発熱を低く抑えることによって，回転速度の高速化を実現した。

PMWデューティ100%, DC12V

2000

図 5 に従来品と開発品のモータ部を示す。

1800

開発品（9BMC12P2G001）

1.5倍

1600

静圧 ［Pa］

1400

従来品

開発品

図 5 従来品と開発品のモータ

1200
1000
800
600
従来品（9BMB12P2K01）

400
200

4.2 羽根設計

1.15倍

ブロアは回転速度を高くすることで，高静圧特性を得られる。

しかし回転速度の高速化は音圧レベルの増加にもつながる。回
転速度の高速化を実現しつつ，できるだけ音圧レベルの上昇を抑えるために，空気の流れがスムーズになるよう，羽根下部の形

0

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

風量 ［m3/min］

図 7 風量−静圧

特性比較例

状を工夫した。
また，回転速度の高速化を実現するためには，羽根が高回転時の遠心力に耐える必要があり，羽根の剛性アップが必要になる。
羽根上部のガイドの形状を工夫して羽根の剛性アップを実現
し，さらに羽根直径を大きくした。設計検証には 3D プリンター

5.2 想定システムインピーダンス上での比較

開発品 9BMC12P2G001 と，従来品 9BMB12P2K01 との「風量−静圧−音圧レベル特性」比較と，想定システムインピーダを活用し，モデルにて実計測を繰り返しながら羽根形状の最適

ンスカーブを図 8 に示す。システムインピーダンスとは装置固化をおこない，高静圧・高風量を実現した。

有の空力負荷を示すもので，システムインピーダンスカーブと，

図 6 に開発品と従来品の羽根形状を示す。

風量−静圧特性カーブとの交点が，その装置におけるブロアの動作点を表す。開発品は回転速度を速くして高静圧 ･ 高風量を実現した。そのためフリーエアー時の音圧レベルは，従来品が66dB（A），開発品が 69dB（A）と，開発品が 3dB（A）高い。
しかし使用される装置のシステムインピーダンス次第では，音圧レベルの差はもっと小さくなる。図 8 に示した想定システ
ムインピーダンス上での動作点での風量を図 9 に示す。
この想定システムインピーダンス上の動作点での音圧レベル
従来品

開発品

図 6 従来品と開発品の羽根形状

9

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

は，従来品が 66dB（A），開発品も 66dB（A）で同じだが，動作風量は従来品が 1.18m3/min，開発品が 1.45m3/min である。開高性能ブロア「San Ace B97」9BMC タイプ

発品は従来品と同じ音圧レベルでありながら 23% 高い風量を実現している。

6. むすび
本稿では，開発した高性能ブロア 97mm × 33mm 厚「San Ace

従来品の
動作点での
音圧レベル：

従来品（9BMB12P2K01）の
音圧レベル

60

66[dB(A)]2400

B97」9BMC タイプの特長と性能の一部を紹介した。
開発品は，大型三相モータを採用し，羽根を新規設計すること
音圧レベル[dB(A)]PMWデューティ100%, DC12V80
開発品（9BMC12P2G001）の
音圧レベル
開発品の動作点での音圧レベル：66[dB(A)] 70

50
開発品（9BMC12P2G001）

2000

静圧 ［Pa］

97mm × 33mm 厚ブロアは小型でありながら，高い静圧性能なので小さな空間での冷却や送風に非常に適しており，これまでも様々な用途で使用されてきた。開発品は更なる高静圧化と高風量化を実現したことにより，既存の装置に高性能，小型化な値を提供できるものと考えている。
文献*1 2017 年 5 月 25 日現在。同サイズのブロアとして。

1200

当社調べ。
開発品の動作点

従来品（9BMB12P2K01）

4000向上と風量向上を実現した。

ど，新しい価値を提供できる。そして，新しい分野の装置にも価

1600

800

により回転速度を高回転化し，当社従来品と比較し大幅な静圧

0.0

従来品の動作点

想定システムインピーダンス

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

高桑 宗仙
1998 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。

風量 ［m3/min］

図 8 風量−静圧−音圧レベル特性比較例

2.0

図版の文字
英語版用

1.6
+23

1.4
動作風量 ［m3/min］

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。

123

1.8

1.2

西沢 敏弥
1999 年入社%

Condens

1.45

英語版用

Times Ten

1.18

中山 章
2005 年入社
SANYO DENKI PHILIPPINES，INC. 設計部
冷却ファンの開発，設計に従事。

1.0

大野 耕嗣
2015 年入社

0.8
0.6

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。

0.4
0.2
0.0

従来品

（9BMB12P2K01）
動作点音圧レベル: 66[dB(A)]

開発品（9BMC12P2G001）
動作点音圧レベル: 66[dB(A)]図 9 想定システムインピーダンス上の動作点での動作風量比較

栗林 宏光
1996 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。

図版の文字

123

英語版用

Condens

英語版用

Times Ten

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201710

新製品紹介耐 G ファン
「San Ace 120GP」「San Ace 172GP」
稲田 直哉

渡辺 二朗

柳沢 篤史

Naoya Inada

Jiro Watanabe

Atsushi Yanagisawa

掛山 将人

児玉 晶生

山崎 哲也

Masato Kakeyama

Masaki Kodama

Tetsuya Yamazaki

1. まえがき
近年，遠心加速度が加わる環境下で、使用できるファンの要求が増えてきている。その一例として医療用 CT スキャナーの内部冷却用ファンが挙げられる。
医療用 CT スキャナーの内部では，人体のスキャンをおこなう部位が高速で回転している。そのため，その部位を冷却する
ファンには大きな遠心加速度が加わる。今後，医療用 CT スキャ
ナーのさらなる高性能，高信頼性化が見込まれており，より大きな遠心加速度が加わる環境下で使用できるファンが求められて

図 2 ø172mm × 51mm 厚 耐 G ファン「San Ace 172GP」9GP タイプの外観いる。
当社は，このような医療業界市場の要求に応えるため，耐 G
ファン「San Ace 120GP」，「San Ace 172GP」9GP タイプ（以下，開発品という）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

3. 開発品の概要
3.1 寸法諸元

図 3，4 に開発品の寸法諸元を示す。
ファンの外形サイズ，取付穴の寸法は，従来品と互換性を保っ開発品の特長を以下に示す。

ている。

（1） 耐遠心加速度性能 75G

3.2 特性3.2.1 一般特性

（2） 低消費電力（3） PWM 速度コントロール機能
図 1，2 に開発品の外観を示す。

表 1，2 に開発品の一般特性を示す。

3.2.2 耐遠心加速度特性

開発品は，耐遠心加速度性能 75G（常温，常湿，通電連続運転）を実現した。

3.2.3 風量−静圧特性

図 5，6 に開発品の風量−静圧特性例を示す。

3.2.4 PWM コントロール機能

開発品は，ファンの回転速度を外部から制御できる PWM コ

ントロール機能を備え，低騒音，低消費電力を実現した。

3.3 期待寿命
図 1 120mm × 38mm 厚 耐 G ファン「San Ace 120GP」9GP タイプの外観

11

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

開発品の周囲温度 60℃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。

耐 G ファン「San Ace 120GP」「San Ace 172GP」

8-ø4.5±0.3

8-ø4.5±0.3

取付用穴

取付用穴

+30
300 0

162±0.5ø172±0.8120±0.8
104.8±0.3

10
30 0

+30
0

リード線

AWG 18
UL 1430（10）
リード線

104.8±0.3
120±0.8

AWG 24
UL 14306.5±0.3
3.5±0.3

6.5±0.3
3.5±0.3

55.5° 55.538±0.5

回転方向

風吹出方向

図 3 120mm 角 38mm 厚「San Ace 120GP」の寸法緒元（単位：mm）

7.5±0.4°

7.5±0.4150±0.851±0.8

回転方向

風吹出方向

図 4 ø172mm × 51mm 厚「San Ace 172GP」の寸法緒元（単位：mm）

表 1 120mm 角 38mm 厚「San Ace 120GP」の一般特性
図版の文字

型番

PWM
123最大風量
定格
使用
定格 定格
定格
デューティ
電圧 電圧範囲
電流 入力 回転速度 英語版用
サイクル
-1
[V]

9GP1224P1G001

9GP1248P1G001

24

48

[V]

[%]

[A]

[W]

[min ]

Condens
3/min]
[m
[CFM]
英語版用

最大静圧

[Pa]

[inchH2O]

音圧使用
レベル 温度範囲[dB(A)]

15100

1.60 38.40

6,550

Times
7.00 Ten247.1

370

1.48

62

30

20

0.12

2.88

2,000

2.13

75.2

34.4

0.13

36

36

100

0.80 38.40

6,550

7.00

247.1

370

1.48

62

60

20

0.08

2,000

2.13

75.2

34.4

0.13

36

〜

〜

3.84

注：PWM デューティサイクル 0% 時の回転速度は 0min-1

[˚C]

期待寿命

[h]

耐遠心
加速度

[G]

図版の文字

123

英語版用

Condens

英語版用

Times Te

− 20
〜
＋ 70

40,000/60˚C

75※入力 PWM 周波数：25kHz

表 2 ø172mm × 51mm 厚「San Ace 172GP」の一般特性

PWM

型番

定格
使用
定格 定格
定格
デューティ
電圧 電圧範囲
電流 入力 回転速度
サイクル
-1

[V]

9GP5724P5H001

9GP5748P5G001

24

48

[V]

[%]

[A]

[W]

[min ]

最大風量

最大静圧[m3/min]

[CFM]

[Pa]

[inchH2O]

音圧使用
レベル 温度範囲[dB(A)]

16

100

5.0

120

8,000

12.3

434

1,000

4.02

77

30

20

0.5

12.0

3,000

4.6

162

175

0.70

51

36

100

5.0

240

10,500

16.1

568

1,600

6.43

83

72

20

0.41

19.7

3,700

5.6

198

250

1.01

57

〜

〜

注：PWM デューティサイクル 0% 時の回転速度は 0min

-1

[˚C]

− 20
〜
＋ 70

期待寿命

[h]

40,000/60˚C

耐遠心
加速度

[G]

75

※入力 PWM 周波数：25kHzSANYO DENKI Technical Report No.44 November 201712

DC 24V/48V
PWMデューティ 100%（inch H2O）（Pa）

1.5

7.0
9GP1224P1G001
9GP1248P1G001

350
300

1.0

250
200

0.5

150
100

6.0 1500

0

1
0

2
50

3

4

5

6

100
150
200
AIR FLOW 風量7250

8 （m3/min）（CFM）

図 5 120mm 角 38mm 厚「San Ace 120GP」風量−静圧特性例

9GP5724P5H001

5.0 1200
4.0

900

3.0
2.0
1.0

50
0

1800

9GP5748P5G001

400
STATIC PRESSURE 静圧

STATIC PRESSURE 静圧

450

DC 24V/48V
PWMデューティ 100%（inch H2O） （Pa）

0

600
300

4

0
0

100

200

8

12

300

400

20 （m3/min）

16
500

600

700 （CFM）

AIR FLOW 風量

図 6 ø172mm × 51mm 厚「San Ace 172GP」風量−静圧特性例

4. 開発のポイント
今までの市場には無い新しい製品を開発するために，実際の使用方法を考慮する必要があった。そのため，遠心加速度が加わる環境下でファンを使用した場合の問題点の洗い出しをおこ英語版用なった。合わせてシミュレーションによる強度解析をおこない，

英語版用

Condens

Condens

新規構造の検討をおこなった。得られた結果を反映した新しい

英語版用

英語版用

Times
Ten
の環境に耐えることが構造を採用することで，遠心加速度 75G

Times Ten

できるファンの製品化を実現した。
以下に開発のポイントについて説明する。

4.1 医療用 CT スキャナーへの使用例

医療用 CT スキャナーは人体の周囲を X 線源と検出器が回転し照射された X 線の減衰を検出することで画像を構成している。
この検出器などの冷却用としてファンが複数使用されている。

図 7 医療用 CT スキャナーでのファンの使用例

現在，医療用 CT スキャナーはスキャン時間の短縮が求められており，高回転化が進んでいる。そのため，高回転化に伴う大4.2 耐遠心加速度性能

実使用環境を考慮した場合，様々な取付方向で使用できることが望ましい。そのため，通電状態のファンに 75G の遠心加速度が X，Y，Z 軸の方向に加わった場合でも正常に動作できる製品とした。
図 8 に耐えることができる遠心加速度方向を示す。

向XIS Z軸方Z-A

Y-AXIS DIRECTION
Y軸方向

図 7 に医療用 CT スキャナーでのファンの使用例を示す。

E
DIR

N

IO

CT

きな遠心加速度に耐えられるファンを必要としている。

X-

AX

IS
D
X軸 IRE

C
向 TIO

方

N

図 8 遠心加速度方向

13

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

耐 G ファン「San Ace 120GP」「San Ace 172GP」

4.3 羽根設計

75G の遠心加速度に耐えるファンにするため，羽根は高負5. むすび荷に耐えられる構造が要求される。そのため，羽根とロータカ

本稿では，開発した 120mm × 38mm 厚，ø172mm × 51mm

バーを一体成形する構造を採用した。接合強度が増すことで，

厚 耐 G ファン「San Ace 120GP｣「San Ace 172GP｣ 9GP タイ

高負荷に耐えることが可能となった。

プの特長と性能の一部を紹介した。

図 9 に開発品の外観を示す。

開発品は，新規設計により高剛性化を図ったことで耐遠心加速度性能 75G を実現した，業界初※ 1 の耐遠心加速度製品である。

羽根（樹脂）
ロータカバー（樹脂羽根と一体成形）

ますます高性能化が進む遠心加速度が加わる環境でファンをシャフト使用している CT スキャナーなどの医療機器の冷却だけでなく，新たな市場の開拓に大きく貢献できる製品と考える。
今後も，あらゆる環境や市場に向けた製品や，新しい価値に貢献できる製品の開発をおこない，お客さまとともに夢を実現す
る製品を提供していく所存である。
※ 1 2017 年 8 月 25 日現在。軸流 DC ファンとして。同サイズの場合。当社
調べ。

