特集

変化を創り出す技術

1954
Ueda Works

46

November
2018

COLUMN
表紙：

上田工場
1954年

1950年代，日本の電子工業は発展を続けており，1951年にラジオの民間放送，1953年にテレビ放送が開始され，多くの放送局が開局しました。
ラジオ，テレビの時代は電電公社（日本電信電話公社、現在のNTTグループの前身）のマイクロ波通信網の建設に先導されて黎明期を迎えます。通信機会社をはじめ，社会は好景気となり，1950年から1953年にかけて消費景気が訪れました。
同時期に，上田工場では手廻発電機や無線機電源などの受注が活発になり，生産は多忙を極めました。手廻発電機は海難時のライフボートに装備する緊急無線通信用の手動電源としてのニーズがあり，後に装備が法令化された製品でしたが，その需要のほとんどを当社が占めました。
可搬式のガソリン機関発電機（ガソリンエンジン・ジェネ
レーター）も防衛庁から受注していました。これは無線通信機
をトレーラーなどで運び，通信をおこなう場合の電源として使われました。
こうした大型の受注に加え，従来からの船舶用各種無線電源
や魚群探知機用コンバータも好調だったため，上田工場の生産
繁忙は1950年後期も続き，業績は伸び続けました。

46
November 2018

SANYO DENKI TECHNICAL REPORT
CO

N

変化を創り出す技術T

常務執行役員

E

N

T

S

中山 千裕

1

特集：変化を創り出す技術

3■ クーリングシステム事業部
変化を創り出す技術

村田 雅人 ............................................................................................................ 3

高風量長寿命ファン／高風量長寿命防水ファン「San Ace 140L」，「San Ace 140W」 小池 正啓 ほか ................................................................... 7
高静圧長寿命二重反転ファン「San Ace 60L」9CRLA タイプ

山崎 嘉久

ほか

............................................................................... 13■ パワーシステム事業部
変化を創り新たな価値を提供する
リチウムイオン電池を搭載した無停電電源装置

永井 正彦 ............................................................ 17

小容量無停電電源装置「SANUPS N11C-Li」シリーズの開発

小澤 翔太

ほか

................................................................... 21■ サーボシステム事業部「ものづくり」に変化を創り出すサーボシステム技術

児玉 秀明

ほか

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

AC400V 入力サーボアンプ（150A，300A）の開発 千野 晴彦 ほか ............................................. 31

変化を創り出す技術

常務執行役員中山 千裕
Chihiro Nakayama

2016 年 4 月に始まった山洋電気グループの第 8 次中期経営計画は，5 年計画の 3 年目を迎えています。
第 8 次中期経営計画の重要方針のひとつに「環境の変化をチャンスに変える企業体質をつくる」があります。
企業を取り巻く環境は常に変化しています。私たち山洋電気グループ
は，この変化に遅れることなく追従し，さらに変化をチャンスに変えることができる強い企業体質をめざしています。
この重要方針を実現させるために，行動指針のひとつである「不得意であったことに挑戦し，得意なことに変化させる」のもと，「変化を得意にする」施策を推進してきました。山洋電気グループの全部門，全社員のさまざまなアイデアや施策により，成果が出始めています。
ここで，本号の特集である「変化を創り出す技術」に目を向けてみます。前述の重要方針と同様に「変化」がキーワードになっていますが，これは何を意味しているのでしょうか？
第 8 次中期経営計画には，「新たな夢を実現する製品を開発する」という重要方針もあります。これをもう少し具体的に表現すると，「お客さ
まの新しい価値をつくり，お客さまとともに夢を実現する新製品をつくる」となります。
この方針のもと，山洋電気グループの設計開発部門は，「人と地球環境に優しい性能・機能」，「安心・安全で使いやすい性能・機能」，「ロボッ
ト化，自動化に最適な性能・機能」を有する製品開発を重点テーマとし
ています。

1

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

これらの性能・機能を有した製品がお客さまや環境に変化を生み出し，そこに「新しい価値」や「新たな夢」が生まれ，方針が実現できます。私たちの開発した製品がお客さまや環境にポジティブな変化を創り出す，
これが「変化を創り出す技術」と言えるでしょう。
この「変化を創り出す技術」により，これまでにない，特長的な製品を開発し，市場に投入しました。
クーリングシステム事業では，長寿命ファン，防水ファン，防油ファ
ン，耐温ファンなどの耐環境に対して特長のあるファンを次々と製品化しています。過酷な環境下で使用できるファンは「新しい価値」を生み出しています。
パワーシステム事業では，鉛蓄電池の代替としてリチウムイオン電池を採用した無停電電源装置を製品化しました。極寒・極暑のような幅広い環境下での使用が可能であることと，10 年間のメンテナンスフリーを実現したことで，「安心・安全で使いやすい」製品になりました。
サーボシステム事業では，データの転送量を大幅に拡大したサーボア
ンプを製品化しました。装置の IoT 化に大きく寄与することができ，「ロ
ボット化，自動化」に最適な製品が完成しました。
本号では，「変化を創り出す技術」の一部を紹介しています。
私たちは，これらの技術開発をさらに加速させ，「新たな夢を実現する製品」を絶え間なく開発し，市場に投入することで社会に貢献してまいります。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 20182

特集：変化を創り出す技術

変化を創り出す技術
村田 雅人
Masato Murata

1. まえがきど，ファン開発当時にはなかった新たな市場の装置にも採用が広がっている。

当社の製品ラインアップは、AC ファンからはじまり，DCファン，長寿命ファン，防水ファン，二重反転ファン，防油ファ
ン，耐温ファン，遠心ファン，PWM コントローラなど多岐にわ

2.2 防水ファン

防水ファンは，1996 年に発売開始している。現在，40mm 角たる。これらの製品ラインアップは，開発当初は，要求があった

28mm 厚〜 ø172mm 51mm 厚まで 12 サイズを製品化し，冷却市場に対して採用されているが，製品のコンセプトに特長があ

性能の向上も図っている。

ることで，新しい市場に採用されることがある。たとえば，長寿

開発当時，携帯電話の普及により携帯電話基地局が屋外に設命ファンが開発された当初は，電話交換機の冷却用が主な市場

置されるようになり，当初は，防水構造の装置内の空気をファンであった。近年では，製品の信頼性に着目され，シャットダウン

にて循環させ，大型の熱交換器を自然空冷していたが，装置の高を許されない高信頼性のサーバーなどに採用されている。この

機能化・小型化に伴い，熱交換器の強制空冷が求められ，外気をように，特長のある製品コンセプトから需要の変化を創り出し給排気できる防水性能を伴ったファンが要求され，防水ファンている。

として開発された。

本稿では，このような変化を創りだす特長のあるファンの例

防水ファンは，防水性という特長により，屋外に設置される装として，長寿命ファン，防水ファン，防油ファン，耐温ファン，耐置全般に需要を見出す可能性がある。具体的には，大型の LED

G ファンなど耐環境に対して特化した耐久ファンシリーズにつ表示機，デジタルサイネージ，電気自動車の急速充電器，LED

いて，市場に変化を創り出した状況と製品に採用された技術を照明など，屋外で使用するあらゆる新しい製品に採用されてい紹介する。

る。さらに，防水性を必要とする屋内で使用する装置としては，
食品加工装置や植物工場，食器洗浄機など水を利用する環境で

2. 耐久ファン開発の背景と市場の変化の装置にも採用が広がっている。

2.1 長寿命ファン

2.3 防油ファン

1991 年 に 発 売 開 始 し て い る。現 在、40mm 角 28mm 厚 〜120mm 角 38mm 厚まで 9 サイズを製品化している。

耐 久 フ ァ ン シ リ ー ズ の 第 一 弾 と し て，長 寿 命 フ ァ ン が

ø172mm 51mm 厚まで 12 サイズを製品化し，冷却性能の向上も図っている。

防油ファンは，2004 年に発売開始し，40mm 角 15mm 厚〜
開発当時，切削油など霧状に飛散するようなオイルミスト環

境下で使用される FA 工作機械や産業用ロボットの制御用アン開発当時，装置寿命の長い電話交換機などの通信装置では，プに使用される冷却用ファンは，オイルの固着による故障が多ファンの寿命が装置寿命より短いため，3 年〜 5 年で保守交換を発し，保守交換を余儀なくされていた。この故障の頻度をおさおこなう必要があった。保守交換作業は多大な交換費用が発生える要求に応えて防油ファンを開発した。

するため，ファンの長寿命化を図り装置をメンテナンスフリー

防油ファンは，防油性とうい特長から産業用のインバータ装とする強い要求があった。それに応えて長寿命ファンを開発

置など工場内の設備に採用されている。工場以外の環境では，した。

食用油を使用する環境での食料品の加工装置などにも採用が広長寿命ファンは、長寿命・メンテナンスフリーという特長にがっている。

より，製品の信頼度を高めたいお客さまからの需要が広がっている。たとえば，365 日 24 時間シャットダウンを許されない高信頼性サーバー，公共サービスに関係する交通機関，金融機関の情報処理装置，緊急時のための無停電電源，インフラとして認知された太陽光・風力発電装置，産業用インバータ，医療機器な3

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

2.4 耐温ファン

耐温ファンは，2014 年に発売開始し，40mm 角 28mm 厚〜120mm 角 38mm 厚まで 6 サイズを製品化している。
開発当時，太陽光や風力による発電装置が普及し始め，更に自変化を創り出す技術

然環境の厳しい条件を想定して，低温は，− 40˚C まで，高温は85˚C までの使用の要求に応えて開発された。

3. 耐久ファンの特長と技術
需要の変化を創り出した耐久ファンの特長と採用されている

耐温ファンの特長である，広い使用温度範囲により，屋外で使用され温度変化の厳しい装置として，LED 表示機，LED 照明

技術を紹介する。

などに採用されている。自然環境の対応ばかりでなく，温度を管理する装置として，冷凍装置や高温に設定する評価装置など

3.1 長寿命ファンの特長と採用技術【特長】メンテナンスフリー

での採用の可能性がある。

ファンの保守交換を必要最小限とするために，期待寿命を当

2.5 耐 G ファン

社標準ファンの 2.5 倍（100,000 時間，L10，60˚C，定格電圧，フø172mm × 51mm 厚の 2 サイズを製品化している。

【採用技術】

耐 G ファンは，2017 年に発売開始し，120mm 角 38mm 厚，

リーエアー）以上を達成している。

開発当時，医療用 CT スキャナーの内部で高速に回転する部

長寿命を達成するために，耐久性を向上した材質のマグネッ位に搭載する大きな遠心加速度に耐える冷却用ファンとして開トなどを採用し，経時変化の少ない部品材料を選定して採用し発された。

