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モータの回るしくみからセンサレス駆動,正弦波駆動,ベクトル制御まで

ブラシレスDCモータのベクトル制御技術

江崎 雅康 著
B5変型判 168ページ
定価2,808円(税込)
JAN9784789841474

2013年5月1日発行

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 本書は,ブラシレスDCモータの制御を理論からでなく,実際に設計しなくてはならなくなった方への最適な入門書です.
 200年近い歴史をもつモータは古典的とも言える技術で,たいへん地味な存在です.しかし,モータは今日なお多くの改良が続き,人間の生活と産業界を支える要素技術として重要な地位を占めています.
 日本では国内総電力消費量9,996億kWhの57.3%(2005年統計)をモータが消費しています.照明分野では白熱電球や蛍光灯をLED照明に置き換える節電の取り組みが始まっています.しかし,いちばん効果的な省エネは,モータの節電です.
 現在,国内でもっとも多く使われているのはインダクション(誘導)モータですが,ブラシレスDCモータに置き換えると,10%〜50%の効率改善が期待できるとされています.
 家庭分野ではエアコンや冷蔵庫の消費電力が大きな比重を占めていますが,現在,エアコン,冷蔵庫,ドラム型洗濯機を中心にブラシレスDCモータの採用が急速に広がっています.またEV(電気自動車)やハイブリッド車に採用されているのもブラシレスDCモータです.
 本書はモータが回るしくみの解説から始めて,最新のブラシレスDCモータのベクトル制御技術までをわかりやすく解説しています.「ブラシレスDCモータのベクトル制御」はマイコンのパワーをフルに使って行う制御方式です.この制御にはベクトル・エンジン内蔵ARM Cortex-M3マイコンTMPM370を使います.
 本書は電気・電子技術分野の技術者向けに執筆したものです.ベクトル制御のむつかしい数式はともかく,最新のブラシレスDCモータのベクトル制御技術の概要を理解いただくだけで,ひょっとすると世の中の見方が変わるかもしれません.

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※ご注意
 本サンプル・プログラムは,読者が書籍「ブラシレスDCモータのベクトル制御技術」の内容を理解するための参考用として提供するものです.したがいまして,本サンプル・プログラムを利用して発生した損害などに関して,CQ出版社および著作権者は一切の責任を負いかねますので,ご了承ください.また,勝手ながら,電話でのお問い合わせや質問などには応じかねます.
 本サンプル・プログラムのバージョンアップ,サポートなどはいたしません.
 本サンプル・プログラムの品質,性能,非侵害,商品性および特定目的の適合性を含めて,明示的であれ,黙示的であれ,いかなる保証もいたしません.

目次


第1部 基礎編

 環境とエネルギー問題が注目される時代
第1章 モータ技術は戦略技術となった!
1-1 200年近くの歴史をもつモータ技術は人間の生活と産業を支える重要基盤技術
1-2 全電力消費量の57.3%はモータが消費する…節電のカギを握るモータ制御技術
1-3 エアコン,冷蔵庫,ドラム型洗濯機から急速に進みつつあるブラシレスDCモータのベクトル制御技術の導入
1-4 モータ制御の新しい流れ…誘導電動機からブラシレスDCモータのベクトル制御へ
1-5 本書のねらい…DCブラシ・モータの解説から最新のブラシレスDCモータのベクトル制御技術までをわかりやすく解説
1-6 ブラシレスDCモータのベクトル制御技術の展開は家電製品にとどまらない…EV時代の自動車,鉄道,製造業の生産用動力,空調用動力へと広がりつつある

 もっともポピュラなモータから理解しよう
第2章 DCブラシ・モータの動作原理と特徴,駆動回路
2-1 現在も多く使われているDCブラシ・モータ
2-2 DCブラシ・モータの構造と回転するしくみ
2-3 DCブラシ・モータの動作原理と特徴
2-4 DCブラシ・モータは発電機
2-5 モータの起動電流と定格電流
2-6 「モータ=発電機」の応用…モータ・ブレーキ
2-7 回生制動(ブレーキ)はEVに応用されている重要技術
2-8 本格的なDCモータ用FETブリッジ駆動IC VNH3SP30-E
Appendix 制御用途に今も使われるステッピング・モータの動作原理と特徴

 省エネ,長寿命,高信頼性に応える
第3章 ブラシレスDCモータの特徴と動作原理
3-1 長寿命,ノイズレス,ダストレスのブラシレスDCモータ
3-2 エネルギー効率の高いブラシレスDCモータが実現
3-3 ブラシレスDCモータはEVを支える戦略技術
3-4 ブラシレスDCモータの構造
3-5 ブラシレスDCモータの駆動方式
3-6 ブラシレスDCモータの駆動回路
3-7 センサレス,正弦波駆動,ベクトル制御に対応するブラシレスDCモータ
Appendix ACインダクション・モータの動作原理

 センサレス駆動,正弦波駆動を採用する
第4章 ブラシレスDCモータの駆動方式の進化
4-1 ブラシレスDCモータをセンサレス駆動する理由
4-2 コイルの誘導電圧によるセンサレス駆動の原理
4-3 ブラシレスDCモータのセンサレス駆動用IC TB6588を使った制御の仕組み
4-4 ブラシレスDCモータの正弦波駆動方式のメリット
4-5 始動は矩形波駆動,回転し始めたら正弦波駆動に移行する


 電流がロータに及ぼす力を最大限回転トルクとして発揮させる
第5章 ブラシレスDCモータのベクトル制御理論
5-1 ブラシレスDCモータの主流となったベクトル制御技術のメリット
5-2 ベクトル制御の概念と制御方式,基本的な制御フロー
5-3 ベクトル制御の電流検出方式…3シャント方式と1シャント方式
5-4 ベクトル制御における座標変換
5-5 コスト重視の家電製品に多く使われているセンサレス制御
5-6 速度制御処理,電流制御処理と座標変換


第2部 応用編

 ベクトル制御の課題とベクトル・エンジン内蔵マイコンTMPM370
第6章 ブラシレスDCモータのベクトル制御の実際
6-1 ベクトル制御技術が家電製品にも使われる時代…ソフトウェア制御の課題
6-2 ベクトル・エンジンによるモータ制御の仕組み

 ベクトル・エンジン内蔵マイコンTMPM370を使いこなす
第7章 ブラシレスDCモータのベクトル制御プログラム
7-1 ベクトル制御のソフトウェア開発環境とブラシレスDCモータの制御フロー
7-2 ベクトル制御ソフトウェアは「アプリケーション」,「モータ制御」,「モータ駆動」の3階層で構成
7-3 3階層間のインターフェースは「コマンド」と「ステータス」で行う
7-4 ベクトル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

 ベクトル・エンジンを内蔵したマイコンTMPM370を使用した
第8章 ブラシレスDCモータのベクトル制御開発プラットフォーム
8-1 マイコン・チップだけではモータは回らない…ブラシレスDCモータのベクトル制御開発プラットフォーム基板
8-2 マイコン周辺回路の設計
8-3 ブラシレスDCモータの駆動回路と電源回路設計
8-4 ブラシレスDCモータの選定と特性
8-5 動作パラメータの変更とロギング機能を備えたGUIプログラムを開発

 TMPM370を使ってロボット・アームを動かそう
第9章 位置決めサーボ制御基板の開発とロボットへの組み込み
9-1 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
9-2 位置決めサーボ基板の設計
9-3 位置決め制御プログラムのフローチャート



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