稲田 直哉
2007 年入社

ロータブッシュ

図版の文字

クーリングシステム事業部 設計部 123
冷却ファンの開発，設計に従事。
英語版用

図 9 開発品の羽根外観

Condens

英語版用

渡辺 二朗
1978 年入社

4.4 フレーム設計

フレームは，高い剛性が必要なため，アルミフレームを採用した。また，シミュレーションを活用し，強度改善が必要な部分をTimes Ten

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。

特定し，ファン性能を低下させないよう強度アップを図り，負荷
柳沢 篤史
2006 年入社

時の応力に耐えることを可能とした。

4.5 構造設計

M4ネジ

構造設計は，遠心加速度が加わる環境下での問題点の抽出及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。

びシミュレーション分析から，強度改善が必要な部位を特定し，重点的に強度アップを図り高剛性を実現した。
従来構造より大幅に改善した点の概略について，以下に示す。
（1） ロータブッシュ部の剛性向上

掛山 将人
2013 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。

ロータカバーとシャフトを接合する構造としてロータブッシュを使用している。剛性を高め強度アップを図るため，ロー
タブッシュの素材及び固定方法の見直しをおこなった。
（2） 軸受（ベアリング）の保持

児玉 晶生
2015 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。

ファンは、ロータ・羽根などの回転体を保持するため，軸受（ベアリング）を使用している。
ファンに遠心加速度が加わることにより，回転体に遠心加速度に応じた力が常に加わる。この力に耐えられるようにするため，軸受を固定し，従来構造よりも外力に耐えることができる構

山崎 哲也
1997 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。

造を採用した。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201714

特集：新たな分野に価値を提供する技術

新たな分野に価値を提供する電源関連技術
近藤 真二

内堀 真宏

山岸 伸一郎加藤 裕

Shinji Kondo

Masahiro Uchibori

Shinichiro Yamagishi

Yutaka Kato

1. まえがき2015 年の COP21 でパリ協定が採択されたが，これはアメリ
カ，中国を含むすべての主要排出国に温室効果ガスの削減努力に，交通信号機などの社会インフラ機器や防災無線などの災害対策機器では，先の震災の教訓などから停電時バックアップ時間の長時間化が要求されている。
また，屋外に設置される UPS は，設置スペースが限られるたを求め，自主的に目標を出し国際的に相互レビューするというめ，長時間のバックアップと小型化を両立することが求められ画期的なものであった。

る。従来の鉛蓄電池は体積や質量あたりのバックアップ時間が日本は 2030 年に 2013 年比で 26% 削減という目標を設定して短いため，長時間バックアップ仕様は，広い設置スペースが必おり，後に発表された各国の削減にかける費用の国際比較指標要であった。また，鉛蓄電池は，高温や低温では劣化が著しいた

からも，日本の目標は非常に高いものであることが確認されてめ，屋外に設置すると短期間でのバッテリ交換が必要であった。

いる。

上述の課題を解決するため，エネルギー密度や寿命に優れた

一方で東日本大震災以降，20% あったエネルギー自給率はリチウムイオン電池（以下 LiB）を採用し，発熱の少ない電力変6% になり，化石燃料依存率は 62% から 88% に上昇，電気料

換部とともに，屋外用の筐体に格納した，「SANUPS N11B-Li」

金も家庭用で約 2 割，産業用で約 3 割上昇している。エネルギーシリーズを開発した。

の調達コスト上昇は，製造業の競争力維持には大きな課題とな

LiB の採用により，従来の鉛蓄電池と比較して，省スペース

る。経済成長率を上げながら省エネを進めるためには，次世代で長時間のバックアップ，バッテリ交換不要のメンテナンス

パワー半導体，水素利用，蓄電池といった技術革新のほか，人工フリーとなった。また UPS 内部部品の実装の工夫，冷却性能

知能や IoT（Internet of Things）を活用したエネルギー全体をの向上，および耐温度性能の高い LiB を採用することにより，マネジメントするといった，従来と異なる施策とそれに連係し− 20 〜＋ 50˚C と広範囲な使用温度範囲を実現した。さらに筐て新たなサービスや，製品が必要となる。私たちは，これら新た体を IP65 構造（ステンレス製）とすることで，屋外の過酷な環境な分野を見据えて製品開発を進める必要がある。

での使用を可能とした。

本稿では，無停電電源装置と再生可能エネルギー関連製品に今後も拡大が予想される，屋外用情報通信設備，信号機，防災ついて，新たな分野へ価値を提供できるパワーシステム事業部

設備等への電力バックアップ技術として利用いただけることをの取り組みを紹介する。

期待している。

2.「SANUPS N11B-Li」の開発：

耐環境性能を求められる分野への電源供給技術

出力容量が 5kVA 以下となる小容量の無停電電源装置（以下UPS）は，これまでサーバや情報通信機器のバックアップ，産業機器の組み込み用など屋内設備が主な市場であった。小容量

UPS 市場の新たな分野として，近年のモバイル機器の普及や震災の教訓などから，携帯電話の通信基地局，コインパーキング，
屋外監視カメラ，交通信号機，防災設備などの，屋外設備のバッ
クアップとしての用途が増加している。
これら屋外設備用途の UPS は，使用環境より幅広い動作温度範囲が必要となる。また，定期点検やバッテリ交換が容易に実施できないため，メンテナンスフリーとする必要がある。さら15

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

図 1 「SANUPS N11B-Li」の外観

新たな分野に価値を提供する電源関連技術

3.「SANUPS P73L」の開発：

再生可能エネルギーの有効活用分野に向けた
電源供給技術蓄電システムは低炭素社会の実現に寄与すると期待されている，スマートグリッドの中核技術の一つである。近年，中国，韓国メーカーや米国を中心とするベンチャー企業の進出で競争が激化し，蓄電池の種類や用途は大きく広がり，産業や暮らしにおける重要性はますます高まってきている。その中でも，従来の鉛蓄電池と比較して，高エネルギー密度・小型・軽量・長寿命を実現できる LiB が注目されている。
また，災害時の長時間停電に備え，バックアップ電源の設置を検討する自治体や民間企業の需要が増加している。その中でも，太陽電池と LiB を組み合わせた発電システムは，ピーク時の電力抑制，再生可能エネルギーを発電した場所で使用する地産地消，災害時に独立電源として使用できる利点など多岐にわたり30kW 連系自立充電タイプ

30kW 連系自立タイプ

図 2 「SANUPS P73L」の外観注目されている。

LiB を組み合わせることで，これらの市場のニーズに応えられる太陽光発電システム用パワーコンディショナ「SANUPS

P73L」を開発した。以下に製品の概要と特長を紹介する。
本装置は，10kW パワーコンディショナユニット，10kW 充
電ユニット，および入出力箱の組み合わせで構成されており，

10kW パワーコンディショナを最大 6 台まで積み上げるビルド
アップ方式である。
製品には「連系自立充電タイプ」と「連系自立タイプ」の 2 タイ

4. システム状態監視サービス「SANUPS NET」の開発：
IoT 分野に向けた情報伝送技術
近年，モノのインターネットと言われる，IoT に対する関心が非常に高まっている。当社電源管理製品は，20 年以上前から
ネットワーク通信技術を導入し，ネットワークを介して管理・監

プあり，装置出力容量はそれぞれ 10 〜 60kW のラインアップが視する技術を提供してきた。そしてインターネットを含むネッある。ここでは，蓄電池システムとして使用できる「連系自立充

トワーク利用の拡大とともに，常に新たな通信方式を開発し続電タイプ」について説明する。

け，IoT の基礎となるネットワーク通信技術を培ってきた。

「連系自立充電タイプ」は，太陽電池の電力と蓄電池の電力をこれまで，UPS 等バックアップ用電源においては，主に構内一般負荷に給電することで，電力のピークカットにも対応でき

LAN で使用することを前提とした電源監視製品を提供してきる。また，系統の停電時は自立運転により，特定負荷に交流電力た。監視対象としても同一の構内 LAN 上の電源装置を監視すを給電できる。さらに，自立運転時に蓄電池を用いることで，負るものであった。

荷に供給される電力と太陽電池の電力差分を蓄電池で吸収しつ

一方，太陽光発電システムにおいては，設置環境が屋外とな

つ，太陽電池が最大電力となるように追従制御をおこない，太陽

り，構内 LAN の一部としての専用回線を設置することが困難

電池の発電電力を有効に活用できる。
これらの機能に加え，自立出力の並列化，太陽電池入力の一括な場合が多い。しかし，売電事業として太陽光発電システムを導入する発電事業者からは，遠隔地からシステムの稼動状況を化，自立運転の自動切り替えを実現したことにより，お客さまの監視するなど，複数のシステムのデータを一元管理することがニーズに対して，柔軟にシステムの提案ができる。

求められてきた。

「SANUPS P73L」の開発で実現した技術が，再生可能エネル
ギーの有効活用の一助となることを期待している。

このような要求に応えるために，太陽光発電システム状態監視サービス「SANUPS NET」を開発した。
本製品のシステム構成例を図 3 に示す。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201716

新たな分野に価値を提供する電源関連技術

メールサーバ

太陽光発電システム設置場所

太陽電池

①SMTP

表示・データ収集・④POP3

ダウンロード・発電状態

インターネット
日射計

クラウドサーバ

パワーコンディショナ

・日報グラフ

気温計
シリアル通信（RS-485）

②POP3
③SMTP

・運転状態

ルータ

有線のインターネット環境がない設置場所には，
モバイル通信用ルータと，
PV Monitorを屋外用筐体に収めたモバイル通信パックを使用など

図 3 システム構成

本システムでは，太陽光発電用パワーコンディショナの情報（以下 PV Monitor）により収集すを「SANUPS PV Monitor」
る。収集した情報をインターネット上のクラウドサーバに伝送
し，お客さまはインターネットに接続したスマートフォン等の端末から，クラウドサーバ上の情報を確認することで，太陽光発電システムの状態を遠隔から監視できる。
クラウドサーバは，E-Mail の汎用プロトコルである SMTP

5. むすび
本稿では，電源関連市場の新たな分野に価値を提供する，パワーシステム事業部の取り組みを紹介した。
今後も市場の変化から産まれる新たな分野を的確に捉え，そこに新しい価値を提供できる技術開発に努めてゆく所存である。

プロトコルを利用し，PV Monitor に対して各種情報要求をお。
こなう（図 3 ①）

PV Monitor は，POP3 プロトコルを利用して，クラウドサー
バからの要求メールを確認し（図 3 ②），もし要求があれば，SMTP プロトコルを利用して，要求されたデータをクラウドサーバに送信する。
（図 3 ③）。

近藤 真二
1985 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

ク ラ ウ ド サ ー バ は，POP3 プ ロ ト コ ル を 利 用 し て，PV

Monitor からの各種情報メールが届いていないか確認し，メールが届いていれば情報を保存する（図 3 ④）。
この通信方式において，お客様ネットワーク環境内でのすべての情報転送は PV Monitor を基点に行われており，お客さま

内堀 真宏
2013 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

のネットワーク環境に外部から直接アクセスされることはな
く，セキュリティが十分確保された通信を実現している。また，

E-Mail 送信では，SMTP 認証による迷惑メールの送信規制がおこなわれ，この点でもセキュリティが確保された方式といえる。

山岸 伸一郎1991 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

本システムによって，お客さまは，インターネットに接続できる環境であれば，特別なソフトウェアのインストールは必要とせず，パソコンやスマートフォンから Web ブラウザで遠隔地にある太陽光発電システムの発電状況や運転状況を，安全に監視できる。
今後は本システムの利用範囲を広げ，太陽光発電システムだ
けでなく，あらゆるシステムの監視対象とすることで，製品のIoT 利用に向けた技術を提供して行きたい。

17

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017加藤 裕
1991 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

新製品紹介電源管理製品の Web 表示方法の開発
原 有希

加藤 裕

吉沢 勝浩

水口 清志

荻原 博紀

Yuki Hara

Yutaka Kato

Katsuhiro Yoshizawa

Kiyoshi Mizuguchi

Hironori Ogihara

1. まえがきド」は，UPS の運転状況をグラフィカルに表示する表示画面（以下，Web 表示ツール）を備えている。

「LAN インタフェースカード」を始めとする電源管理製品で「LAN インタフェースカード」の外観を図 1 に，Web 管理

は，「Java アプレット」という技術を用いて，Web ブラウザ上にツールの画面を図 2 に，Web 表示ツールの画面を図 3 に示す。

設定画面（以下，Web 管理ツール）を表示する技術を採用してきた。かつては Java アプレットを採用することで，数ある Web ブ
ラウザの仕様の違いに左右されることなく，機能性に富んだ画面を表示できるメリットがあった。
しかし，近年ではセキュリティ向上の観点から，Java アプ
レットのような，Web ブラウザ上でアプリケーションを実行する形態の技術は，その使用を避ける動きがある。これを受けて，2017 年 8 月現在，Java アプレットを使用できる Web ブラウザ
は Internet Explorer のみとなっている。
また，2017 年 9 月にリリースされる予定の，Java アプレットを使用するために必要なソフトウェアである「Java」のバージョン 9（以下，Java9）では，Java アプレットを使用することが推奨
されなくなった。
これらの背景から「電源管理製品の Web 表示方法の開発」をおこない，Java アプレットの代替技術である「Java Web Start」

図 1 「LAN インタフェースカード」の外観を採用した。本稿では，その概要を紹介する。

2. 電源管理製品の概要
電源管理製品とは，当社の無停電電源装置（以下，UPS）や，太陽光発電システム用パワーコンディショナ（以下，パワコン）と組み合わせて使用する，オプション製品の総称である。
製品の一例として，UPS には「LAN インタフェースカード」
を組み合わせることで，UPS の運転状況の監視や，長時間の停電発生時には，コンピュータなどの負荷装置を自動でシャットダウンすることができる。また，パワコンには「SANUPS PV

Monitor」を組み合わせ，発電量の表示，集計や，パワコンの運転状況の監視をおこなうことができる。
これらの製品の設定や，運転状況の履歴の確認は，Web 管理
ツールを使用しておこなう。また「LAN インタフェースカー