た。また，軸受寿命は温度上昇によるグリース劣化が主要因よ

耐 G ファンは，耐遠心加速度性能という特長から，高速移動り，熱伝導性の優れたフレーム（アルミダイカスト）の採用，モーをする装置に採用される可能性がある。たとえば，急激に移動

タ効率の改善により，温度上昇の低減をおこない，軸受加重低減

した加速度を体感できるアミューズメント装置に搭載されるやグリースの見直しをおこなうことで，軸受寿命の向上を図っ

ファンやエレベータに搭載する装置を冷却するファンなどでた。モータ駆動回路の使用率を低減し、信頼性向上を図った。
図 1 に，長寿命ファンと標準ファンの期待寿命を示す。

ある。

防水ファン

防油ファン

耐温ファン

耐 G ファン

通信装置

携帯基地局

急速充電器
産業用インバータ
表示機
デジタルサイネ−ジ
食品加工装置
食器洗浄機
植物工場
LED 照明サーボアンプ

産業用インバータ
モータ冷却
食品加工装置

太陽光・風力
発電装置

急速充電器
表示機
冷凍・冷蔵装置関係
植物工場
LED 照明医療用
CT スキャナー

期待寿命

公共サービス装置
ネットワーク通信システム
工業用印刷機器
産業用電源
無停電電源
高信頼性サーバー
太陽光：風力発電装置
産業用インバータ
携帯基地局
医療機器

期待寿命200000h（60˚C）
期待寿命180000h（60˚C）
期待寿命80000h（60˚C）
期待寿命40000h（85˚C）
耐温ファン

標準ファン
期待寿命60000h（60˚C）

10000

需要拡大の状況

1000

長寿命ファン

初期の用途

長寿命ファン

期待寿命100000h（60˚C）

表 1 初期の用途と需要拡大の状況
シリーズ名

条件：定格電圧、連続運転､フリーエアー、残存率90%

100000

要を創り出すことが期待できる。

〔hours〕
1000000

表 1 に，各シリーズの初期の用途と需要拡大の状況を示す。さらに，特長のある製品を開発・製品化することにより，多くの需期待寿命40000h（60˚C）
期待寿命30000h（60˚C）

0

20

40

60

周囲温度

80

100

120

〔˚C〕

図 1 DC ファン期待寿命

3.2 防水ファンの特長と採用技術【特長】防水性能

保護等級：IP68，IP55 ※の防塵防水性能を達成している。
【採用技術】
防水性にすぐれた材料で活電部の巻線部と回路部を完全に覆い防水性を確保し，マグネットほか，外気に触れる部品に耐水性にすぐれた材料を採用した。フレームなど外気に触れる部品に表面処理をするなど防錆処理をおこない，防水性能を達成している。
図 2 に，防水ファン・防油ファンの活電部保護の状態を示す。

アミューズメント装置
エレベータ

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 20184

以上のように，各シリーズの特長を満足するために採用された技術を紹介した。異なる特長に対して，適切な新たな技術を採用することで，新たな特長のある製品化を実現している。表 2に，各シリーズの特長と採用技術を示す。
表 2 特長と採用技術
シリーズ名

特長

採用技術

長寿命ファンメンテナンスフリー

・経時変化の少ない部品・材料の採用
・軸受寿命の向上
・モータ駆動回路の信頼性向上

防水性能

・活電部を防水性の優れた材料で保護
・耐水性優れた材料を採用
・必要部位の防錆処理を施す

防油ファン

防油性能

・活電部を耐油性の優れた材質で保護
・フレーム，羽根，マグネットは、耐油性にすぐれた材料を採用
・羽根外周部とフレーム内周部のクリアランスを十分確保

耐温ファン

広い使用温度
範囲

・高温，低温に耐えられる部品・材
料の選定
・高温，低温で問題なく動作するための回路構成の採用

耐遠心加速度性能

・羽根とローターカバーを一体成形による構造・フレームに高い剛性の材質を採用
・剛性を向上した構造を採用

防水ファン

図 2 活電部保護の状態

3.3 防油ファンの特長と採用技術【特長】防油性能

切削油などが霧状に飛散するようなオイルミスト環境下で使用可能であり，塵埃の付着による停止を防ぐための工夫を施している。
【採用技術】
耐油性のすぐれた材料で活電部の巻線部と回路部を完全に覆い耐油性を確保し，フレーム，羽根，マグネットなど，外気に触れる部品に耐油性にすぐれた材料を採用した。羽根外周部とフレーム内周部のクリアランスを十分確保することで，オイルミ

耐 G ファン

ストや塵埃が付着しても羽根が拘束しにくい構造とした。

3.4 耐温ファンの特長と採用技術【特長】広い使用温度範囲：− 40˚C 〜＋ 85˚C
【採用技術】

4. むすび構造部品に使用される材料の温度特性と耐久性を調査検証

本稿では，製品のもつ特長により，当初の市場とは異なる新た

し，使用温度に耐えられる部品・材料を選択した。使用温度範囲

な市場での装置に採用され，需要に変化を創り出した例として，の広い電子部品を選定し，温度特性を考慮した設計をおこない

耐久ファンシリーズについて紹介した。

使用温度範囲にて十分に検証した回路構成を採用し，広い使用温度範囲を実現した。

市場のニーズをいち早く収集し，これまで培ってきた技術と新たな技術の開発により，ニーズにあった特長のある製品を開発することで，新たな需要の変化を創り出していく所存である。

3.5 耐 G ファンの特長と採用技術【特長】耐遠心加速度性能：75G（常温，常湿，通電連続運転）【採用技術】

75G の遠心加速度に耐えられる回転部分の構造とするため，
羽根とロータカバーを一体成形による構造を採用し，高い剛性のフレームとするため，アルミダイカストを採用した。シミュ
レーション分析をおこない、部品結合部を含む構造設計の見直
しをおこない，強度アップを図り，耐遠心加速度性能：75G を達成した。

5SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018※「San Ace W」シリーズの保護等級を表す。
保護等級（IP コード）は，IEC（国際電気標準会議）60529「DEGREESOF PROTECTION PROVIDED BY ENCLOSURES（IP code）」で規定されています。
（IEC60529:2001）
IP68: 塵埃の侵入があってはならない。潜水状態でも有害な影響を生じる水の浸入がないこと。
IP55: 所定の動作および安全性を阻害する量の塵埃の侵入があってはならない。いかなる方向からの水の直接噴流を受けても有害な影響をうけない。

変化を創り出す技術

参考文献（1）渡辺 袈裟次ほか 6 名：長寿命ファンの開発

SANYO DENKI Technical Report No.1 p5-8（1996）（2）大澤 穂波ほか 3 名：防水ファンの開発

SANYO DENKI Technical Report No.3 p6-8（1997）（3）加藤 英俊ほか 3 名：防油ファン「San Ace 40WF」「San Ace 60WF」「San Ace 120WF」

SANYO DENKI Technical Report No.19 p17-19（2005）（4）西川 修ほか 3 名：耐温ファン「San Ace T」シリーズ 9GT タイプ

SANYO DENKI Technical Report No.39 p9-12（2015）（5）稲田 直哉ほか 5 名：耐 G ファン「San Ace 120GP」「San Ace 172GP」

SANYO DENKI Technical Report No.44 p11-14（2017）

村田 雅人
1984 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。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 20186

新製品紹介高風量長寿命ファン／高風量長寿命防水ファン，「San Ace 140W」「San Ace 140L」
小池 正啓

栗林 宏光

上野 宏治

Masahiro Koike

Hiromitsu Kuribayashi

Koji Ueno

丸山 泰弘

西川 修

Yasuhiro Maruyama

Osamu Nishikawa

1. まえがき
情報通信機器市場・再生可能エネルギー市場が拡大し，装置内部の発熱量増大に対して高風量化，長寿命化のファンが求められている。
さらに，屋外設置型の通信設備やパワコン市場向けとしては，
高風量化，長寿命化の他に防水性も求められている。
また，地球環境保護の観点から，太陽光発電や電気自動車などが急速に普及しており，これにともない，急速充電器などの市場において，信頼性が高い長寿命・防水ファンが求められている。
当社では，従来から 140 角 51 厚長寿命ファン，防水ファンを製造し販売してきた。近年，通信機器や太陽光発電装置における装置の高性能化，高効率化にともない，搭載するファンには，さらなる長寿命化かつ高風量化の要求が高まっている。
防水ファンにおいても，太陽光発電用インバータや EV 急速充電器など，屋外設置される装置に適した防水性能を備えさら

図 1 「San Ace 140L」開発品外観

なる高風量化，長寿命化の要求が高まっている。
このような状況のなか，当社では，期待寿命 180,000 時間の高風量長寿命ファン「San Ace 140L」9LG タイプと，期待寿命

100,000 時間の高風量長寿命防水ファン「San Ace 140W」9WL
タイプ 2 機種を開発し製品化した。本稿に製品の特長と性能を紹介する。

2. 開発品の特長
図 1，2 に開発品 2 機種の外観を示す。
開発品は，ファンサイズと取り付け穴位置に従来品との互換性を保ちながら，高風量化・長寿命化・防水化を実現している。
開発品の特長を以下に示す。
（1）防塵防水性能：保護等級 IP68 ※（2）高風量（3）長寿命（4）PWM コントロール機能

7

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

図 2 「San Ace 140W」開発品外観

高風量長寿命ファン／高風量長寿命防水ファン「San Ace 140L」，「San Ace 140W」

3. 製品の概要
3.1 寸法諸元

ファンの外形サイズ，取り付け穴位置など，従来品と互換性を保っている。図 3，4 に開発品の寸法緒元を示す。
51±0.58-ø4.5±0.3（10）140±0.8
124.5±0.5

