草津電機

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これまでの
常識を覆す静音性能

省エネルギー・高効率・低コストを実現した
新しいモータの誕生です

01 静音化

 

従来製品よりも、45%の低騒音化に成功

今回開発した磁石補助型シンクロナスリラクタンスモータは、「静音化」を追求しています。モータ効率を上げるための希土類(レアアース)磁石は使用せず、シンクロナスリラクタンスモータにフェライト磁石を組み合わせて使用し、騒音の原因となるコギングトルクや駆動時のトルクリプルをできるだけ抑えた最適設計を行ない、従来の希土類IPM型ブラシレスDCモータと比較して騒音値45%ダウンに成功しました。

当社比

最適設計により、騒音の原因を抑える。

騒音の大きな原因となるのは、無通電時に磁石によって発生するコギングトルクと駆動時のトルクリプル(脈動)です。

本開発モータは磁場解析による最適設計で、このトルクをできるだけ抑えることに成功し、低騒音化を実現しました。

02 省エネルギー化・高効率化

静音化を図りながら高効率を実現

騒音の原因となるトルクリプルとモータ効率との両立は難しいため、リプルと効率のバランスを考慮して最適設計を行い、静音化を図りながら高効率を実現しています。それにより希土類磁石を使用した埋込磁石同期モータと比較してほぼ同等の効率を実現しました。

希土類磁石を使用した埋込磁石同期モータと比較

モータ効率を約10%アップ

シンクロナスリラクタンスモータにフェライト磁石組み込み補助することで、モータ効率が約10%アップしました(当社比)

シンクロナスリラクタンスモータと比較

一般的に「トルクリプル」と「効率」はトレードオフの関係にありますが、磁場解析による質の高い解析方法により、最適化を行いました。

03 低コスト化・脱レアアース

脱レアアースで低コスト化を実現

これまではブラシレスDCモータで高効率を実現するため、磁力の高い希土類(レアアース)磁石を用いていましたが、シンクロナスリラクタンスモータとフェライト磁石で、磁力を補助することによって、高効率を実現しました。

一般的に希土類磁石は磁力が強いですが、コストも高く、将来の入手性も不安定になりがちなので、安価で安定して入手できるフェライト磁石を使用し、脱レアアースを実現しました。

  レアアース(希土類)磁石は今後の入手に不安があります

レアアース(希土類)のうち、重レアアースと呼ばれる材料は、ほとんど輸入に頼っており輸入国も現在のところは限定されています。現在ののところは入手できていますが、今後は資源の限りや貿易問題、環境問題が問題になる可能性があり不安な状況です。2010年頃にあったように急な貿易制限による急激な価格の高騰も考えられるため重レアアース(重希土類)を使用した磁石は今後未来について不安な面のある材料と考えられます。

DCモータの種類と特徴 従来製品よりも安価で特性が高いことが特徴です。

今回開発した磁石補助型シンクロナスリラクタンスモータ(以下PMASynRM:Permanent Magnet Assisted Synchronous Reluctance Motor)は、磁石を使用しないシンクロリラクタンスモータのスリット部分にフェライト磁石を補助として挿入したタイプで、脱レアアースとして高価な希土類磁石を使用せず、安価なフェライト磁石を使用することで低コストと高効率を実現し、独自の技術で静音化を実現しました。

モータの特徴(ロータ別)

種類 磁石 形状 高効率 脱レア
アース
コスト 静音化
コギング
表面磁石同期モータ(SPMSM) フェライト
希土類
埋込磁石同期モータ(SPMSM) フェライト
希土類
スイッチトリラクタンスモータ(SRM) なし
シンクロナスリラクタンスモータ(SynRM) なし

今回開発

磁石補助型
シンクロナスリラクタンスモータ(PMASynRM)

フェライト

当社比

データ解析 磁場解析による質の高い解析

磁場解析とは、磁場の状態をコンピュータ等を用いた数値計算によって近似的にシミュレーションし分析を行う事で、当社ではモータの性能に影響する磁場の状態を分析・設計するために磁場解析ソフトを積極的に使用しています。