図 2 Web 管理ツール

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201718

Java アプレット
Web ブラウザ上に画面が表示される
図 3 Web 表示ツール

3. Java Web Start の概要
前述の通り，Web ブラウザ上で動作するアプリケーションを使用することは難しくなっている。

Java Web Start ではこの問題を解決するため，Java アプレッ
トの際には Web ブラウザ上で動作させていたプログラムを，1つのアプリケーションとして動作させる。これにより，Web ブ
ラウザの違いに左右されない従来の特長はそのままに，Java アプレットの際と同じ Web 管理ツールと Web 表示ツールを使用することができる。
また，画面の構成も変わらないため，現在電源管理製品をお使いのお客さまでも，違和感なく Java Web Start を搭載した電源管理製品をお使いいただくことができる。
図 4 に Java アプレットで Web 管理ツールを表示する場合と，Java Web Start
1 つのアプリケーションとして、画面が表示される
図 4 Java アプレットと Java Web Start の表示イメージ

Java Web Start で Web 管理ツールを表示する場合の，表示イメージを示す。

4. Java Web Start の特長
4.1 Web 管理ツール，Web 表示ツールの使用方法
Web 管理ツール，Web 表示ツールの使用方法

Java Web Start を搭載した電源管理製品の，Web 管理ツールを表示するまでの手順を以下に示す。また，図 5 に図示する。

手順1 Webブラウザから電源管理製品にアクセスする
手順 2 Web管理ツールの起動ファイル（JNLPファイル）がダウンロードされる
手順3 起動ファイルを実行する
手順4 Web管理ツールが表示される

19

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

電源管理製品の Web 表示方法の開発

手順1.電源管理製品にアクセスする

手順2.起動ファイルがダウンロードされる
起動ファイル（JNLPファイル）

手順4.Web管理ツールが表示される
手順3.起動ファイルを実行する

図 5 Java Web Start を使用して Web 管理ツールを表示する手順

手順 1 では Web ブラウザを使用して，Java Web Start で Web
管理ツールを表示するための，起動ファイルをダウンロード
する。Web ブラウザ上でアプリケーションを実行することは4.2 Java アプレットも引き続き使用可能

Java Web Start を搭載した製品でも，今までと同じように，Java アプレットを使用して Web 管理ツールと Web 表示ツール

な い た め，Internet Explorer 以 外 の Web ブ ラ ウ ザ（Googleを表示できる。この特長から，お客さまの運用上，Java アプレッ

Chrome，Firefox，Microsoft Edge など）でも，Web 管理ツール

トを使用する必要がある場合などでも対応できる。

を表示できる。
また，手順 2 の起動ファイルを保存しておけば，以降はダブル
クリックするだけで，Web ブラウザを介することなく Web 管理

5. 本開発の対象製品

ツールを表示できる。この特長により，Web 管理ツールを開くた
めに Web ブラウザを起動する必要がなくなるため，よりシンプ

表 1 に，本開発によって Java Web Start を搭載した電源管理
製品の一覧を示す。

ルに電源管理製品をお使いいただける。
なお，これらの手順と特長は，Web 表示ツールでも同様である。

表 1 Java Web Start を搭載した電源管理製品一覧
製品名

製品型番

LAN インタフェースカード（IPv6 対応品）
LAN インタフェースカード（IPv6 非対応品）
LAN インタフェースカード（100BASE-TX/10BASE-T 対応品）
LAN インタフェースカード（10BASE-T 専用品）
SANUPS SOFTWARE Ver.3

PRLANIF011，PRLANIF012，PRLANIF013，PRLANIF014，PRLANADP011，PRLANADP012，
PRLANBOX011，PRLANBOX012
PRLANIF003，PRLANIF004，PRLANIF005，PRLANIF006，PRLANADP001，
PRLANADP002，PRLANBOX001，PRLANBOX002

SANUPS SOFTWARE Ver.2

PMS40H00，PMS41H00 など

SANUPS T11A/T11B

T11A152A001R，T11A202A002R，T11B152A001R，T11B402A002R など

SANUPS MT15A/MT15B

MT15AW03，MT15BW03 など

SANUPS IT Monitor

EV01W02

SANUPS PV Monitor Type C

PVMBC21

SANUPS PV Monitor E Model

PVMB011

SANUPS PV Monitor

PVMB001B

SANUPS Monitor K

SMON-K-001

PRLANIF001，PRLANIF002，PRE11A01 など
PRASC04C，PRASD01，PRASE03 など
PMS50B00，PMS51B00 など

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201720

電源管理製品の Web 表示方法の開発

前述の通り Java9 のリリース後は，Java アプレットの使用が推奨されなくなる。このことから，現在電源管理製品をお使いのお客さまが Java9 のリリース後も安心してご使用いただける
よう，販売を終了した製品に対しても開発をおこなった。

原 有希
2013 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

現在お客さまがお使いの電源管理製品については，製品のプ
ログラムを更新いただくことで，Java Web Start が使えるようになり，Java9 のリリース後も引き続きお使いいただくことが
できる。

6. 仕様
Java Web Start を使用して，Web 管理ツールおよび Web 表示
ツールを表示するために必要となるソフトウェアを表 2 に示す。

加藤 裕1991 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

吉沢 勝浩
1989 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

表 2 必要なソフトウェア
ソフトウェアJava

説明Java Web Start を使用するために必要。
バージョンは 7 以上であること。
起動ファイルをダウンロードするために必要。

Web ブラウザ

Internet Explorer，Google Chrome，Firefox，Microsoft Edge など各種 Web ブラウ
ザを使用可能。

Internet Explorer の場合，バージョンは 8 以上であること。

7. むすび
本稿では，「電源管理製品の Web 表示方法の開発」の概要を紹介した。本開発によって，電源管理製品では Java Web Start を使用できるようになり，Java9 のリリース後も安心してお客さ
まにご使用いただけるようになった。
画面を表示する技術は，日々進化を遂げている分野である。
これらの変化をいち早く捉え，より良い技術を製品に反映していけるよう，今後も製品開発に邁進していく所存である。

21

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

水口 清志
1994 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

荻原 博紀
2005 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
電源機器，監視装置の開発，設計に従事。

新製品紹介小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」シリーズの開発
庄山 祐平

山岸 伸一郎

柏木 喜継

荻原 康彦

白鳥 直樹

Yuhei Shoyama

Shinichiro Yamagishi

Yoshitsugu Kashiwagi

Yasuhiko Ogihara

Naoki Shiratori

滝沢 秀徳

木村 博文

村井 丈夫

柳原 一哉

小澤 翔太

Hidenori Takizawa

Hirofumi Kimura

Takeo Murai

Kazuya Yanagihara

Shota Ozawa

斉藤 博之
Hiroyuki Saito

平栗 一也
Kazuya Hiraguri

1. まえがき
従来，当社では，サーバや情報通信機器のバックアップ，産業機器の組み込み用に，屋内用小容量無停電電源装置（以下，UPS）を提供してきた。近年，通信基地局，交通信号機，計画停
電時の電力確保，コインパーキング，屋外監視カメラなど，屋外設備のバックアップとしての要求が増えている。
屋外では厳しい環境での使用が想定され，広温度範囲での動作，設置スペースの確保，長時間バックアップやメンテナンスの軽減などが求められる。

1.5kVA

しかし，これまで小容量 UPS に搭載していた鉛蓄電池では，
使用温度範囲が限られ，寿命時のバックアップ時間が短く，電池交換が必要となる。また，長時間バックアップでは，バッテリの増設により，広い設置スペースが必要である。
リチウムイオン電池（以下，LiB）を採用することで，従来の鉛蓄電池と比較して，広範囲の温度環境での使用を実現できる。
さらに省スペースで長時間のバックアップ，バッテリ交換不要のメンテナンスフリーが実現できる。
本稿では従来品「SANUPS A11K」の大容量充電機能を有効利用し，LiB とのインタフェース機能を組み込んだ「SANUPS

A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」シリーズについて概要を紹

3kVA

介する。

2. 製品の概要「SANUPS A11K-Li」は 常 時 イ ン バ ー タ 給 電 方 式，
「SANUPS N11B-Li」は常時商用給電方式を採用している。
「SANUPS A11K-Li」は従来品と同様にサーバなど屋内のバッ
クアップ，「SANUPS N11B-Li」は屋外に設置される設備のバックアップとして使用することができる。

2.1 「SANUPS A11K-Li」

5kVA「SANUPS A11K-Li」は，出力容量 1.5kVA，3kVA，5kVA

をラインアップした。
図 1 に「SANUPS A11K-Li」シリーズの外観を示す。

図 1 「SANUPS A11K-Li」シリーズの外観

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201722

2.2 「SANUPS N11B-Li」「SANUPS N11B-Li」は，出力容量 1kVA，1.5kVA をラインアップした。
図 2 に「SANUPS N11B-Li」シリーズの外観を示す。
インバータモジュール

バッテリモジュール

図 3 インバータモジュールおよびバッテリモジュール（「SANUPS N11B-Li」1kVA）
1kVA

1.5kVA

図 2 「SANUPS N11B-Li」シリーズの外観

3.2 「SANUPS A11K-Li」の特長
3.2.1 省スペース化

従来品で採用している鉛蓄電池と比較し，約 1/2 の体積のた

3. 製品の特長「SANUPS N11B-Li」
3.1 「SANUPS A11K-Li」，
共通の特長

3.1.1 幅広い使用温度範囲

め，少ないスペースで設置ができる。
※初期バックアップ時間が同等の場合

3.2.2 ワイドレンジ入力

入力電圧の許容範囲は，従来品と同様に負荷率が 70% を超「SANUPS A11K-Li」
が− 20˚C 〜＋ 55˚C，「SANUPS N11B-

えると定格電圧の− 20% 〜＋ 20%，負荷率が 70% 以下では−Li」が− 20˚C 〜＋ 50˚C と，LiB の使用により幅広い使用温度範

40% 〜＋ 20% とワイドレンジ入力を実現している。

囲を実現。極寒，酷暑の地域でも安心して使用ができる。

入力のワイドレンジ化により，不安定な電源環境でも，バッテリ給電に切り換わる頻度を減らし，バッテリの消耗，劣化を抑え

3.1.2 メンテナンスフリー

ることができる。

LiB を採用することで，10 年間バッテリ交換が不要となる。この3.2.3 高力率

従来品は，約 5 年ごとにバッテリ交換作業が必要であったが，メンテナンスフリーにより，バッテリ交換の費用を削減できる。

従来品と同様に負荷力率は 0.8 のため，サーバなどの高力率の装置にも給電ができる。

3.1.3 保守性の向上

インバータ部をモジュール化したことにより，交換などの保守が容易である。図 3 に「SANUPS N11B-Li」でのインバータ
モジュールおよびバッテリモジュールの搭載イメージを示す。
全機種で保守バイパス回路を搭載しており，保守作業をおこなうときは，商用電源からの給電を継続したまま，モジュールの3.3 「SANUPS N11B-Li」の特長
3.3.1 省エネルギー

常時商用給電方式により消費電力を抑え，変換効率 95% 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。

交換ができる。

3.1.4 機能性の向上

操作部に液晶表示パネルを実装し，ユーザの操作性，視認性の向上を図っている。

23

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

3.3.2 屋外設置

筐体は密閉構造である。これにより，通信基地局，交通信号機，コインパーキングなどの屋外用電源バックアップとして使用ができる。

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」シリーズの開発

4. 回路構成

3.3.3 外来固形物に対する保護・防水性能

本装置は密閉構造を採用し，小さな虫，動物などの外来固形物に対する保護，防水性能に優れた構造となっている。これによ

図 4 に「SANUPS A11K-Li」の回路系統図を示す。

り，安心して屋外で使用することができる。

図 5 に「SANUPS N11B-Li」の回路系統図を示す。

本製品は，保護性能試験において，保護等級 IP65 ※ を達成した。
※「JIS C 0920 電気機械器具の外郭による保護等級（IP コード）」に規定されている等級分類。
IP65：粉塵が内部に侵入しない。あらゆる方向からの水の直接噴流によっても有害な影響をうけない。

保守バイパス回路
バイパス回路交流出力
電子スイッチ

フィルタ

フィルタ

交流入力

リレー

ヒューズ
整流器

インバータ

b

DC/DC

a

リレー

コンバータ

ヒューズ

制御

インバータ
モジュール

DC12V

インタ
フェース

+12V 電源a+12V 電源b

PC I/FCARD I/F
CHG I/F
BATT I/F
SIGNAL│REMOTE

LAN I/F（オプション）
接点 I/F（オプション）※※CARD I/F に接続※（どちらか一方）増設バッテリコネクタ

電源ユニットEXT.
BATTERY
メインバッテリユニット

DC12V
UPS I/F IN

BMU

中継基板

CMU
増設バッテリ
コネクタ

バッテリ
ブレーカ

電流センサ

ヒューズ

CMU

バッテリモジュール

図 4 「SANUPS A11K-Li」回路系統図

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201724

保守バイパス回路

メンテナンスブレーカ

ヒューズ

整流器

インバータ

フィルタ

入力ブレーカ（スイッチ）

フィルタ

交流入力

電子スイッチ

商用直送回路

インバータ
モジュール

出力ブレーカ

避雷器

G

避雷器

a

DC/DC

コンバータ

サービス
コンセント

交流出力

G

制御
ヒューズ

インタフェースa+12V 電源PC I/FCARD I/F
CHG I/F
BATT I/F
SIGNAL│REMOTE

バッテリ
ブレーカ

電流センサ
中継基板

CMU

BMU
CMU

バッテリモジュール図 5 「SANUPS N11B-Li」回路系統図「SANUPS A11K-Li」は主回路，制御回路，通信インタフェー（2）LiB 異常時の検出

ス回路などで構成される「電源ユニット」と，バッテリモジュー

LiB 異常時は，BMU から CAN 通信により UPS へ LiBル，バッテリマネジメントユニット（以下，BMU）などで構成さ異常が通知される。これにより，UPS は充電器の出力を停れる「バッテリユニット」を組み合わせた構成となる。