回転方向

ROTATING DIRECTION

+30
300 0

AIRFLOWDIRECTION
風吹出方向

4±0.2
6±0.4

124.5±0.5
140±0.8

4±0.2
6±0.4

図 3 「San Ace 140L」寸法諸元（単位：mm）

51±0.58-ø4.5±0.3（10）140±0.8
124.5±0.5

回転方向

ROTATING DIRECTION

+30
300 0

AIRFLOWDIRECTION
風吹出方向

124.5±0.5
140±0.8

4±0.2
6±0.4

4±0.2
6±0.4

図 4 「San Ace 140W」寸法諸元（単位：mm）

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 20188

3.2 期待寿命

3.3 特性3.3.1 一般特性

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，9LG タイプで開発品 2 機種の一般特性をそれぞれ表 1，2 に示す。

180,000 時間，9WL タイプで 100,000 時間である。
表 1 「San Ace 140L」開発品の一般特性
型番

定格電圧

[V]

9LG1412P5G001
12
9LG1412P5S001
9LG1424P5G001
24
9LG1424P5S001
9LG1448P5G001
48
9LG1448P5S001

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

[V]

[%]

[A]

[W]

最大風量

最大静圧

音圧
レベル

[min-1] [m3/min] [CFM][Pa] [inchH2O] [dB(A)]

62

7,500

9.0

655

2.63

69

100

5.16

10.2

20

0.31

3.72

2,300

2.75

97

80

0.32

38

13.8

100

1.83

22

5,000

6.0

212

295

1.18

57

〜

318

20

0.31

3.72

2,300

2.75

97

80

0.32

38

100

2.58

62

7,500

9.0

318

655

2.63

69

20.4

20

0.16

3.84

2,300

2.75

97

80

0.32

38

27.6

100

0.91

22

5,000

6.0

212

295

1.18

57

〜

20

0.16

3.84

2,300

2.75

97

80

0.32

38

100

1.29

62

7,500

9.0

318

655

2.63

69

40.8

20

0.12

5.76

2,300

2.75

97

80

0.32

38

55.2

100

0.45

22

5,000

6.0

212

295

1.18

57

20

0.12

5.76

2,300

2.75

97

80

0.32

38

〜

使用温度範囲

期待寿命

[˚C]

[h]

− 20
〜
＋ 70

180,000/60˚C

使用温度範囲

期待寿命

[˚C]

[h]

− 20
〜
＋ 70

100,000/60˚C・PWM デューティサイクル 0％時の回転速度は 0min-1
・入力 PWM 周波数：25kHz

表 2 「San Ace 140W」開発品の一般特性
型番

定格電圧

[V]

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

[V]

[%]

[A]

[W]

最大静圧

音圧
レベル

[min ] [m /min] [CFM][Pa] [inchH2O] [dB(A)]

3

100

5.16

62

7,500

9.0

318

655

2.63

69

10.2

20

0.31

3.72

2,300

2.75

97

80

0.32

38

9WL1412P5S001

13.8

100

1.83

22

5,000

6.0

212

295

1.18

57

20

0.31

3.72

2,300

2.75

97

80

0.32

38

9WL1424P5G001

100

2.58

62

7,500

9.0

318

655

2.63

69

20.4

20

0.16

3.84

2,300

2.75

97

80

0.32

38

9WL1424P5S001

27.6

100

0.91

22

5,000

6.0

212

295

1.18

57

20

0.16

3.84

2,300

2.75

97

80

0.32

38

9WL1448P5G001

100

1.29

62

7,500

9.0

318

655

2.63

69

40.8

20

0.12

5.76

2,300

2.75

97

80

0.32

38

55.2

100

0.45

22

5,000

6.0

212

295

1.18

57

20

0.12

5.76

2,300

2.75

97

80

0.32

38

9WL1412P5G001
12

24

48
9WL1448P5S001

〜

〜

〜

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

-1

9

-1

最大風量

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

高風量長寿命ファン／高風量長寿命防水ファン「San Ace 140L」，「San Ace 140W」

3.3.2 風量−静圧特性

DC12V

900

開発品 2 機種の風量−静圧特性例を図 5 に示す。

800
（Pa）
（inchH2O）

3.5

DC12V/24V/48V

900

700

800

Gスピード
600

500

500

9LG1412P5G001
9WL1412P5G001

2.7倍

400

300

静圧

2.0

静圧［Pa］

700
2.5

開発品

600

3.0

従来品

1.5

400

9LB1412S501
9WB1412S501

200

Sスピード
300

1.1倍

100

1.0
200
0.5

0

0

0

2

3

4

5

6

7

8

9

10

風量［m3/min］

100

0

1

図 6 「San Ace 140L」「San Ace 140W」風量−静圧特性例
開発品と従来品の比較
1

2
50

3

4

100

150

5

6

7

200

250

8

9
300

10（m3/min）
350（CFM）

風量

図 5 「San Ace 140L」「San Ace 140W」
開発品の風量−静圧特性例

4.2 期待寿命の比較

図版の文字

開発品と従来品との期待寿命および一般特性の比較を表 3，4123に示す。示す値は各機種の最高性能品である。

英語版用

Condens

表 3 「San Ace 140L」開発品と従来品の比較

3.3.3 PWM コントロール機能

型番

開発品 2 機種は 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。

開発品

9LG1412P5G001

4. 従来品との比較

従来品

9LB1412S501

期待寿命

最大風量

最大静圧

[h]

[m3/min][Pa]

180,000

9.0

655

60,000

8.1

240

英語版用

Times Ten

以下に開発品と従来品との特性を比較して紹介する。

4.1 風量−静圧特性の比較

表 4 「San Ace 140W」開発品と従来品の比較

開発品と従来品との風量−静圧特性の比較を図 6 に示す。

型番

開発品は従来品の特性と比べて最大風量で 1.1 倍，最大静圧で2.7 倍の風量−静圧特性が向上している。

開発品

9WL1412P5G001
従来品

9WB1412S501

期待寿命

最大風量

最大静圧

[h]

[m3/min][Pa]

100,000

9.0

655

60,0008.1

240

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201810

9LG タイプ，9WL タイプ共に開発品は風量−静圧特性が向上しているのにも関わらず，期待寿命（周囲温度 60˚C，残存率

5.2 フレーム部

フレームにはベアリングハウス一体型構造のアルミダイカス

90%，定格電圧連続運転，フリーエアー状態，常湿）は，9LG タトを採用した。フレームスポーク形状を新規開発してより送風

イプでは，従来品 60,000 時間より 3 倍長い 180,000 時間を実現

効率を向上させ高風量化と高静圧化を実現させた。

している。9WL タイプでは，従来品 60,000 時間より 1.7 倍長い

100,000 時間を実現している。

さらに，アルミダイカストのフレーム表面に塗装を施すこと
により，外部環境による錆などの腐食を保護している。これにより，水がかかるような環境下でも長期間使用できる製品と

5. 高風量化と長寿命化と防水を両立させる技術なった。
従来品と開発品のフレーム形状の比較を図 9 に示す。

開発品は，防水性能を備えながらも，従来品を越える高風量化と長寿命化の両立を図って設計した。
開発品は，高風量化のために羽根形状／フレームの最適化を図り，長寿命化のためにアルミダイカストフレームを採用した。
従来品から性能を向上させた開発品の高風量化・長寿命化に寄与する構造設計上のポイントを簡単に紹介する。

5.1 羽根形状

新たに羽根を開発し，軸受／モータ温度を抑えるために，吸気経路を持たせた構造を採用した。
（図 7）また，翼の枚数／角度を改善して，送風効率を向上させ高風量化を実現し，消費電力を抑えた。従来品と開発品の羽根形状の比較を図 8 に示す。

従来品

開発品

図 9 従来品と開発品のフレーム形状比較

5.3 駆動モータ部

防水ファンに関して水の浸入による故障を防ぐために，図 10に示すように活電部（モータ，制御回路）を樹脂でコーティングをしている。
また，保護等級 IP68 ※の防塵防水性能を実現するため以下の吸気
吸気構造を採用した。
（1）防水性に優れた材料で活電部分（駆動モータ , 制御回路）を保

従来品

護（図 10）

開発品

図 7 従来品と開発品の羽根冷却構造（2）マグネットは，通常のファンに使用している材料と比較して，耐水性に優れた材料を採用（3）必要部位に防錆処理を施した。
従来品に比べ高回転であるため，駆動モータを大きくしてモータ効率を向上させている。
これにより，低消費電力化を可能とし，樹脂で活電部をコーティングしながらも，モータ巻線の発熱を低減し，軸受の温度上昇を抑えることができた。

従来品

開発品

図 8 従来品と開発品の羽根形状比較

図版の文字
図版の文字

123123

英語版用
英語版用

Condens
Condens

英語版用
英語版用

Times
Times
TenTen11

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

高風量長寿命ファン／高風量長寿命防水ファン「San Ace 140L」，「San Ace 140W」

小池 正啓
2006 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。

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 10 活電部分のコーティング状態

6. むすび
本稿では，高風量長寿命ファン／高風量長寿命防水ファン，「San Ace 140W」2 機種の特長と性能の一部「San Ace 140L」を紹介した。

上野 宏治
2001 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。

丸山 泰弘
2001 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。

開発品 2 機種はどちらも，高風量化／長寿命化を実現した。
これにより，屋内外装置に搭載されるファンのメンテナンスフ
リー，またはファン交換回数（台数）の低減に寄与できる製品となっている。
昨今の多様化するグローバル市場において，本開発は最適な西川 修2009 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。

冷却ソリューションとして大きく貢献できると考えている。
※「San Ace W」シリーズの保護等級を表す。
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)
IP68：塵埃の侵入があってはならない。潜水状態でも有害な影響を生じる
水の浸入がないこと。
参考文献（1）羽田 格彦ほか：高風量・高静圧防水ファン「San Ace W」

SANYO DENKI Technical Report No.32 p20-24（2011-11）（2）石原 勝充ほか：高風量長寿命防水ファン「San Ace W」

SANYO DENKI Technical Report No.38 p20-25（2014-11）

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201812

新製品紹介高静圧長寿命二重反転ファン「San Ace 60L」9CRLA タイプ
山崎 嘉久

丸山 晴久

竹内 清二

奥田 裕介

大澤 穂波

Yoshihisa Yamazaki

Haruhisa Maruyama

Seiji Takeuchi

Yusuke Okuda

Honami Osawa

1. まえがき
情報関連機器の高性能化が急速に発展している近年において，機器内部の高密度化や発熱量増加が一層進んでいる。このよ
うな市場においては，二重反転ファンが多く採用されているが，より高い冷却性能が求められている。また装置の寿命に対する要求も一層増しており，高い冷却性能に対応した長寿命ファンも求められている。当社では従来，長寿命二重反転ファン「San