実測では困難なモータ磁場の状態も可視化することもできるので、単なる特性だけではなく「なぜそうなるのか」を追求できる設計が可能になります。また、磁場解析で最適な形状、条件を求めることにより、膨大な試作数や評価を含めた再設計ループの回数も大幅に減少でき、完成までのスピードや開発コストの低下、モータの質向上など、さまざまなメリットがあります。今回の開発でも電磁界解析を使用して「高効率化」と「静音化」を両立させる設計を行ないました。

製品開発の流れ

従来

今回

  こんな製品に最適

ファン
エアコン室外機
冷却機
送風機
空調機
ポンプ
汎用ポンプ
油圧ポンプ
水中ポンプ
真空ポンプ
搬送
チェーンブロック
クレーン
搬送機
その他の機械
混合機
粉砕機
工作機械
シュレッダー

  こんなお悩みのある方に最適

モータ効率はできるだけ高くしたいが、静かさも重視したい
高効率を求めると騒音が大きくなるのが一般的です。今回、弊社で開発した磁石補助型シンクロナスリラクタンスモータは高効率でありながら、低騒音を実現しました。
できるだけ小型なモータが欲しい
磁石補助型シンクロナスリラクタンスモータでは、磁石を補助的に使用することで、特性を向上させながらも、誘導モータと比較して20%の小型化を実現しました。(当社比)
できるだけ低コストで、高効率モータが欲しい
高価な希土類磁石(レアアース)を使用せず、比較的安価なフェライト磁石を使用しているので、材料コストが抑えられ低コスト化を実現しています。(当社比)
レアアース(希土類)磁石を使っているが、今後も入手できるか不安
希土類磁石の原料となるレアアースは、資源、生産性の困難、環境問題、貿易問題、などの問題があり、今後の動向に不安を感じざるを得ません。今回開発した磁石補助型シンクロナスリラクタンスモータは、高効率でありながら、希土類(レアアース)は使用していないので、脱レアアースモータとして安心して使用できます。
夜間でも静かなモータが欲しい
昼間は気にならなったモータ音も、夜間など環境音が小さくなると、急に音が気になるという声は多くあります。今回開発した磁石補助型シンクロナスリラクタンスモータは磁石に希土類磁石より弱い磁力のフェライト磁石を使用し、従来の希土類IddM型ブラシレスDCモータと比較して騒音値45%ダウンを実現しました。

騒音の感じ方は、昼と夜で大きく違ってきます。

ポンプや工作機械で24時間動作中、昼間は周囲の騒音で気にならないことが多いですが、夜間になると負荷が軽くなったり、回転数が遅くなったり、周囲の騒音レベルが低くなると、モータの「ブーン」「キーン」「ジー」という音が目立つようになります。

また同じ装置でも、負荷や回転数によって騒音は大きく異なります。例えば送風機の場合、風量を大きくしたい時はファンの回転数が高くなり、モータの音より大きくなります。だた風量を小さくすると、回転数が遅くなるため、モータの音が目立つようになります。

  製品仕様

100Wタイプ

サイズ 全長 195mm
全高 110mm
軸高 56mm
110mm
脚幅 120mm
重量 4kg
電圧 200V
定格回転数 1750r/min
最大回転数 3000r/min
定格出力 100W
定格トルク 0.55Nm

2.2kWタイプ

サイズ 全長 320mm
全高 167mm
軸高 80mm
154mm
脚幅 180mm
重量 15kg
電圧 200V
定格回転数 1750r/min
最大回転数 3000r/min
定格出力 2.2kW
定格トルク 12Nm

3.7kWタイプ

サイズ 全長 320mm
全高 180mm
軸高 90mm
180mm
脚幅 180mm
重量 20kg
電圧 200V
定格回転数 1750r/min
最大回転数 3000r/min
定格出力 3.7kW
定格トルク 20.2Nm

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社名
草津電機株式会社(KUSATSU ELECTRIC CO.,LTD.)
本社所在地
〒525-8501 滋賀県草津市東草津二丁目3番38号
電話番号
TEL:(077)563-5111 / FAX:(077)562-3557
設立
昭和23年3月30日
資本金
19億7400万円(グループ計)
代表者
社長 北村 嘉英
従業員数
910名(グループ計)
事業内容
小型モータ・ポンプの製造販売