止する。また，BMU は LiB 異常を検出した時点で，バッテ「SANUPS N11B-Li」は主回路，制御回路で構成される「インリブレーカをトリップさせる。

バータモジュール」と，通信インタフェース回路や入出力回路，

BMU などで構成される「入出力部」，およびバッテリモジュー
ルを一体にした構成となる。

（3）LiB のセル電圧・セル温度の監視
バッテリモジュールでセル電圧・セル温度を計測し，BMU へ CAN 通信によって値を通知する。セルが過充電

4.1 LiB 監視回路構成

または過放電となる，あるいは，セル温度が異常値に達する

BMU を搭載し，UPS と LiB 間の情報インタフェースを備えと，BMU は LiB 異常と判断し，上記（2）項のとおり，バッ

た。LiB の詳細情報を監視し，UPS と LiB 相互の保護動作や異テリブレーカをトリップさせ，UPS と LiB を切り離す。

常検出をおこなうことで，安全に LiB を使用することができる。

液晶表示パネルにてバッテリ電圧・セル温度・充電率な
どの測定値が確認できる。

（1）UPS 異常時の検出

UPS 異 常 時 は，UPS か ら CAN 通 信 に よ り BMU へ
UPS 異常が通知される。BMU は通知を受けると，バッテリブレーカをトリップさせる。

25

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」シリーズの開発

5. 仕様
表 1 に「SANUPS A11K-Li」の標準仕様，表 2 に「SANUPS

N11B-Li」の標準仕様を示す。
表 1 「SANUPS A11K-Li」シリーズ仕様
項目

単位

型名

−

定格出力容量
方式

交流
入力

交流
出力

−
−

強制空冷

INV 方式−

高周波 PWM 方式

相数・線数

−

単相 2 線

定格電圧

Ｖ

電圧範囲

100,110,120
定格電圧 ± 20 以内

%

定格周波数

Hz

50 または 60

周波数範囲

%

定格周波数 ± 1,3,5,7

所要容量

kVA

力率

−

相数・線数

−

1.5 以下0.95 以上

定格周波数
周波数精度

%

応答時間

以下

負荷力率

−

過電流保護

%
インバータ
バイパス

−

バックアップ時間

分

騒音

dB
周囲温度
相対湿度

保存環境

˚C
%
˚C

電圧波形：正弦波
定格運転時
入力周波数と同一

定格周波数± 1,3,5,7 以内（初期値± 3）

周波数精度は設定変更可能（± 1,3,5,7%）
バッテリ運転時は± 0.5% 以内

3 以下／ 7 以下

線形負荷／整流器負荷・定格運
転時

（注 1）

0 ⇔ 100% 変化，出力切換時
定格運転時

定格電圧± 5 以内

± 10% 変化

5 サイクル
0.8（遅れ）105 以上105 以上200/800%

種類

バッテリ回復充電時の最大容量
入力電圧歪率が 1% 未満の場合

50 または 60%%（変動範囲は出力周波数精度選択と同一）

0.97 以上
100,110,120

入力電圧
急変時

周波数は自動判別（注 1）

単相 2 線
定格電圧± 2 以内%

負荷率が 70% 以上の場合負荷率が 70% 未満の場合
復帰電圧は− 20% 以上

5.3 以下Ｖ%

出力電圧と同一

3.0 以下

%
Hz

停電・
復電時

商用同期形常時インバータ給電

定格電圧 − 40, ＋ 20 以内

定格電圧

負荷急変時

皮相電力／有効電力

常時インバータ給電

電圧整定精度

過負荷
耐量

使用
環境

A11KL5025/4

冷却方式

電圧波形歪率

備考

A11KL302
3/2.4

給電方式

過渡電圧
変動

バッ
テリ

kVA/kW定格または特性A11KL152
1.5/1.2

変動範囲 0.7（遅れ）〜 1.0
バイパス回路へ自動切換（注 1）

200ms
30 秒間／ 2 サイクル

リチウムイオン電池（LiB）

100/200/300/400

50/100/150/200

30/60/90/120

周囲温度 25˚C，定格出力時，
初期値

45 以下

46 以下

46 以下

装置正面 1m，A 特性（周囲温度 40˚C 以下の場合）

51 以下

55 以下

55 以下（注 2）装置正面 1m，A 特性（周囲温度 40˚C を超える場合）− 20 〜＋ 55

10 〜 90− 20 〜＋ 55（注 3）

結露なきこと（注 4）

注 1 交流入力周波数が，定格周波数の± 3%（1，3，5，7% 変更可）の範囲にあり，かつ交流入力電圧が定格電圧± 20% の範囲内にあるとき（負荷率が 70% 未，インバータは交流入力と同期運転し，バイパス回路への無瞬断切換えができる。なお，交流入力周波数が設定範囲を超えた満の場合は− 40% 〜＋ 20%）場合はバッテリ運転となる。
注 2 バッテリ電圧が低下したときは，60dB 以下。
注 3 バッテリ温度が 55˚C を超えたときには，バッテリの充電を停止する。
注 4 バッテリの寿命短縮を考慮して，＋ 30˚C を超える長期間の使用，保管は避けること。長期間保管する場合は，1 年に 1 回，バッテリの補充電が必要。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201726

表 2 「SANUPS N11B-Li」シリーズ仕様
項目

単位

型名

−

定格出力容量方式

交流
入力kVA/kW

N11BL152
1.5/1.2−

常時商用給電

冷却方式

−

自然空冷
バッテリ運転時，高温時は強制空冷

INV 方式−

高周波 PWM 方式（バッテリ運転時）

相数・線数

−

単相 2 線

Ｖ

100,110,120
定格電圧 ± 10 以内

所要容量

%
Hz
%
kVA

相数・線数

−

単相 2 線

定格電圧Ｖ

100,110,120

電圧整定精度

%

定格周波数

Hz

定格周波数

商用同期形常時インバータ給電

50 または 60

周波数は自動判別

定格周波数 ± 1,3,5,7

1.4 以下

2.1 以下（変動範囲は出力周波数精度選択と同一）
バッテリ回復充電時の最大容量バッテリ運転時電圧波形：正弦波

商用運転時：入力電源と同じ
バッテリ運転時：定格電圧± 2 以内

50 または 60

定格運転時
入力周波数と同一

商用運転時：入力電源と同じ

周波数精度

%

電圧波形歪率%3 以下／ 7 以下

バッテリ運転時・定格運転時

負荷急変時

%

定格電圧± 7 以内

バッテリ運転時・0 ⇔ 100% 変化，
出力切換時

停電・
復電時

%

定格電圧± 5 以内

バッテリ運転時・定格運転時
変動範囲 0.7（遅れ）〜 1.0

バッテリ運転時：± 0.5% 以内

負荷力率

−

0.8（遅れ）

過電流保護%

出力ブレーカトリップ%

105 以上200/800

種類−

リチウムイオン電池（LiB）

バックアップ時間

分

過負荷
耐量

インバータ
バイパス

周囲温度 25˚C，定格出力時，初期値

150

dB

保護等級

−

IP65

˚C
%
˚C

− 20 〜＋ 50

周囲温度
相対湿度

保存環境

定格運転時

200ms
30 秒間／ 2 サイクル

騒音
使用
環境

皮相電力／有効電力

出力電圧と同一

定格電圧
電圧範囲

過渡電圧
変動

バッ
テリ

N11BL102
1/0.8

備考

給電方式

周波数範囲

交流
出力

定格または特性

40 以下

43 以下

装置正面 1m，A 特性（注 1）

10 〜 90

結露なきこと− 20 〜＋ 55（注 2）

注 1 バッテリ温度が 55˚C を超えたときには，バッテリの充電を停止する。
注 2 バッテリの寿命短縮を考慮して，＋ 30˚C を超える長期間の使用，保管は避けること。長期間保管する場合は，1 年に 1 回，バッテリの補充電が必要。

6. お客さまのメリット
本装置を採用することによって得られるお客さまのメリットを下記に示す。
「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」共通（1）①使用温度範囲が広がり，用途・設置環境の選択肢が増える。
②メンテナンスフリーにより，保守メンテナンス費用を削減できる。
③万が一故障したときも，負荷装置への給電を継続しながら保守作業ができる。

27

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

「SANUPS A11K-Li」（2）①設置スペースを少なくできるので，設置環境の選択肢が増える。
②入力電圧のワイドレンジ化により，不安定な電源環境でも，安全にバックアップができる。
「SANUPS N11B-Li」（3）①屋外設備の電源バックアップができる。
②密閉構造のため，粉塵や雨水にさらされる環境でも使用できる。

小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS N11B-Li」シリーズの開発

7. むすび村井 丈夫
2012 年入社

今後も，情報通信技術はますます高度化し，社会的な重要性が高まっていく。また，様々な環境での用途が増え，UPS に対す

パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

る要求も多様化していくと考えられる。
これらの市場要求に対応した迅速な製品開発をおこない，今後もお客さまが満足できる製品を提供していく所存である。
本 UPS の開発，製品化にあたり，多くの関係者の協力と助言を得られたことに深く感謝する次第である。
文献
柳原 一哉ほか：『小容量無停電電源装置「SANUPS A11K」シリーズの開発』

SANYODENKI Technical Report No.40（2015）

柳原 一哉
2013 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

小澤 翔太
2014 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

庄山 祐平
2009 年入社

斉藤 博之
2015 年入社

パワーシステム事業部 設計第二部
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 設計第二部
無停電電源装置の機構設計に従事。

山岸 伸一郎1991 年入社

平栗 一也
2016 年入社

パワーシステム事業部 設計第二部
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 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

柏木 喜継1989 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

荻原 康彦
1991 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の機構設計に従事。

白鳥 直樹
1992 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

滝沢 秀徳
1997 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の機構設計に従事。

木村 博文
2007 年入社
パワーシステム事業部 設計第二部
無停電電源装置の開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201728

新製品紹介電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」の開発
藤巻 哲也

濱武

久保田 祐三小林 隆

Tetsuya Fujimaki

Takeshi Hama

Yuzo Kubota

Takashi Kobayashi

石田 誠

犬飼 将弘

内堀 真宏

Makoto Ishida

Masahiro Inukai

Masahiro Uchibori

1. まえがき

力に交流電力を給電できる。充電ユニットは，双方向コンバー
タ回路により蓄電池の充電と放電の制御をおこなう。入出力箱

東日本大震災以降，災害時の長時間停電に備え，バックアッは自立出力バイパス遮断器を備え，動力回路の切り替えをおこ

プ電源の設置を検討する自治体や民間企業の需要が増加していなう。系統を計測する電力トランスデューサの信号を入力し，る。その中でも，太陽電池とリチウムイオン蓄電池を組み合わ自動でピークカットの開始と停止をおこなう。

せた発電システムは，ピーク時の電力抑制，再生可能エネルギー

連系自立タイプは，パワーコンディショナユニットに搭載さを発電した場所で使用する地産地消，災害時に独立電源としてれる絶縁コンバータ回路とインバータ回路から，太陽電池の電使用できる利点など多岐にわたり注目されている。
リチウムイオン蓄電池などに対応した電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73K」が既に製品化さ力を系統および一般負荷に給電できる。また，系統の停電時には自立出力に交流電力を給電できる。入出力箱は自立出力バイ
パス遮断器を備え，動力回路の切り替えをおこなう。

れているが，今回「SANUPS P73K」の機能 ･ 性能を踏襲しつ
つ，市場のニーズにより多く応えることが可能な機能を搭載した「SANUPS P73L」を開発した。本稿ではその概要と特長を紹介する。

2.「SANUPS P73L」の概要と特長
2.1 10 〜 60kW のシステム構成「SANUPS P73L」は 10kW パワーコンディショナユニット，

10kW 充電ユニット，入出力箱の組み合わせで構成されており，
10kW パワーコンディショナユニットを最大 6 台まで積み上げるビルドアップタイプである。定格出力容量は 10 〜 60kW までの連系自立充電タイプと連系自立タイプをラインアップしている。

2.2 回路構成と基本動作

図１に「SANUPS P73L」
連系自立充電タイプと連系自立タイプの外観写真を示す。図 2 に連系自立充電タイプの基本回路構30kW 連系自立充電タイプ

30kW 連系自立タイプ

成，図 3 に連系自立タイプの基本回路構成を示す。
連系自立充電タイプは，パワーコンディショナユニットと充電ユニット，入出力箱から構成される。連系自立タイプは，パワーコンディショナユニットと入出力箱から構成される。パワーコンディショナユニットは，連系自立充電タイプのパワー
コンディショナユニットと共通化を図っている。
連系自立充電タイプは，パワーコンディショナユニットに搭載される絶縁コンバータ回路とインバータ回路から，太陽電池の電力と蓄電池の電力を一般負荷に給電することで，電力のピークカットにも対応できる。また，系統の停電時には自立出29

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

図 1 「SANUPS P73L」の外観写真

蓄電池

双方向
コンバータ
回路

自立出力

一般負荷

絶縁 双方向
インバータ
コンバータ
コンバータ
回路
回路
回路

蓄電池

制御回路・連系保護回路
絶縁インバータ
パワーコンディショナユニッ
ト
（n）
コンバータ
回路
回路
制御回路・連系保護回路
双方向
コンバータ
パワーコンディショナユニッ
（n）
回路 ト

停電時
商用電力
使用負荷

連系出力

一般負荷

「SANUPS P73L」連 系 自 立 充 電 タ イ プ で は，
「SANUPS

電力トランス
デューサ

P73K」と同様に蓄電池入力に双方向コンバータを搭載した。こ操作・表示回路

商用電力
連系出力
電力トランス
デューサ

操作・表示回路

制御回路・連系保護回路

図版の文字

Condens

制御が不可能となる。しかし，「SANUPSとなるため，MPPT
図版の文字
123

P73L」では新規開発の制御方式により，蓄電池への充放電中や充電ユニット（1）
絶縁
インバータ
パワーコンディショナユニッ
ト1
コンバータ
回路
回路

なる。

コンディショナでは，太陽電池の動作点が蓄電池の端子電圧
英語版用

絶縁 双方向
インバータ
コンバータ
コンバータ
回路
回路
回路
制御回路・連系保護回路の双方向コンバータにより，太陽電池の電圧と蓄電池の電圧を合わせる必要がないため，システム全体のコスト低減が可能に
また，太陽電池と蓄電池が直接接続される回路方式のパワー
123