Ace60L」9CRL タイプを製品化し販売してきたが，より高い冷却性能を実現するには静圧性能の向上が必要になってきた。
このような要求に応えるため，新たに高静圧長寿命二重反転
ファン「San Ace 60L」9CRLA タイプ（以下，開発品という）を
図 1 60mm × 76mm 厚「San Ace 60L」9CRLA タイプの外観

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 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）長寿命（3）低消費電力

表 1 に開発品の一般特性を示す。

吸込側4-ø4.3±0.3

4±0.3

取付用穴

76±0.54±0.3

60±0.550±0.3リード線

AWG 26
UL 1430

(10)

回転方向

+50
300 0

風吹出方向

図 2 開発品の寸法諸元

13

取付用穴

50±0.3

+50
300 0
(10)

4-ø4.3±0.3

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

回転方向

単位：mm

60±0.5

吐出側

高静圧長寿命二重反転ファン「San Ace 60L」9CRLA タイプ

表 1 開発品の一般特性
定格電圧

型番

[V]

9CRLA0612P0G001

12

PWM
使用
デューティ 定格電流 定格入力
電圧範囲 サイクル

定格回転速度

最大風量[min-1]

[A]

[W]

吸込側

吐出側 [m /min] [CFM]

[V]

[%]

10.8

100

3.0

36.0

16,500 17,800

2.1

13.2

20

0.4

4.8

5,000

0.64

〜

音圧
レベル

使用
温度範囲

[Pa] [inchH2O] [dB(A)]

[˚C]

74.1

1,400

5.62

70

22.6

128

0.51

43

− 20
〜
＋ 70

3

5,400

最大静圧

期待寿命

[h]
100,000/60˚C

3.2.2 風量−静圧特性4. 開発のポイント

3.2.3 PWM コントロール機能向上を実現した。また，静圧性能を向上させるのに有効な高回

図 3 に開発品の風量−静圧特性例を示す。

開発品は，新たに羽根・フレームを設計することで静圧性能の開発品は，ファンの回転速度を外部から制御できる転化をおこない，それに伴い羽根の強度アップもおこなった。

PWM コントロール機能を備えている。

以下に開発のポイントについて説明する。

3.3 期待寿命

4.1 羽根・フレーム設計

電圧連続運転，フリーエアー状態，常湿）は，100,000 時間であ上する必要があった。一般的には羽根の回転速度を速くするこる。

とで，静圧性能を上げることが可能である。そのため，本開発に開発品の周囲温度 60˚C における期待寿命（残存率 90%，定格本開発品では風量−静圧特性における静圧性能を全体的に向おいても回転速度を従来品より速く回すよう試みたが，それに（inch H2O）（Pa）

DC12 V1600
65

図 4 に従来品と開発品の動翼形状比較を示す。

PWMデューティ
100%

1400

よる消費電力の増加が課題となった。

図 5 に開発品の風の流れを示す。

1200
図版の文字

4

123

1000

静圧

英語版用

3

Condens

800

英語版用

Times Ten
600

2
400
1

0

前段

前段

後段

後段

従来品

開発品

PWMデューティ
20%

200

0
0

1

0.5
10

20

30

1.5
40

50

2
60

70

2.5（m3/min）
80 （CFM）

風量

図 3 開発品の風量−静圧特性例

図 4 従来品と開発品の動翼形状比較

この課題をクリアするために，流体解析を活用した設計により動翼と静翼の形状を最適化し，消費電力の低減を検討した。
図 4 に示すのは従来品と開発品の形状比較である。動翼は風の流れの直進性を向上させた。この形状変更により，従来品の動翼よりも羽根効率が上がり，動翼の負荷トルクを低減した分，

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201814

羽根の回転速度アップができた。図 5 には開発品の風の流れを示している。動翼や静翼表面の風の流れを流線で示しているが，動翼や静翼の形状に沿ってスムーズに流れていることが分かる。また，風速分布を示した図では流れに直進性があることが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，最大風量 5%・最大静圧 40% アップを実現している。

分かる。
このように動翼・静翼の最適化をしたことにより，大幅な静圧

図 6 に従来品と開発品の風量−静圧特性比較を示す。

性能の向上を実現し，目標とする高静圧・低消費電力を達成した。また，消費電力を低減したことによりモータの発熱を抑え1600ることができ，長寿命化を可能とした。

電圧：12VPWM Duty：100%
開発品

1400

静翼

風向き

9CRLA0612P0G001

1200

40%アップ静圧［Pa］

1000

800

従来品

600

9CRL0612P0G001

400

200

5%アップ

動翼および静翼表面の風の流れ
0
0

0.5

1

1.5

2

2.5

風量［m3/min］

図 6 従来品と開発品の風量−静圧特性例

開発品の風速分布5.2 消費電力の比較

図 7 に従来品と開発品の同等最大静圧時における風量−静圧

図 5 開発品の風の流れ特性の消費電力の比較を示す。
図 6
開発品の回転速度を下げて，同等最大静圧にした風量−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

4.2 一体成型

ファンの高回転化に伴い，羽根は高回転に耐える構造が必要となる。そのため，羽根とロータカ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高回転に耐えることが可能と
なった。

15

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

低く，最大静圧付近では 20% の消費電力の低減に成功した。

高静圧長寿命二重反転ファン「San Ace 60L」9CRLA タイプ

1600

40

1400

35

－20%

25

800

20

600

15

電圧：12VPWM周波数:25kHz

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。

10

従来品

200

丸山 晴久
1997 年入社

30

1000

400

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。

消費電力［W］

静圧［Pa］

1200

山崎 嘉久
2016 年入社

5

9CRL0612P0G001

竹内 清二
2006 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。

奥田 裕介
2010 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。

開発品(PWM DUTY 80%)

9CRLA0612P0G001
0

0
0

0.5

1

1.5

2

風量［m3/min］

大澤 穂波
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 7 風量−静圧特性例（従来品との比較）

6. むすび
本稿では，開発した 60mm 角 76mm 厚高静圧長寿命二重反転
ファン「San Ace 60L」9CRLA タイプの特長と性能の一部を紹
介した。

図 7

本開発品は，長寿命品でありながら大幅な高静圧化を実現することができた。
これにより，今後ますます求められる高発熱・高密度な装置の冷却に大きく貢献ができると考える。
今後も市場要求に応える製品開発をおこなうことで，お客さ
まの新しい価値に貢献できる製品を提供していく所存である。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201816

特集：変化を創り出す技術

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

1. まえがき

2.1 「SANUPS A11K-Li」シリーズ「SANUPS A11K-Li」
シリーズは，LiB を搭載し，信頼性の高

当社は，サーバや情報通信機器など重要な機器を停電から守い常時インバータ方式を採用した UPS であり，コンピュータ・る製品として，無停電電源装置（以下，UPS）を製品化している。

生産機器などのバックアップに適している。省スペースで，長時UPS 用の蓄電池は，従来からその扱いやすさとコストの理由

間バックアップを実現した。

から一般に鉛蓄電池が広く採用されてきた。鉛蓄電池は，供給

出 力 容 量 は 1.5kVA，3kVA，5kVA を ラ イ ン ア ッ プ し た。

性・安全性・コストの面で優れるが，鉛蓄電池およびこれを採用

図 1 にその外観を示す。全機種 19 インチラックへ搭載ができる。

した UPS には，次のような課題がある。
（1）鉛蓄電池は使用温度により，特性や寿命が影響を受けやす
いため，温度管理された環境に設置する必要がある。例えば

25˚C を中心として，温度が低くなるにつれて取り出せる容量が少なくなるため，UPS のバックアップ時間が短くなる。
また，25˚C より高い環境では，温度に応じて寿命が短くなる。
（2）鉛蓄電池の場合は，一般に寿命期の容量を初期値の 50% で規定しており，寿命期は UPS としてのバックアップ時間が短くなる。また，充放電回数が多いと寿命が短くなりやすい。そのため，停電時に負荷機器を確実にバックアップする
ためには，早めの蓄電池交換が必要になる。

図 1 「SANUPS A11K-Li」（1.5kVA）の外観（3）鉛蓄電池はエネルギー密度が比較的小さいため，UPS に長
時間バックアップが要求される場合は，蓄電池を増設するための広い設置スペースが必要となる。

2.2 「SANUPS N11B-Li」シリーズ

近年，通信基地局，交通信号機，コインパーキング，監視カメラなど，屋外に設置される設備に対する電源のバックアップの

2. 市場に変化を創る UPS
当社は，鉛蓄電池を採用した UPS の課題を解決し，従来設置できなかった厳しい環境でも設置でき，UPS の活躍の場を広げ，市場に変化を創り，新たな価値を提供する UPS として，リチ
ウムイオン電池（以下，LiB）を搭載した UPS を開発した。

要求が増えている。
そこで，UPS 本体と LiB を防塵防水の保護等級 IP65 ※の筐体に格納し，屋外でも使用できる「SANUPS N11B-Li」シリーズを開発した。
出 力 容 量 は 1kVA，1.5kVA，3kVA を ラ イ ン ア ッ プ し た。
図 2 にその外観を示す。

開発した UPS の特長は，①使用温度範囲が広く，極寒，酷暑

本 UPS は，常時商用給電方式を採用することで，消費電力をの地域でも安心して使用できる，②当社従来品と比べ大幅な小抑え，高効率を実現した。これにより周囲温度が高い屋外でも型化を実現，③従来 5 年ごとに必要であったバッテリの交換を設置ができ，併せて，ランニングコストを低減し，省エネルギー

10 年間不要とすることで，バッテリ交換費用の削減である。

に貢献できる。

さらに，安全性実現のため，LiB 側の管理システムに加え

UPS 側で LiB の情報を監視することで，高い安全性を実現した。その製品ラインアップを紹介する。

17

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

※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。
（IEC 60529:2001）
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。

