技術開発情報

東洋電機技報 第119号

※ 技術論文、開発レポート、製品解説については東洋電機技報本文からの抜粋です。

技術論文

突極性に基づく位置センサレス駆動埋込磁石同期モータの設計
Design of Saliency-Based Sensorless Drive Interior PM Synchronous Motor

加納 善明、小坂 卓、大森 洋一、中西 俊人、松井 信行、赤池 勝利
Yoshiaki Kano, Takashi Kosaka, Yoichi Omori, Toshihito Nakanishi, Nobuyuki Matsui, Katsutoshi Akaike

This paper presents the electromagnetic design of saliency-based sensorless drive IPM motor for the general industrial application. The magnetic saturation and cross-coupling effects are considered in finite element (FE) analysis-based performance predictions to achieve accurate design. The reliability of the FE simulation is verified by experiment using a prototype. Then, it is examined that the influence of the IPM rotor geometry on the operating region under the sensorless drive. Consequently, the design guideline has been established to obtain a suitable rotor geometry which can maximize the torque capability under the sensorless drive. The 45Nm-5.5kW 6-pole-9slot IPM motor is optimally designed. The validity of the proposed design is experimentally verified using the prototype.

<概要>
近年、地球環境保護の施策を受けて、様々な分野で省エネルギー化への要求が高まり、産業用モータの高効率化が改めて重要になってきている。この要求に対し、当社は図1に示すように誘導電動機を凌駕する高効率で、小形・軽量化を実現した分布巻埋込磁石同期モータ(以下、IPMSM)、EDMシリーズの開発を行い、現在、1.5kW~750kWを実用に供している。制御には、信頼性やシステムの簡素化の観点から、用途により位置・速度センサレスベクトル制御を用いている。
モータのより一層の小形・省材料化、高効率化の中で、集中巻の採用が見直されてきている。しかし、集中巻モータは、分布巻モータに比べ鉄心の磁気飽和が強く、負荷トルクの増加に対する突極比の低下が大きい。低速度領域でのセンサレス制御では、回転子の突極性を利用して位置推定するため、磁気飽和による突極比の低下が中~高トルク領域で運転限界を持つ要因となる。このため、位置センサレス運転可能な範囲での最大トルクを向上できる集中巻IPMSMの設計法の確立が望まれる。現状では,磁石飛散防止用ブリッジやフラックスバリア層数等の違いが駆動限界に与える影響の報告はあるが、設計法やセンサレス運転時における最大トルクの簡便な評価法は確立されていない。 本論文では、IPMSMに関してセンサレス運転可能な最大トルクの評価法並びに最大トルク向上のためのロータ構造設計法を確立し、45Nm-5.5kWの産業用可変速ドライブとしての集中巻IPMSMの実現可能性を検討している。更に、設計結果を基に製作された試作機の性能評価を通じて提案設計法の有効性を明らかにしている。

製品解説

μGPCsH の開発
Development of μGPCsH

安元 宏平、鬼塚 勇一
Kouhei yasumoto, Yuuichi onituka

We develop FA controller "μGPCsx" as a succeeding plane of "μ- GPCH" in 2001 and commercialize it. However, because it was assumed that We support structured programming, continuous program size will reduce it. As a result, it was not accepted facilities update demand of the existing μ- GPC series expected that We would increase in future without can maintain application software compatibility. Furthermore, low speed of network I / F pro-drive is outstanding because We introduced an IO expansion method by a serial bus method.
We developed "μGPCsH" as a succeeding plane of μGPCsx in 2008 in order to solve these problems. A program with the conventional "μ- GPC series" planned completely compatible unpleasant communication speed improvement in this μGPCsH. In addition, We equip a CPU module with ethernet I / F, and it is being connected with higher PC or touch panel with PLC in the superior next generation. We show a figure of to image a road map of the μ- GPC series for figure 2 for figure 1.

<概要>
2001年に「μ-GPCH」の後継機として、FAコントローラ「μGPCsx」を開発、商品化している。しかし構造化プログラミング対応としたため、連続的なプログラムサイズが縮小化されることとなった。 結果的にアプリケーションプログラムの互換性が維持できず、今後増えると予想される既設μ-GPCシリーズの設備更新要求に応じられなくなってきた。更にシリアルバス方式によるIO拡張方式を導入したため、ドライブ系ネットワークI/Fの低速化が目立っている。
これらの課題を解決すべく、2008年にμGPCsxの後継機として「μGPCsH」を開発した。このμGPCsHでは従来の「μ-GPCシリーズ」とのプログラム完全互換や通信スピード向上を計った。またCPUモジュールにはイーサネットI/Fを装備し、上位PCやタッチパネルなどとの接続に優れた次世代PLCとなっている。図1にμ-GPCシリーズのロードマップを、図2にイメージ図を示す。

※ 第1号~第104号は目次のみの掲載です。


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