充電ユニット（1）蓄電池

2.5 双方向コンバータの効果

自立出力

バイパス回路充電ユニット（n）
太陽電池

電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」の開発

バイパス回路充電ユニット
（n）
蓄電池
太陽電池

停電時
使用負荷

操作・表示回路

英語版用

入出力箱

自立運転中でも，最大出力追従制御により太陽電池の最大電力
Condensを出力するこができるため，大幅な発電量アップが期待できる。
操作・表示回路

入出力箱

2.6 自立運転モードへの切り替え機能

パワーコンディショナユニット1

自立運転モードへの切り替えについて，「SANUPS P73L」では手動操作による切り替え機能に加えて，自動切り替え機能お図 2 連系自立充電タイプ基本回路構成

自立出力

よび，遠隔操作による切り替え機能を搭載している。
停電時
使用負荷

自動切り替え機能および，遠隔操作による切り替え機能を搭載することで，より柔軟にシステム導入の提案ができる。

一般負荷
バイパス回路
太陽電池

絶縁
コンバータ
回路

インバータ
回路

自立出力

停電時
商用電力
使用負荷

連系出力

一般負荷

バイパス回路
太陽電池

制御回路・連系保護回路
絶縁インバータ
パワーコンディショナユニッ
ト
（ n）
コンバータ
回路
回路
制御回路・連系保護回路

操作・表示回路

3.「SANUPS P73L」の運転モード「SANUPS P73L」
は，連系運転モード，ピークカット運転モー

商用電力
連系出力

ド，充電運転モード，自立運転モードの 4 つの運転モードを有している。以下に，各運転モードの運転動作について説明する。

操作・表示回路

パワーコンディショナユニット（ n）

3.1 連系運転モード

図 4 に連系運転モード時の電力の流れを示す。連系運転モー

絶縁
コンバータ
回路

ドは，以下の条件をすべて満たした場合に成立する。

インバータ
回路

制御回路・連系保護回路
絶縁インバータ
パワーコンディショナユニッ
ト1
コンバータ
回路
回路
制御回路・連系保護回路• スケジュール設定により連系運転モードとなったとき
操作・表示回路

入出力箱• 太陽電池の電力が一定以上ある• 系統が正常である

操作・表示回路

入出力箱

図 3 連系自立タイプ基本回路構成

パワーコンディショナユニット1

連系運転モード時，太陽電池の直流電力を交流電力に変換し，系統と連系するために電圧調整および同期調整をおこない，交流電力を系統へ供給する。さらに，パワーコンディショナは

2.3 自立出力の並列化

MPPT 制御をおこない，太陽電池の電力に応じた交流電力を系あるが，今回の開発品である「SANUPS P73L」は，自立出力部

力以上の場合には，系統へ余った電力を逆潮流する。

既設計品「SANUPS P73K」の自立出力容量は最大 10kVA での回路構成を見直し，自立出力の並列化をおこなうことにより，最大 60kVA の電力を供給できるようにした。10kVA を超える統へ供給する。このとき，太陽電池の電力が一般負荷の消費電
また，商用電力はバイパス回路を経由して停電時使用負荷にも供給される。

自立出力容量を求めるシステムのニーズに対して，「SANUPS

P73L」ではより柔軟に提案ができる。

太陽電池

P73L

2.4 太陽電池入力の 1 回路接続

停電時
使用負荷
商用電力

既設計品「SANUPS P73K」の太陽電池入力の仕様は，10kW毎の多回路接続としていた。多回路接続の場合，10kW 毎に太陽電池入力の配線を個別に入出力箱の端子台へ接続するため，

一般負荷「SANUPS
配線本数が増え，施工が複雑になる短所もあった。

P73L」では配線施工が容易な太陽電池入力の 1 回路接続を仕様

電力トランス
デューサ

蓄電池

図 4 連系運転モードへ追加し，ラインアップを拡充した。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017
太陽電池

P73L

30

商用電力

一般負荷

電力トランス
デューサ

蓄電池

3.2 ピークカット運転モード

3.4 自立運転モード

クカット運転モードは，以下の条件をすべて満たした場合に成ドは，以下の条件をすべて満たした場合に成立する。

図 5 にピークカット運転モード時の電力の流れを示す。ピー

図 7 に自立運転モード時の電力の流れを示す。自立運転モー• 手動切り替え，自動切り替えまたは遠隔操作による切り替立する。
• スケジュール設定によりピークカット運転モードとなったとき• 系統が正常である•太陽電池系統からの受電電力があらかじめ設定された値以上である
P73L
停電時• 蓄電池の残容量が設定値以上である
使用負荷

えで自立運転モードとなったとき
太陽電池
P73L

停電時
• 蓄電池の残容量が設定値以上あるとき
使用負荷

自立運転モード時，太陽電池と蓄電池の直流電力を，交流電力
商用電力に変換するとともに，電圧調整および波形整形をおこなって，定ピークカット運転モード時，太陽電池と蓄電池の直流電力を

周波定電圧正弦波の交流電力を停電時使用負荷へ供給する。こ

交流電力に変換し，系統と連系するために電圧調整および同期

電力トランスのとき，日射がないときでも蓄電池の電力を停電時使用負荷へ
一般負荷調整をおこない，交流電力を一般負荷へ供給する。これにより，給電する。一方，太陽電池の発電が停電時使用負荷へ供給され受電電力の増加を抑制する。

連系運転
蓄電池
る電力より大きい場合，その余剰分を蓄電池へ充電する。

商用電力

一般負荷

電力トランス
デューサ

また，商用電力はバイパス回路を経由して停電時使用負荷にデューサ

また，長時間の停電により自立運転が継続した場合，蓄電池の電力低下により直流電圧が一定値以下になると，パワーコン

蓄電池も供給される。

このとき，系統からの受電電力があらかじめ設定された受電

ディショナは蓄電池保護のため自立運転を停止する。

電力値以下となった場合，パワーコンディショナは蓄電池の放電を停止する。
太陽電池
太陽電池

太陽電池

P73L

停電時
使用負荷
停電時
使用負荷

P73L

P73L

商用電力
商用電力
商用電力

一般負荷
一般負荷
蓄電池

停電時
使用負荷

電力トランス
デューサ
電力トランスデューサ

英語版用Condens
一般負荷
連系運転
ピークカット運転
蓄電池

英語版用

電力トランス
デューサ

Times Ten

図 7 自立運転モード

蓄電池

図 5 ピークカット運転モード

3.5 各運転モードの切り替え

図 8 に連系運転モード，ピークカット運転モード，充電運転

太陽電池
P73L
充電運転モード
3.3

モード，自立運転モードの各運転モードの切り替えを示す。

停電時
図
6 に充電運転モード時の電力の流れを示す。
充電運転モー
太陽電池
P73L
使用負荷
停電時
ドは，以下の条件をすべて満たした場合に成立する。
使用負荷
商用電力
• スケジュール設定により充電運転モードとなったとき
商用電力• 系統が正常である
電力トランス
充電運転モード時，商用電力を直流電力に変換し，
スケジュー
一般負荷
デューサ
電力トランス
ル機能で設定された電力で蓄電池を充電する。
太陽電池電力は
一般負荷
デューサ
蓄電池
商用からの充電電力を補完し，太陽電池電力が充電電力より大スケジュール設定により，自動で連系運転モード，ピークカット運転モード，充電運転モードの切り替えをおこなう。
英語版用

自立運転モードの自動切り替え機能は，系統の停電を検出しCondensて自動で運転モードを自立運転モードに切り替える。
遠隔操作
英語版用
ピークカット運転

される自立運転指令により，運転モードを自立運転モードに切
充電運転
り替える。
手動操作による切り替え機能と自動切り替え機能は，パワー

蓄電池
きいときは，
系統へ電力を供給する。

また，商用電力はバイパス回路を経由して停電時使用負荷にコンディショナユニットの設定により機能の選択ができる。遠隔操作による切り替え機能は，手動操作による切り替え設定時も供給される。

に有効となる機能である。
太陽電池

P73L

太陽電池

P73L

停電時
使用負荷
停電時
使用負荷

商用電力
商用電力

一般負荷
一般負荷
蓄電池
蓄電池

31

電力トランス
デューサ
電力トランスデューサ

図 6 充電運転モード

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017
太陽電池

Times Ten

による自立運転モードへの切り替え機能は，外部接点から入力

P73L

自立運転
充電運転

電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」の開発■ 連系モード■ ピークカットモード

太陽電池

太陽電池

停電時
使用負荷

停電時
使用負荷
商用電力

商用電力

一般負荷

電力トランスデューサ

一般負荷

電力トランス
デューサ

蓄電池

蓄電池

図版

123

英語

■ 充電モードCond■ 自立モード

英語

Time

太陽電池

太陽電池

停電時
使用負荷

停電時
使用負荷

商用電力

商用電力

一般負荷

電力トランス
デューサ

蓄電池

一般負荷

電力トランス
デューサ

蓄電池
スケジュール設定

手動切り替え，自動切り替えまたは遠隔操作での切り替え

図 8 各運転モードの切り替え

4. 仕様
表 1 に電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」連系自立充電タイプの電気的仕様と，図 9 に外形寸法を示す。
また，表 2 に電力ピークカット機能付きパワーコンディショ
ナ「SANUPS P73L」連系自立タイプの電気的仕様と，図 10 に外形寸法を示す。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201732

表 1 「SANUPS P73L」連系自立充電タイプの電気的仕様
項目

型名

定格出力容量P73L103P
10kW

主回路方式

自励式電圧型

スイッチング方式
絶縁方式

P73L203P
20kW

P73L303P
30kW

P73L403P
40kW

P73L503P
50kW

P73L603P
60kW

高周波 PWM

太陽電池入力

高周波絶縁方式

蓄電池入力

非絶縁方式

冷却方式

強制空冷
定格電圧

DC400V
DC570V
太陽電池入力
入力運転電圧範囲
DC150 〜 570V（定格出力範囲 DC250 〜 540V）
最大出力追従制御範囲 DC190 〜 540V
変動範囲
DC200 〜 400V
蓄電池入出力 最大充放電電力※
10kW × 1 回路
10kW × 2 回路
10kW × 3 回路
10kW × 4 回路
10kW × 5 回路
10kW × 6 回路
充電電圧
出荷時設定：DC296V 調整範囲：DC200 〜 400V（1V 刻み）（定格範囲：DC250 〜 400V）
定格電圧
AC202V
定格出力電流AC28.6A
AC57.2A
AC85.7A
AC114.3A
AC142.9A
AC171.5A
定格周波数50Hz/60Hz
連系出力
相数・線数
三相 3 線出力電流ひずみ率
総合電流 5% 以下，各次調波 3% 以下
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）
10kVA
20kVA
30kVA
40kVA
50kVA
60kVA
定格出力
（負荷力率 1.0） （負荷力率 1.0） （負荷力率 1.0） （負荷力率 1.0） （負荷力率 1.0） （負荷力率 1.0）
相数・線数
三相 3 線（オプションのスコットトランス盤を使用すると単相出力に変換することができます。）
定格電圧AC202V
電圧精度
定格電圧± 8%自立出力
定格周波数50Hz/60Hz
周波数精度
定格周波数±
0.1Hz 以内
奥行き：650
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%（連系運転モード，JIS C 8961 に基づく効率測定方法）
連系保護
過電圧（OVR），不足電圧（UVR），周波数上昇（OFR），周波数低下（UFR），
能動的方式

1300

1300

塗装色

650

650

125

− 10 〜＋ 40˚C
650
650
30 〜 90% 以下（結露しないこと）
20 kW
30 kW
1000m 以下

125

RS-485
周囲温度
650
相対湿度
10 kW
標高

125

125

電圧位相跳躍検出
無効電力変動方式

通信方法
使用環境

1000

受動的方式

125

単独運転検出

1000

700
400
300

最大許容入力電圧

650

40 kW

650

50 / 60 kW

マンセル 5Y7/1（半ツヤ）

発生熱量

1100W
2200W
−
4 20mA
190kg
290kg

受電電力計測機能

3300W

4400W

5500W

6600W

390kg

580kg

705kg

780kg

あり

質量
※最大電流 DC40A

1550

1250

650

650

650

10 kW

20 kW

30 kW

125

125

125

125

125

400

950
300

1250

1550

250

奥行き：650

650

650
40 kW

図 9 「SANUPS P73L」連系自立充電タイプの外形寸法

33

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

650

650
50 / 60 kW

電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」の開発

表 2 「SANUPS P73L」連系自立タイプの電気的仕様
項目

型名

定格出力容量P73L103S
10kW

主回路方式

自励式電圧型

P73L203S
20kW

スイッチング方式

高周波 PWM

絶縁方式

高周波絶縁方式

太陽電池入力冷却方式

P73L303S
30kW

P73L403S
40kW

P73L503S
50kW

P73L603S
60kW

強制空冷
定格電圧

太陽電池入力

連系出力

自立出力

効率
連系保護
単独運転検出DC400V
DC570V
入力運転電圧範囲
DC150 〜 570V（定格出力範囲 DC250 〜 540V）
最大出力追従制御範囲 DC190 〜 540V
定格電圧AC202V
定格出力電流AC28.6A
AC57.2A
AC85.7A
AC114.3A
AC142.9A
AC171.5A
定格周波数50Hz/60Hz
相数・線数
三相 3 線出力電流ひずみ率
総合電流 5% 以下，各次調波 3% 以下
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）
10kVA
20kVA
30kVA
40kVA
50kVA
60kVA
定格出力
（負荷力率 1.0） （負荷力率 1.0）※ （負荷力率 1.0）※ （負荷力率 1.0）※ （負荷力率 1.0）※ （負荷力率 1.0）※
相数・線数
三相 3 線（オプションのスコットトランス盤を使用すると単相出力に変換することができます。）
定格電圧AC202V
電圧精度
定格電圧± 8%定格周波数50Hz/60Hz
周波数精度
定格周波数± 0.1Hz 以内
出力電圧ひずみ率
線形負荷 5% 以下
過負荷耐量
100% 連続
93%（連系運転モード，JIS C 8961 に基づく効率測定方法），不足電圧（UVR），周波数上昇（OFR），周波数低下（UFR），
過電圧（OVR）
最大許容入力電圧

