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2019.04.09

PMモータってどんなモータ? 性能を最大限に引き出すには?

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PMモータとはどんなモータですか?
また、PMモータを搭載した機械の生産性を上げるには、どのような方法があるでしょうか?

環境問題が深刻化する中で、産業用モータの市場も地球規模でのエネルギー効率規制強化を受け、大きく変化しています。そんな中で需要が高まっているのが「PMモータ」です。今回はPMモータの基本から、PMモータを搭載した機械・設備を進化させる方法まで解説していきましょう。

PMモータとはどんなモータ?モータの分類

まずは基本から。モータには通電方法や構造の違いによって様々な種類があります。多種多様なモータを通電方式で分類すると下の図のようになります。

モータに直流通電するものはDC(Direct Current)モータ、それに対し交流通電するものはAC(Alternative Current)モータです。PMモータは、ACモータのうちの同期モータに分類され、その中で、ロータ(回転子)部分に永久磁石(Permanent Magnet)を使用するものを指します。

PMモータは、省エネルギー・高効率な“エコモータ”

永久磁石を使うPMモータは誘導モータのように回転子に2次電流が流れない構造のため、回転子にロスが発生しません。そのため、誘導モータに比べ省エネルギーで高効率であることが特長です。

PMモータは、ロータ部分の構造によってさらにSPMモータとIPMモータに分けられます。ロータ部分に永久磁石を貼りつけたものがSPMモータ、ロータ部分に永久磁石を埋め込んだものがIPMモータです。IPMモータは磁石を埋め込む構造のため、SPMモータに比べ、機械的な安全性が高く高速回転が可能になります。

■特徴の比較

安川電機では、環境負荷(CO2)の少ないエコPMモータ「SS7」(IPMモータ)を販売しています。 エコPMモータSS7は、励磁電流が不要のためロスが少なく、スーパープレミアム効率(IE4)に迫る効率で省エネルギーを実現しています。また、小型・軽量を追求しており、製造時、廃棄時の環境負荷低減に貢献します。レアアース(希土類)の削減にも取り組み、モータの安定供給と環境保護を推進しています。

モータの性能を引き出すにはインバータ選びが重要!

世界的に環境意識が高まる中で、省エネ・高効率の特長から注目されるPMモータですが、PMモータを駆動するためにはインバータが必須となります。そのインバータの性能によってPMモータの特性が十分に引き出されるかが決まります。

安川電機では、革新的なPMモータ制御を実現するインバータ新シリーズ「GA500」を開発、発売しました。PMモータとインバータの性能の相乗効果によって最高の省エネ効果が発揮されるのはもちろん、高精度・高応答によるレベルの高いドライブ性能を実現できます。

安川インバータ新シリーズとは?
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新インバータ「GA500」によるPMモータ制御で、機械の動きはどう変わる?

GA500は安川インバータ新シリーズの第三弾となる、世界最小クラスの高機能インバータです。PMモータの性能を最大限に引き出すGA500には、PMモータ搭載の機械・設備を画期的に進化させる機能が充実しています。その機能を見ていきましょう。

1. 高応答 ― インパクト負荷でも安定駆動

当社独自のPMモータ用アドバンストベクトル制御技術によりセンサレスでPMモータの磁極位置を検出、運転することで、ゼロ速度100%トルクを出力可能にしました。
従来機種に比べ、インパクト負荷に対しての応答時間が1/4以下に短縮されました。

■速度-トルク特性


■インパクト負荷時の速度変化


■機械がこう変わります!

コンプレッサ(冷凍機)

  • 残圧時でも安定駆動
  • 様々な冷媒でも起動可能

真空ポンプ

  • 不純物噛込みでも起動可能
  • 大気解放時でも安定駆動

2. 高速 ― 業界トップ∗1の590 Hzを実現!

最高出力周波数590 Hz∗2の高速運転を実現し、ギヤレス、ベルトレスでの機械の小型化、効率向上を実現します。


*1:当社調べ(2018年9月現在)
*2:安全保障貿易輸出管理令により出力周波数を590 Hzとしています。

■機械がこう変わります!

一般加工機械

  • 加工物に合わせた高精度駆動
  • エンコーダやギヤ、ベルト削減

3. 省エネ・高効率 ― 機械の総合効率を最大約7ポイント∗3アップ!

従来の小型機種にはなかったPM用アドバンストベクトル制御を新たに搭載したことで、PMモータの磁極位置を検出しながら駆動できるため、電力を最小限に抑えることができます。さらなる省エネを実現します。

■定トルク用途向け 総合効率比較




(注)モータ速度:100%(60 Hz)

*3:当社PMモータ:400 V 3.7 kW、負荷率25%の場合

■機械がこう変わります!

コンプレッサ、搬送機械

  • 軽負荷時の省エネ効果アップ
  • COPやIPLVの数値アップに貢献

「GA500」にはほかにも機能が充実

GA500は、革新的なPMモータ制御のほかにも様々な特長があります。

・インバータによる機械の故障予兆診断―止まらない機械・設備を実現
・IoT対応で生産管理の効率化
・機械や制御盤のコンパクト化で初期投資を最小化
・豊富な調整・メンテナンス機能
・充実したサポートツール―機械・設備の立ち上げからメンテナンス、カスタマイズまで

エネルギー問題や環境問題が深刻化する中、インバータによって省エネ・高効率なPMモータの性能をいかに引き出していくかが重要になるといえそうです。
今回ご紹介したGA500をはじめとする安川インバータ新シリーズの機能やソリューションの詳細につきましては、お電話やフォームよりお問い合わせいただけます。まずはお気軽にご相談くださいね。

 

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解説のポイント

  1. PMモータは回転子に永久磁石を使用したモータで、省エネ・高効率が特長。
  2. PMモータの性能を最大限に引き出すには、高性能なインバータが必要。
  3. 安川電機では新インバータ「GA500」を発売し、革新的なPMモータ制御を実現。機械・設備を画期的に進化させる機能が充実している。

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    TEL: 0930-25-2584