変化を創り新たな価値を提供するリチウムイオン電池を搭載した無停電電源装置

図 3 「SANUPS N11C-Li」（5kVA）の外観

3.1 メンテナンスフリー

従来の鉛蓄電池を搭載した UPS は，約 5 年ごとにバッテリ交

換作業が必要であった。開発した UPS が採用した LiB は期待寿命が 10 年であるため，約 10 年間バッテリの交換が不要となる。

UPS 本体の期待寿命も 10 年であるため，この間，バッテリの交換作業などのメンテナンスが不要になり，維持管理の費用を低
図 2 「SANUPS N11B-Li」シリーズ外観

2.3 「SANUPS N11C-Li」シリーズ

UPS には，水門やサイレン，防災無線などの防災設備やそれを監視するシステムの電源をバックアップする要求がある。
防災設備の監視システムは無人の小規模建屋やコンテナなど減できる。

3.2 広い使用温度範囲

LiB を搭載した UPS は，使用温度範囲が− 20˚C 〜＋ 50˚C ま

たは 55˚C であり，従来品に比べ温度範囲が拡大した。
使用温度範囲の拡大により，従来設置できなかった，厳しい温度環境下で使用することができ，UPS の用途が大幅に広がった。

の限られたスペースに設置され，空調設備がなく，厳しい環境下での使用が想定される。このため UPS には，高効率，長時間バックアップ，省スペース，メンテナンスフリー，広い使用温度範囲が求められる。
このような用途に適した UPS として，省スペースで，発生熱量の少ない常時商用給電方式を採用した「SANUPS N11C-Li」
シリーズを開発した。
出力容量は，1.5kVA，3kVA，5kVA をラインアップした。

3.3 小型・軽量

LiB は鉛蓄電池と比較して，エネルギー密度が高いため，同等のバックアップ時間で比較した場合，従来の UPS に対し約 1/2の体積，質量を実現できる。図 4 に，UPS を鉛蓄電池で構成した
場合と LiB で構成した場合の一例を示す。

UPS が占有するスペースを従来より小さくできるため，設置場所の省スペース化に貢献できる。

発生熱量が少なく高効率のため，空調設備のない屋外キュー
ビクルの中など厳しい温度環境下での使用ができ，併せて，ランニングコストを低減し，省エネルギーに貢献できる。

鉛蓄電池搭載UPS（A11K 1.5kVA,180分構成）

LiB搭載UPS（A11K-Li 1.5kVA,200分構成）
UPS本体

図 3 にその外観を示す。全機種 19 インチラックへの搭載ができる。

3. 開発した UPS の共通の特長

鉛蓄電池

LiB

開発した UPS は，新たな価値を提供する共通の特長を持つ。

Li-ion20

その特長を以下に示す。
占有スペース：17U
質量：約266kg

占有スペース：10U
質量：約124kg

図 4 UPS の占有スペース比較（19 インチラック搭載時）

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201818

LiB を搭載した UPS と，従来の鉛蓄電池を搭載した UPS の特長の比較を表 1 に示す。

充電器

表 1 開発した UPS の特長

蓄電池の期待寿命

UPS

開閉器開発した UPS
従来の UPS（鉛蓄電池を搭載）（LiB を搭載）
5 年※ 1
10 年※ 1
（周囲温度 25˚C） （周囲温度 30˚C）

使用温度範囲− 10 〜 40˚C

− 20 〜 55˚C

体積・質量

1

約 1/2

※ 1：停電回数が年間 10 回の場合

制御部
ヒューズ
通信

ヒューズ

LiB

開閉器

BMS

セル

4. 高い安全性を実現し安心を提供する技術
4.1 LiB の保護機能

図 5 LiB の保護機能

LiB は，その高いエネルギー密度から，発煙や発火を懸念する声があるが，LiB の状態を確実に監視することで，安全に使用できる。
当社の LiB 搭載の UPS は，LiB 自体のバッテリマネジメント
システム（以下，BMS）による安全管理に加え，UPS 本体側でも，LiB を監視し，異常を確認した際に LiB の保護をおこなう。

従 来 の UPS は 屋 内 設 置 が 基 本 で あ っ た が，前 述 の よ う に「SANUPS N11B-Li」シリーズは，屋外でも設置できる仕様にするため，保護等級 IP65 の構造を実現した。
保護等級 IP65 の場合，UPS 内部で発生した熱を外気に直接これら保護機能の概要は次のとおりである。

逃すことができない。もし，UPS の内部に熱がこもり，一部に熱（1）BMS による保護が集中してしまうと，電子部品や LiB の温度が上昇し，部品の劣

LiB の電流，セル電圧，セル温度の監視をおこない，過化を早めたり故障を引き起こす可能性がある。この場合，UPS

電流，過充電，過温度を検出した場合は，BMS が開閉器をとして期待寿命を満たせず，結果として，停電が発生した際に，OFF することで，LiB を切り離して保護する。

UPS が確実に負荷機器をバックアップできない可能性がある。

（2）UPS による保護

そのため，UPS の設計において，熱流体解析シミュレーショUPS は BMS と通信をおこない，運転中の LiB の状態をンにより内部の熱の流れを検証し，熱を効果的に循環させて，筐監視している。BMS との通信異常が発生した場合，UPS は

体全体を使って外部に放出できるように，構造およびレイアウ

充電を停止し LiB を保護する。また，LiB の充電電圧，セルトの最適設計をおこなった。熱流体解析の一例を図 6 に示す。

電圧が上昇した場合も，UPS は充電器を停止し LiB を保護

これにより，保護等級 IP65 の筐体を実現しながら，一部に熱する。また，LiB のセル温度が高くなった場合は，充放電をが集中することによる UPS の性能や信頼性を低下させることな停止する。

く，屋外に設置できる信頼性の高い UPS の製品化を実現した。

その他，UPS または，LiB に異常が発生した場合には，UPSと LiB 双方の開閉器により回路を切り離して保護する。また，万が一，短絡などが発生した場合には，ヒューズにより LiB を遮断して配線等を保護する。

UPS と LiB の保護機能について図 5 に示す。

19

4.2 装置内レイアウトの最適設計

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

変化を創り新たな価値を提供するリチウムイオン電池を搭載した無停電電源装置

図 6 「SANUPS N11B-Li」（3kVA）の熱流体解析モデル

5. むすび
本稿では，新たに LiB を搭載した UPS と，その性能を実現するための技術を紹介した。
これら製品と技術により，従来の UPS ではできなかった厳しい環境下にある機器のバックアップができるようになり，UPSの活躍の場が広がった。また，蓄電池も約 10 年間メンテナンス
フリーとなり，メンテナンス費用の低減に貢献できる。
今後も，UPS の用途を広げ，市場に大きな変化を創る技術を追求し，お客さまに新たな価値を提供する製品を開発していく
所存である。

永井 正彦
1993 年入社
SANYODENKI PHILIPPINES,INC.
無停電電源装置，太陽光発電システムの開発，設計に従事。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201820

新製品紹介小容量無停電電源装置「SANUPS N11C-Li」シリーズの開発
小澤 翔太

山岸 伸一郎

依田 英明

荻原 康彦

Shota Ozawa

Shinichiro Yamagishi

Hideaki Yoda

Yasuhiko Ogihara

木村 博文

庄山 祐平

村井 丈夫

柳原 一哉

Hirofumi Kimura

Yuhei Shoyama

Takeo Murai

Kazuya Yanagihara

斉藤 博之

平栗 一也

髙橋 尚汰

Hiroyuki Saito

Kazuya Hiraguri

Shota Takahashi

1. まえがき
無停電電源装置（以下，UPS）は，水門やサイレンなどの防災設備をバックアップする用途がある。そのため，小規模建屋やキュービクル，コンテナの内部など，厳しい温度環境下に設置される。
このため UPS には，省スペース，メンテナンスフリー，広い使
用温度範囲，長時間バックアップが求められる。また，小規模建（1）1.5kVA

屋などは空調設備がないことが多いため，内部設備へ熱的な影
響を与えないよう，高効率，発生熱量を低減化する要求がある。
従来から小容量 UPS に採用されている鉛蓄電池は，使用温度範囲が限られており，約 5 年で電池交換が必要となる。また，長時間バックアップを実現するためには，バッテリ増設のための，広い設置スペースの確保が必要である。
これに対し，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，省（2）3kVA

スペースで長時間のバックアップ，さらに，バッテリ交換不要の
メンテナンスフリーが実現できる。
当社は LiB を採用した UPS として，屋内用に常時インバー
タ給電方式 UPS「SANUPS A11K-Li」，屋外用に常時商用給電 方 式 の UPS「SANUPS N11B-Li」を す で に 製 品 化 し て いるが，新たなラインアップとして，小規模建屋内など厳しい温度環境下でも使用できる常時商用給電方式の UPS「SANUPS

N11C-Li」を開発した。本稿ではその概要と特長を紹介する。

（3）5kVA

2. 製品の概要「SANUPS N11C-Li」は，出力容量 1.5kVA，3kVA，5kVA
をラインアップした。
図 1（1）〜（3）に各機種の外観を示す。
全機種とも，図 1（4）のようにバッテリの増設ができ，図 1（5）のようにラックに搭載ができる。
（4）バッテリ増設（1.5kVA）（5）ラック搭載（1.5kVA）

図 1 「SANUPS N11C-Li」シリーズの外観

21

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

小容量無停電電源装置「SANUPS N11C-Li」シリーズの開発

3. 製品の特長

3.6 省エネルギー，発生熱量の低減化

3.1 幅広い使用温度範囲成した。これによりランニングコストを低減し，省エネルギー実現した。極寒，酷暑の地域や，空調設備のない小規模建屋内な規模建屋内の温度上昇を抑制できる。

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

LiB の採用により，− 20℃〜＋ 55℃の幅広い使用温度範囲をに貢献できる。また，発生熱量が少ないため，空調設備のない小どで使用できる。

3.7 LiB の増設

3.2 メンテナンスフリー

LiB を増設することで，さらに長時間のバックアップができる。

鉛蓄電池を搭載した従来品は，約 5 年ごとにバッテリ交換作業が必要であったが，LiB を採用することで，約 10 年間バッテリ交換が不要となる。メンテナンスフリーとなり，バッテリ交※（1.5kVA では最大 400 分）

3.8 ラック搭載
19 インチラック（EIA 規格）に搭載できるため，屋内設備への換の費用を削減できる。

組み込みが容易にできる。

3.3 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 2 に「SANUPS N11C-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。