受動的方式

電圧位相跳躍検出

能動的方式

無効電力変動方式

周囲温度− 25 〜＋ 60˚C（40˚C を超える場合は出力制限にて運転）

相対湿度

通信方法
使用環境

RS-485

発生熱量

30 〜 90% 以下（結露しないこと）
2000m 以下
マンセル 5Y7/1（半ツヤ）
760W
1520W

受電電力計測機能

なし

質量

145kg

標高
塗装色

220kg

2280W

3040W

3800W

4560W

295kg

440kg

540kg

590kg

※自立出力 10kVA のタイプもあります。

10 kW

20 kW

30 kW

1300
650

650
40 kW

125

650

125

650

1000

1300
125

1000
650

125

125

700
400
300

奥行き：650650

650

50 / 60 kW

図 10 「SANUPS P73L」連系自立タイプの外形寸法

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201734

電力ピークカット機能付きパワーコンディショナ「SANUPS P73L」の開発

5. むすび以 上，電 力 ピ ー ク カ ッ ト 機 能 付 き パ ワ ー コ ン デ ィ シ ョ ナ「SANUPS P73L」について，概要と特長を紹介した。

藤巻 哲也
2011 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

本装置は，ピーク電力の低減による電力設備稼働率の向上に加え，自然エネルギーの有効活用による環境保全や，災害時の非常電源などの分野に寄与できる。また，既設計品に機能追加をすることで，最適なシステム構築ができ，より広い市場へ導入できるパワーコンディショナとして期待される。今後も，これら

濵武
1986 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

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の提供と，低炭素社会の実現に貢献する所存である。
なお，今回の開発，製品化にあたり，多くの関係者から協力と助言を得られたことに感謝する次第である。

久保田 祐三1983 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの機構設計に従事。

小林 隆
1995 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

石田 誠2006 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

犬飼 将弘
2009 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

内堀 真宏
2013 年入社
パワーシステム事業部 設計第一部
太陽光発電システムの開発，設計に従事。

35

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

特集：新たな分野に価値を提供する技術

新たな分野に価値を提供する
サーボシステム製品
三澤 康司

荒川 宣男

村田 佳幸

水口 政雄

荘司 祐大

Yasushi Misawa

Nobuo Arakawa

Yoshiyuki Murata

Masao Mizuguchi

Yoshihiro Shoji

1. まえがき
将来の少子高齢化による労働人口減少や社会保障費増大の解決策として，「サービスロボット」の研究・開発が進んでいる。
「サービスロボット」は，医療，警護，介護・福祉，接客・案内な（1）高出力化
鉄心形状とマグネットを最適化し，当社従来品と比較して，瞬時最大ストールトルクは 17% 向上した。装置の小型化と高負荷駆動に対応できる。
（2）低損失化ど，さまざまな用途への展開が期待されている。これらの分野に

空芯で巻線し，それを円弧形状に機械的に曲げたものを使用されるサーボシステム製品には，小型軽量，省配線に加え，コアに挿入する高占積率巻線技術を適用することで銅損を低電源電圧化，省電力化やシステムの多軸化などが必要である。

大幅に低減し，低損失化を実現した。損失は，当社従来品とまた，複数軸を高速かつリアルタイムに制御できるフィールド

比較して 34% 低減した。損失低減はモータ温度上昇の低減

バスへの対応や，これらを一括で制御するための上位システムも必要である。
このような分野に活用できる製品およびシステムを紹介する。

に寄与するので，装置の熱対策の負担を軽減できる。
（3）軽量化
フレーム断面を丸形状とし，磁路に寄与しないフレームの角部を無くすことで軽量化を達成している。モータ質量

2. サービスロボットに適したサーボシステム
製品

2.1 DC48V 小径 20 角 AC サーボモータ

小型軽量，かつ高出力なサーボモータを構成するためには，そは，従来品と比較して，8.5% 軽量化した。モータの軽量化
は，装置の軽量化にも貢献できる。
本製品は，DC48V 対応，小型・軽量，高出力，低発熱，省電力の特長から，移動可能なサービスロボットにも適用できる。

の形状は必然的に細長い小径円筒型，または薄い円盤状の偏平型の構造になる。小径円筒型は，一般的なサーボモータと同じ構造で構成されるので，基本設計が簡単である反面，少ないスペースに鉄心，巻線，マグネットを配置しなければならず，高出力化と低損失化に工夫が必要である。偏平型は，トルク作用面積を大きく設計できるので，高出力化しやすい反面，モータの磁気回路が複雑化するため，鉄心や軸受けなど構成部品の構造を工夫する必要がある。両者，特長に長短あるが，本稿では高出力化，低損失化と軽量化を達成した小径円筒型サーボモータ，「 SANMOTION

R」シリーズ 20 角 AC サーボモータを紹介する。
図 1 に，小径 20 角 AC サーボモータの外観を，表１には主要諸元を示す。本製品は，高出力，低損失，軽量化を達成するために，最適化支援ツールと電磁界シミュレーションを連成解析するこ

図 1 小径 20 角 AC サーボモータの外観とで，モータ特性を向上することと軽量化などの相反する問題を解決した。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201736

表 1 小径 20 角 AC サーボモータの主要諸元
型番

R2GA02D20F

R2GA02D30F

フランジサイズ

20 角

20 角

入力電源

DC48V

DC48V

定格出力

20W

30W

定格回転速度-1

3,000min3,000min-1

最高回転速度

6,000min-1

6,000min-1

定格トルク0.064N･m

0.095N･m

連続ストールトルク

0.064N･m

0.095N･m

瞬時最大ストールトルク

0.23N･m

0.38N･m

モータ質量0.14kg0.18kg

エンコーダ（標準）

MA018

MA018

エンコーダ分解能

13bit

13bit

パルス入力 単軸
適用サーボアンプ
型番

図 2 4 軸一体型サーボアンプの外観

RF2G21A0A00
EtherCAT 単軸
RS2K04A2HL5 / RS2K04A2HA5EtherCAT 多軸
RF2J24A0HL5 / RF2K24A0HL5

表 2 4 軸一体型サーボアンプの主要諸元
型番
質量2.2 DC24V/48V EtherCAT インタフェース搭載
4 軸一体型サーボアンプ

EtherCAT インタフェースを備えた 4 軸一体型サーボアンプを紹介する。
図 2 に 4 軸一体型サーボアンプの外観を，表 2 には主要諸元を示す。本製品の入力電源は，DC24V または DC48V とし，バッ

サイズ

基
本
仕
様

テリ電源による駆動を可能にすることで，移動可能なサービス

入力
電源

RF2J24A
0.75kgRF2K24A
0.8kg

200H × 50W × 130D mm
制御電源
主回路
電源

適用モータ

DC24V ± 10%
DC48V ± 10%
または DC24V ± 10%
□
20mm
□
20mm
□
40mm
□
40mm
□
60mm
（20W 〜 30W）
（20W 〜 200W）

1 軸出力制限30W 以下200W 以下

た回生電力を他のモータの電力として利用でき，省エネルギー

4 軸トータル出力

120W 以下

300W 以下化を図ることができる。

上位インタフェース

EtherCAT

アシスト機能位置アシスト，トルクアシスト

汎用 I/O

入力 8 点（4 軸共通）
出力 8 点（2 点 / 軸）ロボットに適用できる。また，電源回路の共用化により，発生し構造は，多軸構成とし，単軸サーボアンプ 4 台に対して，体積60%，質量 40% まで小型・軽量化を実現した。さらに，電源回路，汎用 I/O 回路の共用化や上位通信のディジーチェーン接続
回路の内蔵により，電源ケーブルや I/O，通信ケーブルの配線数を大幅に削減し，設置スペースの省スペース化にも貢献できる。
また，放熱フィンや冷却ファン（RF2K24A のみ）を内蔵し発熱

機
能

安全機能
安全レベル

最短通信周期 125µs

安全トルク遮断（STO）

SIL3/IEC61508
SILCL3/IEC62061
PL e/ISO13849-1を抑制したため，装置の熱対策の負担を軽減できる。
安全面では，「安全トルク遮断（STO）」機能を標準搭載した。

4 軸を一括制御できる安全回路の構築により，単軸アンプと同じ
2 入力，1 出力の構成で高い安全レベル（SIL3/IEC61508，PL e/
ISO13849-1）の認証を取得したため，医療・福祉など高い安全性能が要求される分野への適用も可能である。
上位コントローラとサーボアンプ間のフィールドバスには，

2.3 DC24V/48V EtherCAT インタフェース搭載
4 軸一体型 PB ドライバ

EtherCAT インタフェースを備えた 4 軸一体型のクローズド

ループステッピングシステムを紹介する。
当社は，SANMOTION Model No.PB というシリーズで，脱調のリスクがないクローズドループステッピングシステムを当社で従来から採用している EtherCAT を搭載した。通信速度

販売している。複雑な調整が不要で，ロボット周辺の補助軸な

100Mbps，最短通信周期 125µs の高速通信により，高リアルタ

どに適したシステムである。

イム性と高精度同期を実現した。さらに，位置アシスト機能で

図 3 にクローズドループステッピングモータと 4 軸一体型 PB

は，2 軸間における相互の位置フィードバックを補償できるよ

ドライバの外観を，表 3 には主要諸元を示す。4 軸一体型による

うにし，さらなる同期精度の向上を図ることができる。

小型・省配線のメリットはサーボアンプの項で述べたとおりである。また，入力電源の仕様は 4 軸一体型サーボアンプと同様，

DC24V または DC48V とし，バッテリ電源による駆動を可能に

37

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

新たな分野に価値を提供するサーボシステム製品

表 3 4 軸一体型 PB ドライバの主要諸元した。また，使用する電源コネクタとピン配置はサーボアンプと共通であり，同じハーネスを使用できる。

型番

従来，ステッピングモータにエンコーダを取り付ける目的は

質量

脱調の監視であったため，高い分解能よりも低コストで実現すサイズ

ることに重点を置いていたが，現在はなめらかな制御をおこな

入力
電源うため，16,000P/R の高分解能インクリメンタルエンコーダを標準組み合わせとしている。さらに，本製品はバッテリレスア
ブソリュートエンコーダ HA035 にも対応している。HA035 は多回転情報を保持するためのバッテリ電源を必要とせず，メンテナンス性の向上と環境負荷の低減に優れている。HA035 を

基
本
仕
様

使用した場合，リミットセンサや原点センサの配線と原点復帰動作が不要になり，短時間でのシステム立ち上げという新たな160H × 60W × 95D mm
制御電源
主回路
電源

ループ制御の 2 種類から選択できる。前者は省エネルギーでな
めらかな動作を特長としており，必要以上のトルクや騒音，発熱を出さないことから，医療や介護などの人と協調して動作する用途に適している。また，一定の力で押し付ける動作ができ，空機
能DC24V ± 10%
DC48V ± 10%
または DC24V ± 10%
28mm
42mm
□
60mm
□

適用モータ

□

適用エンコーダ

16000P/R インクリメンタルエンコーダ
または
アブソリュートエンコーダ（□ 28mm は 2000P/R インクリメンタル
エンコーダのみ対応 )上位
インタフェース

EtherCAT

価値を提供できる。
制御方式は，クローズドループ制御と偏差レスクローズド

PB4D003E440
0.7kg

制御方式
汎用 I/O

最短通信周期 250µs
クローズドループ制御，
偏差レスクローズドループ制御
入力 16 点（4 点 / 軸）
出力 12 点（3 点 / 軸）

圧アクチュエータから置き換えることで，システムの簡素化に貢献できる。一方，後者の偏差レスクローズドループ制御は，位置指令に対する遅れが少なく，複数軸での軌跡制御や，同期動作が必要な用途に向いている。最短通信周期 250µs の高速通信により位置指令を更新し，ステッピングモータにおける同期モー2.4 DC24V 高速処理コントローラ「SANMOTION C」「SANMOTION C」は，サーボモータ駆動の各種産業機械をタの特長を最大限に利用することで，高速かつ精密な動作を容制御するモーションコントローラである。モーション用ネット

易に実現できる。

ワークを介してサーボアンプやドライバを制御し，サーボモー
タやクローズドループステッピングモータの位置，速度，トルク制御をおこなうことができる。さらに，ロボットのさまざまな機構に対応したキネマティクスを搭載しており，ロボットコン
トロールの機能も併せ持つことにより，簡単にお客さまにてロボットを構築できる。
装置の駆動品質を向上するために，サーボアンプへの指令更新周期を高速化することで装置をなめらかに制御し，制御可能なモータ軸数を拡張することで，複数のロボットを複雑に駆動ができる製品を用意した。また，電源は DC24V 入力として，
バッテリ駆動も可能とし，移動可能なサービスロボットにも適用できる。さらに，モーションネットワークにオープンネット
ワーク EtherCAT を採用しているため，EtherCAT 対応のサー
ボアンプやステッピングドライバなどを混在して駆動でき，最適なサーボシステムを選択して使用することができる。
図 4 に「SANMOTION C」の外観を示し，以下に本製品の特図 3 クローズドループステッピングモータと4 軸一体型 PB ドライバの外観

長を紹介する。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201738

表 5 ロボット制御機能
最大 9 軸制御軸数（ロボット 1 台あたり） （6 軸多関節ロボット＋付加軸 3 軸）
指令更新周期

2 〜 8ms

制御方式

PTP，3 次元直線，3 次元円弧

教示方式

リモートティーチング，数値入力

制御単位

任意（pulse, mm, inch, degree）

プログラミング言語

オリジナルロボット言語

対応ロボット直交ロボット，水平多関節ロボット，
垂直多関節ロボット，
パラレルリンクロボットなど

図 4 高速処理コントローラ「SANMOTION C」の外観（1）制御機能「SANMOTION C」は，PLC/ モーション制御機能とロボッ（4）処理性能

ト制御機能を併せ持ったコントローラである。モーション制御

制御機械や多軸ロボットなどの複数の周辺制御機器を 1 台とロボット制御では，制御方式やプログラミング方法に違いがのコントローラで高速・高精度に制御できるので，装置の小型あるため，「SANMOTION C」では用途に応じてランタイム化や素早い動作が実現できる。また，位置制御時の軌跡精度やファームウェアや統合開発ツールソフトウェアを選択すること

