• 2016年01月25日(月) 10:30 ～ 17:30

１．モータ制御技術が注目されている理由・・・環境・省エネ・IoT のコアとなる戦略技術
　　（１）． モータ技術は生活インフラ、産業インフラ、社会インフラを支える基盤技術
　　（２）． 全電力消費量の57％はモータが消費する…節電のカギを握るモータ制御技術
　　（３）． モータ制御の新しい流れ…誘導電動機からブラシレスDCモータ（永久磁石同期

　　　　　　 モータ）へ

　　（４）． 家電・自動車分野ではエアコン，冷蔵庫，ドラム型洗濯機、EV/HV車など

　　　　　　 高価格商品からローコスト商品へ広がる
　　（５）． 鉄道，製造業の生産用動力，空調用・ポンプ動力など産業、業務分野に広がる

　　　　　 　ＢＬＤＣモータ技術の導入
　　（６）． 軽量・パワフル技術が空を飛ぶ・・・ブラシレスＤＣモータはドローンを支える

　　　　　 　コア技術

２．DCブラシ・モータの動作原理と特徴，駆動回路
　　（１）． 現在も多く使われているDCブラシ・モータ
　　（２）． DCブラシ・モータの構造と動作原理・・・電源を接続すれば回転する
　　（３）． DCブラシ・モータの特徴・・・高トルク、高効率、短寿命
　　（４）． モータ特性の読み方・・・起動電流と定格電流、トルク、回転数、効率
　　（５）． DCモータの速度制御

３．なぜ今、ブラシレスDCモータなのか・・・注目される理由
　　（１）． インダクション(誘導)モータと比べて60％の効率アップのデータ
　　（２）． 初期のブラシレスDCモータは、効率は良くなかった・・・OA機器に

　　　　　　 使われた時代
　　（３）． 実は同じ・・・永久磁石同期モータ(PMSM)とブラシレスDCモータ
　　（４）． 大きく進んだブラシレスDCモータの効率改善・・・永久磁石、ロータ構造、

　　　　　　 制御駆動回路

４．ブラシレスDCモータの特徴と動作原理と特徴、駆動回路
　　（１）． 伝統的なブラシレスDCモータの構造と動作原理（矩形波駆動）
　　（２）． ブラシレスＤＣモータの特徴・・・高効率、長寿命、ノイズレス、ダストレス
　　（３）． ブラシレスDCモータの駆動方式・駆動回路・駆動素子
　　（４）． ブラシレスDCモータの速度制御・・・電圧制御、PWM制御

５．ブラシレスDCモータのセンサレス駆動
　　（１）． ブラシレスDCモータをセンサレスで駆動するメリット
　　（２）． センサレス駆動の方式・・・ロータ位置の検出方法
　　（３）． ブラシレスDCモータ正弦波駆動のしくみとメリット
　　（４）． ドローンに使われているセンサレス矩形波駆動

６．ブラシレスDCモータの正弦波駆動
　　（１）． 矩形波駆動と正弦波駆動の対比とを正弦波駆動のメリット
　　（２）． 正弦波駆動の方式・・・ＰＷＭ駆動
　　（３）． 正弦波駆動の実際・・・ホール素子ありの場合
　　（４）． 正弦波駆動の実際・・・センサレスの場合

７．ブラシレスDCモータのベクトル制御
　　（１）． ベクトル制御のメリット・・・効率アップときめ細かなトルク制御
　　（２）． ベクトル制御・・・むつかしい数式はさておいて、一口で説明する
　　（３）． ベクトル制御の制御フロー・・・電流検出、座標軸変換、速度制御、逆変換、

　　　　　　 PWM生成
　　（４）． ベクトル制御はそれほど新しい技術ではない・・・経済的に実現可能に

　　　　　　 なった背景
　　（５）． 実装上の大きな課題・・・繰り返し周波数と高速演算、整数値演算の課題
　　（６）． 高速演算の手法・・・演算の定型部分をハードウェア化（ＦＰＧＡ、ベクトル・

　　　　　　 エンジン）
　　（７）． 高速演算の新しい可能性・・・ARM CortexM4など浮動小数点演算機構付

　　　　　　 マイコンの普及

８．ベクトル制御実装のシステム設計の実際
　　（１）． 繰り返し周波数と演算速度、デバイスのスイッチング速度、高速回転
　　（２）． ベクトル制御のハードウェア・ブロック図・・・マイコン、ＰＷＭ駆動部、

　　　　　　 電流検出部
　　（３）． 制御用マイコンの選択・・・クロック、演算機構、ＰＭＤ（３相モータ駆動

　　　　　　 ブロック）、A/Dコンバータ
　　（４）． 駆動回路・・・高速駆動ＩＣ。パワーＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＰＭＩ、ＩＧＢＴ

　　　　　　 モジュールなど
　　（５）． 電流検出の３方式（３シャント、１シャント、２センサ）に対応した

　　　　　　 シャント抵抗、電流センサ、差動増幅回路

９．ブラシレスDCモータのベクトル制御回路設計の実際
　　（１）． 電源回路設計・・・システム電源回路と駆動回路源回路の設計
　　（２）． マイコン周辺回路の回路設計
　　（３）． モータに合わせた駆動デバイスの選択と回路設計
　　（４）． 高圧駆動に必要なアイソレーション回路・・・フォトカプラ、

　　　　　　 MEMSアイソレーションＩＣ
　　（５）． 電流検出回路周辺の工夫・・・検出抵抗、グランドの取り方、差動増幅回路、

　　　　　　 電流センサの選択

１０．ベクトル制御プログラムの構成と開発の実際
　　（１）． ソフトウェア開発に必要な開発環境・・・統合開発環境とＪＴＡＧデバッガ
　　（２）． 制御ソフトウェアは3階層で構成・・・「アプリケーション」、「モータ

　　　　　　 制御」、「モータ駆動」
　　（３）． 階層間のインターフェースは「コマンド」と「ステータス」で実行
　　（４）． 制御ソフトウェアの関数…アプリケーション関数、モータ制御関数、

　　　　　　 モータ駆動関数
　　（５）． センサレス制御方式のプログラム構成例
　　（６）． 制御パラメータのチューニングに威力を発揮・・・制御パラメータ表示機構

１１．設計事例：ベクトル制御を採用した位置決めサーボ制御基板
　　（１）． 軽量化、小型化、強力パワーを実現した位置決めサーボ基板のシステム設計
　　（２）． ホール・センサとアブソリュート・エンコーダを活用したベクトル制御
　　（３）． 位置決め制御プログラムのフローチャート
　　（４）． 装置組込み用の小型コンポーネントとして利用可能なサーボ基板モジュール

日本テクノセンター研修室