4. 回路構成
図 3 に「SANUPS N11C-Li」の回路系統図を示す。

全機種で保守バイパス回路を搭載しており，商用電源からの「SANUPS N11C-Li」は主回路，制御回路，通信インタフェー

給電を継続したまま，モジュール交換などの保守作業ができる。

ス回路などで構成する電源ユニットと，バッテリモジュール，バッテリマネジメントユニット（以下，BMU）などで構成する
バッテリユニットの組み合わせとなる。

インバータモジュール

4.1 LiB 監視回路構成

BMU を搭載し，UPS と LiB 間の情報インタフェースを備えた。LiB の詳細情報を監視し，UPS と LiB 相互の保護動作や異常検出をおこなうことで，UPS の安全性を高めている。
（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，UPS と LiBを切り離す。
バッテリモジュール（2）LiB 異常時の検出

LiB 異常時は，BMU から CAN 通信により UPS へ LiB
図 2 インバータモジュールおよびバッテリモジュール（「SANUPS N11C-Li」1.5kVA）

異常が通知される。これにより，UPS は充電器の出力を停止する。また，BMU は LiB 異常を検出した時点で，UPS と

LiB を切り離す。
（3）LiB のセル電圧・セル温度の監視

3.4 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。

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と，BMU は LiB 異常と判断し，UPS と LiB を切り離す。

3.5 省スペース化・軽量化

LiB を採用したことにより，従来品で採用している鉛蓄電池

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。

と比較し，初期バックアップ時間が同等の場合，体積，質量ともに，約 1/2 になる。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201822

保守バイパス回路
商用直送回路電子スイッチ

a

フィルタ

フィルタ

交流入力

ヒューズ
インバータ

整流器

注1

交流出力

DC/DC

コンバータ

G

インタフェース

制御
ヒューズ

インバータ
モジュール

DC12V

a

LAN I/F+12V 電源FE（オプション）b

接点 I/F（オプション）

電源ユニットPC I/FCARD I/F
CHG I/F
BATT I/F
SIGNAL│REMOTE※※CARD I/F に接続※（どちらか一方）

バッテリコネクタ
EXT. BATTERY

FE
DC12V
UPS I/F IN

BMU

中継基板

CMU
バッテリ
コネクタ
UPS EXT.
BATTERY

バッテリ 電流センサ
ブレーカ

ヒューズ

メインバッテリユニット

CMU

バッテリモジュール

増設バッテリコネクタ
EXT. BATTERY

注 1 「SANUPS N11C-Li」3kVA・5kVA は出力コンセント・端子台の両方から出力。

図 3 「SANUPS N11C-Li」（1.5kVA）の回路系統図

23

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

小容量無停電電源装置「SANUPS N11C-Li」シリーズの開発

5. 仕様
表 1 に「SANUPS N11C-Li」の標準仕様を示す。
表 1 「SANUPS N11B-Li（3kVA）」仕様
項目
型名
定格出力容量
給電方式
方式

交流
入力

定格または特性−

N11CL152

kVA/kW

1.5/1.2−

備考

N11CL302

N11CL502

3.0/2.4

5.0/4.0

冷却方式

−

強制空冷

−

高周波 PWM 方式（バッテリ運転時）

相数・線数

−

単相 2 線

定格電圧Ｖ

100,110,120

電圧範囲

%

定格電圧 ± 10 以内

定格周波数

Hz

50 または 60%

定格周波数 ± 1,3,5,7

所要容量

kVA

相数・線数

−

定格電圧

Ｖ

定格周波数

Hz

2.1 以下

4.0 以下商用同期形常時インバータ給電
出力電圧と同一

周波数範囲%

皮相電力／有効電力

常時商用給電INV 方式

電圧整定精度

交流
出力

単位

周波数は自動判別（変動範囲は出力周波数精度選択と同一）

6.7 以下

バッテリ回復充電時の最大容量

単相 2 線
電圧波形：正弦波

100,110,120
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

定格運転時

商用運転時：入力電源と同じ
バッテリ運転時：50 または 60
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

線形負荷／整流器負荷・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

負荷力率

−

0.8（遅れ）

変動範囲

過電流保護

%

105 以上バイパス回路へ自動切換

過渡
電圧
変動

過負荷
耐量

バッテリ

インバータ
バイパス

使用環境
保管環境

%

種類

−

バックアップ時間分

騒音

バッテリ運転時：定格周波数± 0.5 以内

定格運転時

0.7（遅れ）〜 1.0

105 以上200ms

200/800

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 1）

装置正面 1m,A 特性（周囲温度 40˚C を超える場合）

dB

周囲温度

˚C

− 20 〜＋ 55

相対湿度

%

10 〜 90

周囲温度

˚C− 20 〜＋ 55

相対湿度

%

10 〜 90（注 2）

結露なきこと（注 3）

結露なきこと

注 1 バッテリ電圧が低下したときは，60dB 以下。
注 2 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 3 バッテリの寿命短縮を考慮して，＋ 30˚C を超える長期間の保管は避けること。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.46 November 201824

小容量無停電電源装置「SANUPS N11C-Li」シリーズの開発

6. むすび参考文献（1）庄山 祐平ほか：小容量無停電電源装置「SANUPS A11K-Li」，「SANUPS

本稿では，LiB を搭載した UPS の新たなラインアップとして，「SANUPS N11C-Li」シリーズを紹介した。
広い使用温度範囲，メンテンナンスフリー，省スペース，高効率，という特長により，屋外の小規模建屋内や，空調設備のない

N11B-Li」シリーズの開発
SANYODENKI Technical Report No.44（2）村井 丈夫ほか：無停電電源装置「SANUPS N11B-Li（3kVA）」の開発

SANYODENKI Technical Report No.45

屋内設備への組み込みなど，UPS の新たなニーズを創り出すことができる。

UPS の社会的な重要性は高まり，今後も UPS の用途・設置環
境が多様化するにつれ，さらなる小型化・長時間バックアップが求められる。これら市場要求に応えるため，LiB を搭載した

UPS のラインアップを拡充することで，お客さまに新たな価値を提供する製品を開発していく所存である。

小澤 翔太
2014 年入社

村井 丈夫
2012 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。

山岸 伸一郎1991 年入社

柳原 一哉
2013 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。

依田 英明
1991 年入社

斉藤 博之
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
無停電電源装置の機構設計に従事。

荻原 康彦
1991 年入社

平栗 一也
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。

木村 博文
2007 年入社

髙橋 尚汰
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。

庄山 祐平
2009 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。

25

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

特集：変化を創り出す技術「ものづくり」に変化を創り出す
サーボシステム技術
児玉 秀明

成沢 康敬

中村 至雄

孫竹 周作

Hideaki Kodama

Yasutaka Narusawa

Norio Nakamura

Shusaku Magotake

1. まえがき
近年，製造業は生産性の向上とともに，市場の変化・変動に対する柔軟性を高める必要がある。そのために，多くの製造現場
では，ロボットなどの自動化技術や，IoT・AI などの情報通信技術を活用し，高度な「ものづくり」を目指して大きく変わろうと
している。
本稿では，
「ものづくり」に変化を創り出すサーボシステム技
術として，「ロボットの開発支援技術」，サーボシステムの「監視機能」および「情報通信技術」について述べる。また，これらの技術を活用した当社生産ラインの取り組み事例についても紹介する。

2. ロボットの開発支援技術「ものづくり」の生産性や柔軟性を高めるために，人手に頼っていた工程のロボットによる自動化は有効である。しかし，ロボットを活用した生産システムを開発するためには，ロボットの専門知識を有する人材の育成や，開発期間の長期化など，いくつかの課題がある。

図 1 ロボットの機構設定ツール

このような課題を解決するために，当社の「SANMOTION C（1）が有しているロボット開発のための支援技術・
コントローラ」

機能を紹介する。

SANMOTION C は，ロボットの動作プログラムを簡単に短

2.2 ティーチング・プログラム機能

ロ ボ ッ ト の 動 作 を 簡 単 に プ ロ グ ラ ミ ン グ す る た め に，期間で開発できる豊富な機能を備えている。具体的には，ロボッ

SANMOTION C は，図 2 のティーチィングペンダントを用意

トの「姿勢制御」や「ティーチング・プログラム機能」や「シミュしている。複雑なロボットハンドの位置を設定する場合，図 3 にレーション機能」などである。それぞれの技術について，解説す示すウィザード形式の画面を活用することで，簡単に設定できる。

る。また，表 1 に示すように，ロボットを簡単に動作させるためのコマンドも準備している。これらの機能により，ロボットの2.1 ロボットの姿勢制御

動作を短時間でプログラミングできる。

SANMOTION C では，ロボットの姿勢を簡単に制御できるように，図 1 に示す機構設定ツールを準備している。
開発したいロボットのタイプや腕の長さとギヤ比を設定する
だけで，ロボットの姿勢が制御できる。姿勢を制御するための複雑な計算が不要なため，お客さまのプログラム開発負荷は軽減する。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201826

2.3 動作シミュレーション

SANMOTION C では，ロボットの動作をシミュレーション

するためのソフトウェアを準備している。
このソフトウェアを活用することにより，実機を使用しな
くてもロボットが効率よく，安全に動作していることを確認できる。
図 4 に示すように，ロボットが三次元上で動作する様子を確認しながら，同時に各軸の動作（位置，速度，加速度）を視覚的に分析できる。
実機導入後も，実機の動作をシミュレーション上のロボット
で確認できる。さらに映像を記録し，同時にモータの速度，加速
図 2 ティーチングペンダントの外観