カムなどの同期制御の精度も良く，きめ細かく，なめらかな装で両機能に対応する。

置の動作が実現できる。高速処理性能の具体例として，当社製

EtherCAT インタフェース搭載サーボアンプを接続したときの（2）モーション制御

制御性能を表 6 に示す。

規格化された各種 MFB（モーション・ファンクション・ブロッ

・命令処理時間 ：基本命令（浮動小数点加算命令）の処理時間は，最小 11ns。

ク）を使うことにより，誰でも容易にモーション制御プログラムを記述することができる。モーション制御機能を表 4 に示す。

・最大制御軸数 ：最大 64 軸の制御が可能。
・複数台のロボット制御：6 軸多関節ロボットの場合，最大 2 台

表 4 モーション制御機能
制御軸数

最大 64 軸指令更新周期

1 〜 8ms

制御方式

位置制御（PTP），速度制御，トルク制御

加減速方式

自動台形加減速，S 字加減速

制御単位

任意（pulse, mm, inch, degree）

最大指令値
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− 2147483648 〜 2147483647（32 ビット符号付き）
IEC61131-3 に準拠（IL，ST，LD，FBD，SFC，CFC）
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，電子ギア（3）ロボット制御
さまざまな機構のキネマティクスを搭載しており，オリジナ
ルロボット言語を用いてロボットの姿勢や TCP（ツールセン
ターポイント）の位置制御をおこなうことができる。ロボット制
御機能を表 5 に示す。

39

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017の駆動が可能。
表 6 当社製 EtherCAT インタフェース搭載
サーボアンプを接続したときの制御性能
指令更新
周期

制御性能
基本命令処理時間
最大制御軸数

ロボット制御台数（6 軸多関節ロボットの場合）

製品型番

SMC263X

SMC265X

−

18ns

11ns

4ms

64 軸

64 軸

2ms

32 軸

64 軸

1ms

16 軸

32 軸

8ms

2台

2台

4ms

1台

2台

2ms

−

1台

新たな分野に価値を提供するサーボシステム製品

3. むすび
本稿では，研究開発が進んでいる「サービスロボット」に価値を提供するサーボシステム製品として，DC48V 小径 20 角 AC

三澤 康司
1999 年入社
サーボシステム事業部 設計第一部
サーボモータの開発，設計に従事。

サーボモータ，DC24V/48V EtherCAT インタフェース搭載 4
軸一体型サーボアンプ，および 4 軸一体型 PB ドライバ，さらに

DC24V 高速処理コントローラ「SANMOTION C」を紹介した。
これらの製品は，小型軽量，省配線，省電力，システムの多荒川 宣男
1982 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
コントローラの開発，設計に従事。

軸化対応などの特長を有するとともに，サーボモータから上位
コントローラまでバッテリで駆動できる電源電圧で統一され，「サービスロボット」に適した製品群である。このような同一コンセプトのサーボシステム製品は，お客さまの装置開発，システ
ム開発に新たな価値を創造できるとともに，高品質な製品開発

村田 佳幸
1995 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

に貢献できると考える。
水口 政雄
1998 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
ステッピングドライバの開発，設計に従事。

荘司 祐大
2006 年入社
サーボシステム事業部 設計第一部
エンコーダの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201740

新製品紹介「SANMOTION R 3E Model」
EtherCAT 通信サーボアンプの開発
小菅 泰幸

伊藤 直弘

林 哲也

春日 規明

宮澤秀生

Hiroyuki Kosuge

Naohiro Ito

Tetsuya Hayashi

Noriaki Kasuga

Hideo Miyazawa

岡部 祐輝

石﨑 圭介

染宮 政直

中沢 周平

町田 晃一

Yuki Okabe

Keisuke Ishizaki

Masanao Somemiya

Shuhei Nakazawa

Koichi Machida

1. まえがき→ 高

近年，半導体製造装置，工作機械，産業用ロボット，および一般産業機械などの業界において，産業用 Ethernet の採用が急速

本開発品

単軸

62.5μs / 62.5μs/ 2,200Hzに進んでおり，市場シェアが拡大している。インダストリ 4.0 やが予想される。

2012

R ADVANCED
Type-H AC入力性能

IoT 化の流れが追い風となり，今後ますます世界規模の広がり

単軸

まざまなお客さまにご使用いただいている。2014 年には，基本性能を進化させ，お客さまの使いやすさを追求した AC サーボ
アンプ「SANMOTION R 3E Model」をリリースし，2017 年には，使いやすさと拡張性をさらに向上させて「SANMOTION

R 3E Model」EtherCAT 通信サーボアンプを開発した。

2014

R ADVANCED
DC入力
多軸

125μs / 125μs / 1,200Hz

当社は，2009 年に EtherCAT 通信を搭載した AC サーボアン
プ「SANMOTION R ADVANCED Model」を製品化し，さ

2017
R 3E
AC入力

最小通信周期 / 制御周期 / 速度ループ応答

2009

R ADVANCED
Type-K AC入力
単軸

500μs / 125μs / 1,200Hz

2010

2012

2014

2017

【年】

図 1 EtherCAT 通信サーボアンプの変遷と本開発品の位置づけ

本稿では，「SANMOTION R 3E Model」シリーズに新たにラインアップした EtherCAT 通信サーボアンプについて概要と主要な性能・機能を紹介する。

2.2 外観・外形

図 2 に代表機種として AC200V 入力／アンプ容量 10A の外観を示す。左から標準機種，安全機能搭載機種（Safety）である。

2. 製品概要

また図 3 には同じく代表機種として AC200V 入力／ 10A ／標

2.1 本開発品の位置づけ

ア様およびアンプ容量において「SANMOTION R 3E Model」

これまでの当社 EtherCAT 通信サーボアンプの変遷を図 1 に

準機種の外形図を示す。なお，外形寸法はすべての入力電源仕ナログ／パルス列入力アンプと同じである。

示す。2009 年に「SANMOTION R ADVANCED MODEL」

EtherCAT 通信サーボアンプを開発して以来，2012 年に最短通信周期 125μs を実現した高速通信タイプ，2014 年には低電圧
入力多軸タイプをリリースし，ラインアップの拡充および通信性能の向上を図ってきた。そして，本開発品は「SANMOTION

R 3E Model」シリーズとして，通信とサーボ制御の基本性能を向上させた製品である。

標準機種

安全機能搭載機種（Safety）

図 2 開発品の外観（AC200V/10A 品）

41

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

「SANMOTION R 3E Model」EtherCAT 通信サーボアンプの開発

表 1 主要諸元

AC200V

電源電圧
AC100V
範囲

AC100V
AC400V

25A, 50A, 100A

AC200V

適用モータ

SANMOTION R シリーズ

適用エンコーダ・アブソリュートエンコーダ（バッテリバックアップ，バッテリレス）
・省配線パルスエンコーダ
・EnDat2.2 エンコーダ※ 1

図 3 外形図（AC200V/10A 品）

2.3 主要諸元

アンプ本体

安全
機能

表 1 に， 今 回 開 発 し た「SANMOTION R 3E Model」
入力電源仕様およびアンプ容量は，AC200V タイプ 9 機種，

AC100V タイプ 3 機種，および AC400V タイプ 3 機種の各容量
機能

サーボモータは，「SANMOTION R」シリーズのロータリ
モータを中心に，リニアモータやダイレクトドライブモータが駆動できる。

機械振動
共振抑制

・FF 制振制御（2 段）・軌跡制御用制振制御
・適応ノッチフィルタ

サーボ調整

・オートチューニング応答性 40 段階
・サーボ調整支援機能

立上げ，
監視，診断

・仮想モータ運転・エンコーダ・アンプ温度モニタ
・消費電力モニタ
・ドライブレコーダ

UL/cULUL61800-5-1

エンコーダは，当社のバッテリレスタイプとバッテリバック
アップタイプのアブソリュートエンコーダ，省配線パルスエン

低電圧指令 EN61800-5-1

コーダが適用可能である。また，リニアモータシステムやフル
クローズドループ制御システム用として，EnDat2.2 対応エンコーダ（HEIDENHAIN 社製）も組み合わせできる。
表 2 に，通信仕様・機能を示す。EtherCAT 通信の基本機能
は従来機種との互換性を維持しながら，最小通信周期の短縮と，プロセスデータに割り付け可能な転送データ量の拡大に
より通信の基本性能を高めた。さらに，指令の入力単位を従来

STO（安全トルク遮断）

機能安全
STO, SS1, SS2, SLS, SOS, SSM, SBC
モジュール
・デュアル位置フィードバック制御
制御機能
・タンデム運転制御

EtherCAT 通信サーボアンプの主要諸元を示す。

をラインアップした。

AC100 〜 120V
AC380 〜 480V
10A, 20A, 30A, 50A, 75A, 100A,
150A, 300A, 600A
10A, 20A, 30A

AC400V

アンプ
出力
容量AC200 〜 240V

適合
法規制

EMC 指令EN61800-3，EN61326-3-1

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

KC マークKN61000-6-2, KN61000-6-4※ 1 安全機能搭載機種（Safety）は，非適用です。

のエンコーダパルス単位だけでなく直動系・回転系単位での入力を可能とするユーザスケール選択機能を搭載した。また，

EtherCAT 通信の相互接続性の基準となるコンフォーマンステ
ストは，最新の「認証テストバージョン Ver2.0」をパスしている。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201742

表 2 通信仕様・機能
インタフェース

EtherCAT

デバイス
プロファイル

CoE ： CANopen over EtherCAT

同期モード

通信周期

通信
パラメータ

FoE ： Fileaccess over EtherCAT
DC 同期（Sync0, Sync1）
SM2 イベント同期
最小通信周期 ：位置制御の場合：125μs
速度制御，トルク制御の場合：62.5μs（従来比 1/2 ただし，PDO マッピングの制約あり）

SDO ： サービスデータオブジェクト
最大マッピング数
送信 PDO ： 31 オブジェクト
受信 PDO ： 31 オブジェクト

認証テスト
バージョン

コンフォーマンステスト（CTT）Ver2.0

3.1.4 ドライブレコーダ機能

トラブルシューティングを支援するために，異常発生時のモータ回転速度，トルク，あるいは主回路バス電圧などサーボ
モータとアンプの運転データを一定時間記録するドライブレ
コーダ機能を搭載している。これにより，異常発生原因の特定や絞込み，そして適切な処置を迅速におこなうことができ，トラブルシューティングが容易になる。システムの信頼性向上に寄与できる。

3.2 EtherCAT に関する機能

主な通信機能，および通信パラメータは従来機種との互換性があり，新機種への置き換えが容易となるよう配慮した。よりEtherCAT 通信のメリットを活かせるよう，以下の拡張をおこPP

プロファイル位置モード

PV

プロファイル速度モード

TQ

トルクプロファイルモード

IP

補間位置モードHM

原点復帰モード

し，スムーズな動作を可能とするため，最小通信周期を従来のCSP サイクル同期位置モード

125μs から 62.5μs へ短縮した。
（速度制御およびトルク制御

CSV サイクル同期速度モード

機能におこなうことが可能である。

PDO ： プロセスデータオブジェクト

転送
データ量

動作モード

搭載している。この機能により，装置の立上げを安全かつ迅速

CST

サイクル同期トルクモード

FT

タッチプローブ機能

ユーザスケール選択機能（Pulse, mm, degree）

なった。

3.2.1 最小通信周期の短縮化

高速通信の強みを活かして，サーボ性能を最大限に引き出

モード時）

3.2.2 最大転送データ量の拡張

図 4 に示すとおり，通信周期１サイクルの通信で送受信できる最大転送データ量を，従来の 20 オブジェクトから 31 オブジェ
クトへと約 1.6 倍に増やした。これにより，お客さまの装置から

3. 主要な性能・機能
3.1 サーボの基本性能・機能

サーボアンプが管理する機器情報をより高速に，より細かく監視することが可能となり，サーボ機器および機械装置の故障・予兆診断など IoT 化に寄与できる。

基本サーボ性能・機能は「SANMOTION R 3E Model」シ

リーズと同性能・機能を搭載している。以下に主な内容を示す。

3.1.1 高応答位置速度制御

位置制御系と速度制御系の位相遅れを改善する機能や積分ゲインを高められる機能により，フィードバック応答を高めることができる。さらに，速度のフィードフォワード補償に加えてトルクのフィードフォワード補償により，指令応答性の向上が期待できる。

3.1.2 消費電力モニタ機能

サーボモータの回転速度と電流をもとに，サーボモータとサー

ボアンプの消費電力を推定する消費電力モニタ機能を搭載している。これにより，簡単に装置の使用電力を監視できる。

3.1.3 仮想モータ運転機能

使いやすさを追求したユーザ支援機能として，実際にモータを動かさずに上位装置からの指令にもとづき，サーボモータとサーボアンプの動作をシミュレートする仮想モータ運転機能を

43

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

図 4 最大 PDO マッピング数の比較

「SANMOTION R 3E Model」EtherCAT 通信サーボアンプの開発

3.2.3 ユーザスケール選択機能

装置に合わせて指令・フィードバックデータの単位が選べる，ユーザスケール選択機能を搭載した。図 5 にユーザスケー
ルイメージを示す。従来は，上位コントローラが位置指令をエ

小菅 泰幸
1987 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事

ンコーダパルス単位に変換して制御する必要があったが，この機能を使用することで，直動系であれば [mm]，回転系であれば[degree] での位置の指令が可能となるため，コントローラの負荷が軽減し，利便性が向上する。
サーボアンプ伊藤 直弘
1992 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

上位装置

林 哲也
1999 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

位置指令

pulse
degreemm

春日 規明2007 年入社

pulse

サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

degreemm

図 5 ユーザスケールイメージ

4. むすび
本稿では，AC サーボアンプ「SANMOTION R 3E Model」
シリーズに新たにラインアップした EtherCAT 通信サーボアン

宮澤 秀生
2007 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

岡部 祐輝
2006 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
英語版用
サーボアンプの開発，Condens
設計に従事。
英語版用

プの概要，および主要な性能・機能を紹介した。
高 性 能・ 高 機 能 で あ り，安 全 性 や 使 い や す さ を 追 求 し た「SANMOTION R 3E Model」シリーズに，本開発品によって，高速ネットワークタイプを拡充できた。お客さま装置のさらなる信頼性および安全性の向上，そして IoT 化に大きく貢献

Times Ten

石﨑 圭介
2008 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

できるものと考える。
今後は，さらに IoT の推進に寄与する機能を充実していく予定である。また，DC 入力，多軸仕様および他ネットワーク製品のラインアップ拡充など，よりお客さまのニーズに応える製品，
さらにはお客さまの価値創造に貢献する製品を提案していく所