度，トルクのデータをログとして保存できるため，ロボットのチョコ停分析やタクトタイム向上に活用できる。

図 3 ロボットハンドの設定画面

表 1 ロボット言語の主なコマンドの例
コマンド名

27

内容

PTP

ポイント・ツー・ポイント移動

LIN

直線補間移動

CIRC

円弧移動

PTPRel

距離指定 PTP 動作

LINRel

距離指定直線補間動作

StopRobot

ロボット停止WaitFinished

ロボットコマンド処理待ち

RefRobotAxis

原点復帰動作

TOOL

ツール座標設定

Ovl

オーバーラップ設定（Path）

Ramp

加減速カーブ設定

WaitTime

時間待ち（タイマー）

DIN.Wait

デジタル入力待ち

Dout. Set

デジタル出力設定（BOOL）

WHILE ... DO

繰り返し制御IF ... THEN

分岐命令

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

図 4 三次元シミュレーションソフトウェアの画面

こ の よ う に，ロ ボ ッ ト の 専 門 知 識 が な い ユ ー ザ ー で も，

SANMOTION C のロボット開発支援技術を活用することで，ロボットの動作プログラムを短期間で開発することができる。

3. 監視機能
生産性や品質の向上を目的として，部品の寿命，機械装置の稼動状況や使用環境などを監視できる機能が，サーボシステムにも求められている。
本章では，「SANMOTION R 3E Model サーボアンプ」で搭載した監視機能について解説する。

「ものづくり」に変化を創り出すサーボシステム技術

3.1 部品の寿命予測機能

サーボモータ，サーボアンプなどサーボ機器には，摩耗や経4. 情報通信技術

年劣化が生じる寿命部品が含まれている。製品を長くご使用い

前述のとおり，サーボシステムから，部品の残寿命や機械のただくためには，定期的な部品交換が必要である。しかし，使用稼働状況など多くの情報を取得できる。そして，図 6 に示すよう条件や使用環境により部品の寿命は異なるため，適切な交換時に，これらの情報は各階層の機器とネットワークを介して，上位期を把握することは難しい。そこで，モータの保持ブレーキや，の生産管理システムやデータサーバなどに収集・蓄積できる。

突入電流防止回路に使用しているリレーなどの残寿命を監視す

これらの情報を有効活用するために，サーボ機器から上位のる機能を搭載した。これらの残寿命は，上位コントローラから

機器やデータサーバへ，簡単にデータを伝達できる情報通信技

モーションネットワークを介して監視できる。また，図 5 に示す術が必要である。本章では，当社サーボシステムで取り組んでようにモータセットアップソフトウェアを使って監視できる。

いる情報通信技術を解説する。

生産管理システム・製造管理・AI活用
・スケジューリング

情報の管理・分析（管理、診断、AI）

MES/AI
Ethernet OPC

表示・計測システム
・生産管理・監視SCADA/HMI
Ethernet OPC

制御システム・設備・工程制御

コントローラ
RS485 RS232

生産設備
・加工・組立・搬送

モータ・アンプ

情報ネットワーク
情報の収集・展開

情報の流れ（計測、記録）上位ネットワーク
動作状態の診断・分析（制御、診断、解析）

モーションネットワーク
センシング（機器情報の取得）

図 6 生産設備の情報の流れ
図 5 モータセットアップソフトウェアの寿命予測表示

4.1 モーションネットワーク通信技術

サーボシステムから多くの情報を取得するためには，モー

部品の残寿命が把握できることで，計画的な保守・交換作業をおこなうことができ，サーボ機器や機械装置の故障を未然に防止できる。
なお，寿命予測機能については，本テクニカルレポートの「新製品紹介：SANMOTION R 3E Model AC400V 入力サーボ（2）で詳述する。
アンプ（150A，300A）」

ションネットワークの高速化，大容量化が必要である。
高速モーションネットワーク対応の ｢SANMOTION R 3E

Model EtherCAT サーボアンプ｣（3）は，生産ラインで情報通信技術を活用するのに最適な製品である。
このサーボアンプは，最小通信周期 62.5μs を実現し，1 サイ
クルの通信周期内で送受信できる最大転送データ量を従来の約1.6 倍に拡大した。サーボモータを制御するための指令やフィー

3.2 稼動状況の監視機能

ドバック情報だけでなく，部品の残寿命や装置の使用環境など「SANMOTION R 3E Model サーボアンプ」は，機械装置のの監視情報も，リアルタイムに上位コントローラへ伝えること

稼動状況を監視できる多くのモニタ機能を搭載している。

ができる。

例えば，サーボモータの回転速度，電流をもとに消費電力を算出する消費電力モニタ機能により，モータ・アンプの消費電力をこれらの特長を活かすことで，機械装置の性能向上はもとより，故障予知・予防保全など信頼性の向上にも貢献できる。

簡単に監視できる。消費電力を監視することにより , 機械装置・生産設備のエネルギー使用状況を把握できる。そして，工場全体のエネルギーコストを削減し，省エネルギー化の促進に貢献できる。
また，エンコーダとサーボアンプ間の通信品質を監視できる

4.2 ネットワーク接続技術

当 社 SANMOTION C モ ー シ ョ ン コ ン ト ロ ー ラ は，OPC

サーバやネットワークライブラリにより，簡単に機器間の通信を確立できる。機器間のネットワーク接続の例を図 7 に示す。

通信エラーモニタ機能も搭載している。通信品質を定量的に監視し，装置の経年変化や使用環境の変化により生じる通信トラ
ブルを未然に防止できる。また，問題発生時にも，迅速にトラブ
ルシューティングできる。

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201828

SANMOTION C のロボット開発支援技術により，従来と比較して 1/3 の期間で内製ロボットを開発し，導入コストも抑える

MES（生産管理システム）
（OPC）

情報系
ネットワーク（Ethernet（TCP/IP））

ことができた。新たに構築した部品挿入工程は，従来と比較して生産性を 4 倍に向上し，生産リードタイムを 1/3 に短縮した。

HMI

また，同一ラインで多品種のプリント基板が生産可能であり，生上位
ネットワーク（OPC）（Ethernet(TCP/IP))

SANMOTION C

PLC機器

コントローラ

5.2 監視機能と情報通信技術の活用事例

ステッピングサーボアンプドライバ

I/O（センサ）機器（Can,RS485）

モーション
ネットワーク

産性と柔軟性を飛躍的に向上した。

フィールド
ネットワーク

サーボモータの生産ラインにも，当社 SANMOTION 製品を使用したロボットや自動化設備を導入している。これらの設備に使用されているサーボモータ，エンコーダ，およびサーボアン
プから得られるさまざまな情報を活用して，生産性の向上や品質の安定化のための取り組みをはじめている。

図 7 機器間のネットワーク接続

一例として，小型サーボモータのロータ組立ラインにおける情報通信技術の活用事例を紹介する。

通信プログラムを開発するユーザーは，GUI によるパラメー

この組立ラインは，モータシャフトへのマグネット接着からタを設定するだけで，コントローラが自動的に装置間の通信を

ロータ検査までをおこなっている。図 9 に示すように，制御シおこなうため，短期間でネットワークを構築できる。

ステムは「SANMOTION R 3E EtherCAT サーボアンプ」と「SANMOTION C コントローラ」で構成している。

5. 当社生産ラインの活用事例
データの
収集・蓄積

本章では，前述したロボットの開発支援技術，サーボシステム

AIによる
解析・分析

の監視機能および情報通信技術を，当社の「ものづくり」に適用した事例を紹介する。

Server

5.1 ロボット開発支援技術の活用事例

従来，サーボアンプのプリント基板の部品挿入工程は，人手に頼る作業が多く，生産ラインのボトルネック工程であった。このボトルネックを解消するために，ロボットを活用した生産システムを構築した。図 8 に，当社で開発した双腕型内製ロボット

SANMOTION C

可視化

コントローラEtherCATSANMOTION R 3E Model
EtherCATサーボアンプ

監視の外観を示す。

（部品寿命，
稼動状況など）この内製ロボットは，ICT（基板の検査装置）へのプリント基板の脱着と，次工程へ基板を渡す作業をおこなっている。

ロータ組立ライン

図 9 ロータ組立ラインの情報通信技術活用事例
前工程

ICT

部品の寿命や消費電力などサーボシステムが監視している多くの情報は，EtherCAT の高速性とデータ転送の効率性を活かし，リアルタイムに SANMOTION C コントローラへ伝達する。さらに，コントローラが取得した情報はデータサーバへ蓄積する。
サーバへ蓄積されたデータを活用して，部品の残寿命や設備の稼動状況やモータとアンプの動作状況などが可視化できる。
双腕型内製ロボット

これにより，サーボ機器の計画的なメンテンナス，生産性向上のための改善支援など多くの効果が期待できる。さらに，AI など

次工程の機械学習を利用して，収集した多くのデータを分析し，設備の図 8 双腕型内製ロボットの外観

29

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

故障や異常の予兆検知の検証もおこなっている。

「ものづくり」に変化を創り出すサーボシステム技術

6. むすび
本稿では，「ものづくり」に変化を創り出すサーボシステムの技術として，「ロボットの開発支援技術」，サーボシステムの「監児玉 秀明
1991 年入社
サーボシステム事業部 設計第二部
コントローラの設計，開発に従事。

視機能」および「情報通信技術」について解説した。さらに，これらの技術を活用した当社の「ものづくり」の事例についても紹介した。
今後も , 生産性と柔軟性を高めるために，ロボットの導入・活用のための支援技術を拡充する。また，当社生産ラインで検

成沢 康敬
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。

証した情報通信技術のノウハウを製品開発へもフィードバック
し，お客さまに新たな価値と変化を創出する技術・製品の開発に取り組む所存である。
参考文献

中村 至雄
2007 年入社
サーボシステム事業部 生産技術部
サーボモータの生産技術に従事。

（1）児玉・田﨑ほか：モーションコントローラ ｢SANMOTION C｣ の開発

SANYO DENKI Technical Report No.21（2006-5）（2）千野・小池ほか：「SANMOTION R 3E Model」AC400V 入力サーボア
ンプ（150A，300A）の開発

SANYO DENKI Technical Report No.46（2018-11）

孫竹 周作
1996 年入社
サーボシステム事業部 生産技術部
コントローラ，サーボアンプの生産技術に従事。

（3）伊藤・町田ほか：「SANMOTION R 3E Model｣ EtherCAT 通信サーボ
アンプの開発SANYO DENKI Technical Report No.44（2017-11）

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201830

新製品紹介「SANMOTION R 3E Model」AC400V
入力サーボアンプ（150A，300A）の開発
小池 宏明

上條 晴彦

Haruhiko Chino

Hiroaki Koike

Haruhiko Kamijyou

涌井 康洋

宮下 正樹

平光 聡志

Wakui Yasuhiro

Masaki Miyashita

Satoshi Hiramitsu

1. まえがき

220

（70）

140

25

千野 晴彦

2014 年に開発した「SANMOTION R 3E Model」の AC200V
入力サーボアンプは，モータ出力 30kW まで駆動できる幅広い製品をラインアップし，さまざまなお客さまの機械装置にご使
375