染宮 政直
2012 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

存である。
中沢 周平
2017 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの開発，設計に従事。

町田 晃一
1994 年入社
SANYO DENKI GERMANY GmbHサーボアンプの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201744

新製品紹介「SANMOTION R 3E Model Safety」
サーボアンプの開発
祢津 秀樹

村田 佳幸

北原 通生

藤沢 健一

上條 晴彦

Hideki Netsu

Yoshiyuki Murata

Michio Kitahara

Kenichi Fujisawa

Haruhiko Kamijo

中村 友紀

涌井 康洋

西村 光博

久保 直希

岡田 佳基

Yuuki Nakamura

Yasuhiro Wakui

Mitsuhiro Nishimura

Naoki Kubo

Yoshiki Okada

1. まえがき

2.2 一般仕様

表 1 に一般仕様，図 2 に AC200V 入力タイプの構造図を示す。

近年，欧州を中心に工作機械，産業用ロボット，医療機器な今回開発した ｢SANMOTION R 3E Model Safety｣ サーボア

ど，さまざまな業界で国際安全規格が整備され，電気・電子・プ

ンプ（以下，本開発品）は，専用のボード（以下，安全機能拡張

ログラマブル電子制御による安全機能を実装することで危険リボード）をサーボアンプ側面に取り付けることで安全機能を追スクを許容可能なレベルに低減する「機能安全」という考え方が加できる構造とし，「SANMOTION R 3E Model」のアナログ

広まっている。国内においても工作機械や産業用ロボットの業／パルス列インタフェースおよび EtherCAT インタフェースに界を中心に，この機能安全規格への対応要求が強まっており，よ拡張できる。また，安全機能拡張ボードと側面カバーを共通化

り高い安全機能への取り組みが始まっている。

し，各入力電源仕様の全てのアンプ容量をラインアップした。

高い安全性が求められる機械装置に搭載されるサーボアンプ
表 1 一般仕様などのコンポーネントは，国際規格に定義される各種安全機能の搭載，および安全規格認証の取得が必要である。
当 社 で は，最 も 基 本 的 な 安 全 機 能 で あ る 安 全 ト ル ク 遮 断
機 能（STO）を 搭 載 し た「SANMOTION R ADVANCEDMODEL」や「SANMOTION R 3E Model」を既に製品化し，多くのお客さまにご使用いただいている。この度，先の要求に応えるべく，多様な安全機能に対応した ｢SANMOTION R 3E

入力電源仕様AC100V / AC200V / AC400V

アンプ容量

全容量

適用モータ

「SANMOTION R」シリーズ

適用エンコーダ

アブソリュートエンコーダ（インクリメンタルシステム用，バッテリバックアップ，バッテリレス）
省配線パルスエンコーダ

ユーザインタフェース

アナログ・パルス列インタフェース
EtherCAT インタフェース

Model Safety｣ サーボアンプを新たにラインアップした。本稿
では，本開発品の仕様と特長について紹介する。

2. 製品概要

エンコーダは，当社製の標準エンコーダに適合し，「SAN

2.1 外観MOTION R」シリーズのサーボモータの利用を可能とした。こ

図 1 に AC200V 入 力 タ イ プ の ア ナ ロ グ ／ パ ル ス 列 イ ン タ

れにより，サーボモータや機械装置の変更なく，サーボアンプをフェース（左図）と，EtherCAT インタフェース（右図）の外観を本開発品である安全機能搭載機種へ置き換えるだけで，安全機示す。

能を拡張できる。

安全機能拡張ボード
側面カバー

図 1 外観（10A 品）

45

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

図 2 構造図（10A 品）

「SANMOTION R 3E Model Safety」サーボアンプの開発

3. 機能・特長
表 2 に本開発品の安全仕様を示す。本開発品はソフトウェア
部を安全部に含めることでモータの速度監視，位置監視を行い，多様で複雑な安全機能を実現した。さらに，回路の自己診断機能を持った安全出力機能にも対応した。
表 2 安全仕様項目

安全性能

IEC/EN61800-5-2

EN61508
IEC/EN62061

ISO13849-1:2015
EN ISO13849-1:2015

SIL3
SILCL3カテゴリ 3安全トルク遮断（STO）
安全停止 1（SS1）

安全機能

安全停止 2（SS2）
安全停止保持（SOS）
安全速度制限（SLS）

PL e

安全ブレーキ出力（SBC）

安全出力機能安全速度範囲出力（SSM）
構成

入力デバイス

安全入出力

出力デバイス

冗長構成（SF-CN1，SF-CN2）
入力点数

5 点× 2 系統（シンク／ソース）

不一致検出時間

10s

診断周期

10min

オフショットパルス幅

1ms 未満

出力点数

3 点× 2 系統（ソース）

診断周期

10min

3.1 安全機能

速度範囲（速度制限レベル）を選択できる。さらに，細かな制御に対応し，各安全機能を実行するための安全入力を 5 点搭載し

31 段階まで拡張できる。

表 3 に安全機能の動作を示す。本開発品は，これら 5 つの機能た。また，各安全入力で実行する安全機能は，パラメータで選択可能とした。

このように複数の安全入力を搭載し，実行する安全機能を選択できる方式としたことにより，機械装置の用途・制御状態など

表 3 安全機能の動作
安全機能

機能概要

STO

安全に，モータへの電力供給を遮断する。

SS1

安全に，モータを減速停止させた後，モータへの電力供給を遮断する。

SS2

安全に，モータを減速停止させた後，停止位置を監
視する。

SOS

モータの停止位置を監視し，安全な停止範囲を超えたら，モータへの電力供給を遮断する。

SLSを行いたい場合は，SFIA，SFIB を使い，安全速度範囲を最大

モータの速度を監視し，安全な速度範囲を超えたら，モータへの電力供給を遮断する。

状況に応じて，安全機能を柔軟に使い分けることができる。また，複数の安全機能を同時に実行することも可能である。
表 4 安全入力と選択できる安全機能
安全機能
安全入力

SLS

STO

SS1

SS2

SOS

（SSM）

SFIA

○

○

○

○

○

SFIB

○

○

○

○

○

SFIC

−

−

−

−

○

SFID

−

−

−

−

○

SFIE

−

−

−

−

○

○：選択可能表 4 に安全入力と選択できる安全機能の対応表を示す。安全入力 SFIA，SFIB は全ての安全機能に対応し，目的に応じた機能を選択できる。

SFIC 〜 SFIE は “安全速度制限機能（SLS）” 用入力として動作する。3 入力の ON/OFF の組み合わせにより，7 段階の安全

3.2 安全出力機能

表 5 に安全出力機能とモニタ出力機能の内容を示す。本開発

品は，2 種類の安全出力と 3 種類のモニタ出力に対応し，パラメータにより選択可能とした。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 201746

表 5 安全出力機能とモニタ出力機能の内容
出力機能

安全
出力機能

モニタ
出力機能

に制御する必要があり，2 系統の論理不一致が発生した場合は異常を検出する仕組みとなっている。また，安全入出力回路に

機能概要

SBC

モータの保持ブレーキをコントロールするための信号を出力する。

SSM

モータが安全な速度範囲内の状態であることを出力する。

INM

安全入力の状態を出力する。

STA

安全機能を実行している状態を出力する。

STO

モータへの電力供給を遮断している状態を出力する。

は自己診断機能を搭載しており，定期的に回路故障を監視している。
安全機能拡張ボード内の電源に対しても生成回路を 2 重化し，かつ自己診断機能を搭載した。定期的に相互の電圧異常（過電圧，低電圧）を監視し，異常検出時は異常が発生した系統の電源を遮断し，かつ安全状態（当社の場合は “安全トルク遮断” 状態）

表 6 に安全出力と選択できる安全出力機能およびモニタ出力へ移行することで危険動作を回避している。
論理部にあたる主要部品についても同様に 2 重化し，かつ自己診断機能を搭載している。主な診断機能は以下の通りである。
•

プロセッサ診断

•

メモリ診断

•

クロック診断•プログラムの相互監視など

以上のように，全ての回路を 2 重化し，かつ自己診断機能を搭機能の対応表を示す。

載したことで，単一故障が発生しても安全機能を喪失せず，かつ
表 6 安全出力と選択できる安全出力機能およびモニタ出力機能
安全出力

安全出力機能安全状態を確保できる構成となっている。

モニタ出力機能

m

im

SSM

SBC

INM

STA

STO

SFOA

−

○

○

○

○

SFOB

−

○

○

○

○

SFOC

○

○

○

○

○

I1

L1
im
c

○：選択可能“安全速度範囲出力（SSM）” は，“安全速度制限機能” と同様に

m
I2

“安全ブレーキ出力（SBC）” は，モータの保持ブレーキ制御用の信号であり，全ての安全出力から出力可能である。

“安全入力状態モニタ（INM）” は，安全入力 SFIA，SFIB の状
態を SFOA，SFOB へ，SFIC 〜 SFIE の複合状態を SFOC に出力する。この出力機能により，機械装置はサーボアンプの安L2
im

安全入力の組み合わせにより最大 31 段階の安全速度範囲を選択でき，SFOC から出力できる。

O1

O2
im

im

内部接続

c

相互監視

I 1, I 2

入力装置

L 1, L 2

論理

m

監視

O 1, O 2出力装置

図 3 基本構成

全入力から安全出力に至るまでの経路（回路）の故障を監視できる。
また，機械装置は，“安全機能実行中モニタ（STA）” と “安全ト” の出力を利用し，安全入力とサールク遮断状態モニタ（STO）
ボアンプの内部状態の整合性を監視したり，アンプの状態を把4.2 エンコーダ診断

カテゴリ 3 の構成では，エンコーダも入力装置に含まれる。そ握したりすることができる。

のため，本来はエンコーダを 2 重化して，2 つのエンコーダの位

4. 安全レベルの実現

しくは，機能安全認証を取得しているエンコーダを採用し，エン

4.1 安全機能の基本構造

かしながら，このような手段・方法を用いた場合，大幅な機械装

置情報からエンコーダの故障を検出できなければならない。も本開発品の安全機能拡張ボードは，図 3 に示すような “入力装置”，“論理”，“出力装置” を 2 重化し，かつ相互監視機能を有するカテゴリ 3（ISO13849-1）の構成を採用した。

47

コーダの自己診断により故障を検出できなければならない。し
置の変更を伴い，お客様の負担は大きくなる。
そのため，本開発品では，安全機能拡張ボード側でエンコー
ダの故障を定期的に検出するための診断機能を新たに開発し安全入出力回路は，入出力用コネクタを 2 重化（SF-CN1，SF-た。これにより，機能安全認証を取得していない当社の標準エCN2）し，全ての安全入出力信号を 2 系統とした。したがって，

ンコーダとの組み合わせでも，高い安全性を有した安全機能をユーザが安全機能を実行する際は，安全入力信号を 2 系統同時実現した。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

「SANMOTION R 3E Model Safety」サーボアンプの開発

4.3 パラメータ設定

安全機能拡張ボードは，サーボアンプとは別に安全機能専用 の パ ラ メ ー タ（ 以 下，安 全 パ ラ メ ー タ ）を 有 し て い る。安全パラメータは，サーボパラメータなどと同様に当社ツール

祢津 秀樹
1989 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

「SANMOTION MOTOR SETUP」から編集可能であるが，安全パラメータ用に以下の専用機能を追加した。
•

パラメータ編集の前にパスワードを解除して「パラメータ
編集権限」を取得する。

•

パラメータ更新の最終確認を通知する。

•

パラメータ変更後は「電源再投入」を通知する。

•

パラメータを変更した時間や使用したツールバージョンなどの付属情報を履歴として保有する。

•

パラメータ編集権限が取得されていない場合はツールからの値の入力を禁止する。

村田 佳幸
1995 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

北原 通生
1991 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

以上の専用機能により，意図しないパラメータの変更を防止
し，パラメータの安全を確保している。

藤沢 健一
1992 年入社

4.4 安全レベル

サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

以上のように自己診断および相互監視を有する冗長構成を採用し，またエンコーダに対する診断機能を設けることで，非安全エンコーダとの組み合わせとしては業界最高レベルの “SIL3/

EN61508，SILCL3/IEC62061，PL e/ISO13849-1”（2017 年 4月現在，当社調べ）を達成した。

5. むすび
本稿では，AC サーボアンプ「SANMOTION R 3E Model」に 新 た に ラ イ ン ア ッ プ し た「SANMOTION R 3E Model

Safety」サーボアンプの概要および特長を紹介した。

上條 晴彦
2005 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

中村 友紀
2010 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

①「安全に，モータを減速停止し，モータへの電力を遮断する」，「モータが安全な速度で回転していることを監視する」など，機械装置の用途に応じて必要な 5 つの安全機能を搭載した。
② “安全速度制限機能” および “安全速度範囲出力” 用の安全涌井 康洋
2012 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

入力を最大 5 入力使用することにより，31 段階の安全速度選択を可能にした。
③ “安全ブレーキ出力” や “安全速度範囲出力” の安全出力機能に対応しただけではなく，機械装置が，サーボアンプの確実な安全機能の動作を監視できる 3 種類の状態モニタ出

西村 光博
2014 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

力機能を搭載した。
④ 新たなエンコーダ故障診断機能を開発したことにより，当社標準の「SANMOTION R」シリーズサーボモータ・エ
ンコーダとの組み合わせで，業界最高レベルの高い安全性を有する安全機能を実現した。

久保 直希
2015 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

本開発品は，機械装置の安全性向上や機能安全認証の取得に大きく貢献できると考える。
今後は，通信を含む安全認証の取得や安全レベルの向上を視野に，お客さまの安全システムの構築に貢献できる製品開発に取り組む所存である。

岡田 佳基
2015 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
サーボアンプの設計，開発に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

48

Memo

49

SANYO DENKI Technical Report No.44 November 2017

44

November
2017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 明（委員兼事務局責任者）
塚田 志保（委員兼事務局）
北澤 ゆかり
横田 雅史
内田 成一
水口 清志
祢津 秀樹
倉石 大悟
宮﨑 寛

発行日

2017 年 11 月 15 日（年 2 回発行）

©2017 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。