やアジア地域を中心に AC400V 入力仕様の需要が大きいため，

325

用いただいている。さらに，産業のグローバル化に伴い，欧州

AC200V 入力製品と同等のモータ出力まで駆動できる AC400V
入力製品のラインアップを拡充した。
本 稿 で は，
「SANMOTION R 3E Model」の AC400V 入 力

150

まず，本開発品の製品概要を示す。次いで主要な性能・機能および開発のポイントについて紹介する。

（80）

（25）

紹介する。

（85）

（25）

サーボアンプに新たにラインアップした 150A，300A について

230

2. 製品概要
図 2 外形図（150A）

2.1 外観・外形

開 発 し た「SANMOTION R 3E Model」の AC400V 入 力

サーボアンプ 150A，300A（以下 150A，300A アンプ）の外観を270

既存製品との互換性を維持するために幅および高さ寸法を従

（70）

140

25

図 1 に，外形図を図 2，図 3 に示す。

325

375

来品と同一にした。

150
235

150A

300A
EtherCAT（Safety）

アナログ／パルス

図 1 外観31

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

図 3 外形図（300A）

「SANMOTION R 3E Model」AC400V 入力サーボアンプ（150A，300A）の開発

2.2 主要諸元

これらの機能は，サーボモータやサーボアンプのデータを取

表 1 に 150A，300A アンプの主要諸元を示す。インタフェー

得・解析することで予防保全や環境診断といった機械装置のメンスは，アナログ・パルス列入力と EtherCAT に対応している。そテナンス性の向上に貢献できる。以下に各機能の詳細を示す。

して，機能安全モデルも同時にラインナップしており，さまざまな用途の装置に合わせて製品を選択できる。
適用モータは，R1･R2 シリーズ 400V 入力の 5.5kW 〜 30kWに対応する。

3.1 保持ブレーキの残寿命保持ブレーキ付きサーボモータは，制動を繰り返すと摩耗によりギャップが広がり正常に動作しなくなる寿命部品である。

適 用 エ ン コ ー ダ は，当 社 の 各 種 ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー

本機能は，保持ブレーキの制動回転量を累積することでブ

ダ，省配線インクリメンタルエンコーダに対応する。また，リレーキの摩耗を推定し，保持ブレーキの残寿命をモニタできる

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ようにした。これにより，お客さまがサーボモータの交換時期

として，HEIDENHAIN 社製エンコーダ（インタフェース：を適切に判断し，機械装置の故障を予防できる。

EnDat2.2）にも対応している。
なお，欧州の低電圧指令，EMC 指令，機能安全，UL/cUL（米国），KC マーク（韓国）の法規制に適合している。

3.2 回生抵抗の消費電力モニタ

回生抵抗の消費電力をモニタする機能を追加した。
入力電圧の上昇や電解コンデンサの容量が低下すると回生

3. 性能・機能電力が増加する。消費電力モニタを監視することで，電源環境の変化や装置の異常検出が可能となる。また，許容吸収電力に本開発品は「SANMOTION R 3E Model」の AC200V 入力
サーボアンプと同性能・機能を実現しながら，新たに 4 つの機能

対しての余裕度も確認できるため，適切な回生抵抗器を選定できる。

を搭載した。
表 1 主要諸元
アンプ容量

150A

300A

制御電源電圧範囲

DC24V ± 10%主回路電源電圧範囲− 15%AC380V 〜 480V ＋ 10%，

外形寸法

220W×375H×230D

270W×375H×235D

34.0Arms

66.0Arms

連続出力電流
瞬時最大電流83.0Arms

157.0Arms

適用モータ

5.5kW 〜 15kW

20kW 〜 30kW

適用エンコーダ

機能

適合法
規制

・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，シングルターン）
・省配線インクリメンタルエンコーダ
・HEIDENHAIN 社製 EnDat2.2 エンコーダ

制御機能

・タンデム運転制御
・デュアル位置フィードバック制御

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・エンコーダ温度モニタ
・回生抵抗の消費電力モニタ
・リレーの動作回数計測

UL

UL61800-5-1・消費電力モニタ
・ドライブレコーダ
・アンプ温度モニタ
・保持ブレーキ寿命診断
・エンコーダ通信の品質モニタ

CSA

C22.2 No.274-13

低電圧指令

EN61800-5-1

EMC 指令EN61800-3，EN61326-3-1

機能安全ISO13849-1/PL=e，EN61508/SIL3，EN62061/SILCL3

KC マークKN61000-6-2，KN61000-6-4

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 201832

3.3 エンコーダ通信の品質モニタ

サーボアンプとエンコーダ間の通信品質を定量的に確認できる通信エラーレートモニタ機能（符号誤り率）を追加した。
サーボアンプとサーボモータの配線や接地線の接続，また，

表 2 に従来品との主回路電解コンデンサの比較を示す。従来製品（当社 RS1 シリーズ）に対して主回路電解コンデンサの許容
リプル電流を 35.8% 増加することで温度上昇を 38.1% 低減し，発熱量を少なくしている。

シールド線の処理が適切でないと，エラーレートは大きく変化

また，評価結果をフィードバックし，製品仕様や部品のワースする。装置立上げ時，本モニタを確認しながら適切な配線や接ト条件を考慮した設計をしたことで，より安全で安心，品質の高地などがおこなえ，装置の耐ノイズ性が向上する。また，装置稼

い製品としている。

働中にもエラーレートの変化を監視することで，通信品質の確
表 2 主回路電解コンデンサ比較認や改善にも役立つ。

3.4 リレーの動作回数計測

突入電流防止用回路，ダイナミックブレーキ用回路，保持ブ

レーキ出力用回路のそれぞれに使用しているリレーの累積動作回数から，残寿命をモニタできるようにした。これにより，計画的にメンテナンスできるとともに，機械装置の故障も予防できる。

4. 開発のポイント
4.1 BCP の取り組み

項目

従来製品
（RS1）150A

温度上昇値

13.9K

本開発品

150A
8.6K

− 38.1%

静電容量2,000µF2,180µF

9.0%

許容リプル

9.0Arms

12.3Arms

35.8%

461,814mm3− 26.5%

7,697mm3− 2.0%

体積
表面積628,319mm3
7,854mm3

4.3 小型化

本開発品は図 4 に示すとおり前面側を制御盤内に，背面側を2011 年の東日本大震災，2016 年の熊本地震では，取引先のダクト内に設置する。表 3 に奥行き寸法における従来品との比メーカが甚大な被害を受けたことで，部品の調達が困難となり，較を示す。従来品はアンプ容量ごとに異なっていた前面側奥行

お客さまの生産にも影響を与えた。サーボアンプのインバータ

寸法を 150mm に合わせることで統一性を持たせるとともに，用パワーモジュールには，IPM（Intelligent Power Module）を最大 10% の小型化を達成した。また，安全機能拡張ボードを本採用していたが，メーカによりパッケージや機能に互換性がな

体内に完全に内蔵できるため，制御盤内のアンプ取り付け位置

いため，代替製品の準備に，大幅な設計変更が必要となったための変更や占有スペースを増やすことなく，機能安全規格に対応である。

した「SANMOTION R 3E model Safety」への置き換えも可

本開発品の 300A のサーボアンプは，複数メーカでパッケー能である。

ジに互換性のある IGBT モジュールを選定した。IPM には過電流保護，過熱保護，制御回路の電圧低下の保護，過電流時のソフト遮断など多くの機能を内蔵しているが，IGBT モジュールは
これら機能がない。
そこで，IGBT モジュールの周辺保護機能として共通な回路

制御盤内

ダクト内

を新規設計し，IPM と同レベルの安全性を実現した。これらの技術を確立したことで，プリント基板を変更することなく，基幹部品の複数社購買を可能とし，不測の事態が発生しても損害を最小限に抑えて生産を継続できるようにした。
こ れ に よ り 事 業 継 続 計 画 の BCP（Business continuity

planning）の一つを確立し，お客さまへ製品を安定してお届けすることができる。

4.2 サーボアンプの発熱低減

内部発熱の低減のため，主回路電解コンデンサの最適化に取り組んだ。回路シミュレーションで算出したリプル電流を FFT
解析し，周波数帯域ごとの電流値から発熱量を計算することで，最適な仕様の電解コンデンサを選定した。
奥行き

奥行き

（前面側）

（背面側）

図 4 アンプ奥行き33

従来品との差SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

「SANMOTION R 3E Model」AC400V 入力サーボアンプ（150A，300A）の開発

表 3 従来品との奥行寸法と体積比較
容量

型番

RS3C15

150A

（開発品）

RS1C15（従来品）

RS3C30

300A

（開発品）

RS1D30

（従来品）

奥行き
（前面側）

奥行き
（ダクト側）

体積
削減率

150mm

80mm

− 2%

155mm

80mm

150mm

85mm

160mm

100mm

− 10%

5. むすび
本稿では，「SANMOTION R 3E Model」の AC400V 入力

千野 晴彦
1983 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。

小池 宏明
1988 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。

上條 晴彦
2005 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。

サーボアンプに新たにラインアップした 150A，300A アンプの主要性能・機能および開発のポイントについて紹介した。
本開発品により，「SANMOTION R 3E Model」の AC200V
入力サーボアンプと同等の 30kW モータまで，組み合わせが可能になった。さらに，新たに追加した IoT 機能により，装置のメ涌井 康洋
2012 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。

ンテナンス性の向上と故障予知や予防保全に貢献できるものと考える。
今後も，市場が変化・変動していくなか，お客さまのサーボシ
ステムに対する要求を常に捉え，新たな価値を創造する製品を開発していく。また，製品を安心・安全にお使いいただくため

宮下 正樹
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。

に，さらなる設計品質の向上にも取り組む所存である。
平光 聡志
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.46 November 2018

34

Memo

35

SANYO DENKI Technical Report No.46 November 2018

46

November
2018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）
横田 雅史
西牧 健太
水口 清志
内田 成一
倉石 大悟
祢津 秀樹
宮﨑 寛
小峯 理恵子発行日2018 年 11 月 15 日（年 2 回発行）

©2018 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。