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プロジェクトの基本情報

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2019年3月18日更新

ソリューションを加速させるレアアースレスモ―タ制御の研究開発

株式会社 サニー技研

プロジェクト名 レアアースレスモータ制御のためのソフトウェア実装研究開発
対象となる川下分野 自動車、航空機、産業機械
川下企業におけるニーズの対応 高機能化(精度・性能の向上など)
効率化(生産性・作業性の向上など)
上記ニーズに対する具体的な数値 レアアースを使用しないモータのモータ制御
ハードウェアIPによるモータ制御により、ソフトウェア制御に比べ4倍の高速化を実現
事業実施年度 平成23年度~平成24年度
事業化状況 実用化済み(完成はしているが販売実績はなし)
対象としている素材 本研究は制御アルゴリズムであり、特定の素材を対象としません。

プロジェクトの詳細

プロジェクトに至った背景・経緯
自動車業界ではEV/HV が急成長しており、高エネルギー積磁石であるネオジム磁石を用いたレアアースモータが駆動用に採用されているが、一方でレアアース資源の入手性及び価格の高騰が大きな課題となっている。これらの問題を解決するため、レアアースを使用しないレアアースレスモータとして界磁巻線形同期モータに注目。しかし新しいモータを制御するためには、制御ソフトウェアの高度化が必要であった。そこで市場への導入を加速させるべくレアアースレスモータ制御技術を研究開発することになった。
研究開発のポイント
レアアースモータ制御用に採用されているコンピュータと同等性能・同等またはそれ以下の価格のコンピュータで実現が可能であることが重要である(現状の産業における部品コストに見合うことが必要)ため、ソフトウェアのハードウェア化も視野に入れた。また界磁巻線形同期モータ制御ソフトウェアの動作評価には新たな開発環境が必要になるため、新制御方式に対応した実行評価環境や計測環境を用意した。

研究開発の具体的な成果
巻線界磁形同期モータを制御するための制御アルゴリズムを確立し、ソフトウェアIP及びハードウェアIPを開発。
三相BLDCモータ制御+界磁巻線制御を実現。
ハードウェアIPはソフトウェアIPと等価な制御を可能とし、ソフトウェアIP(SH2A[160MHz])に比べ4倍高速を実現。
この研究成果によりモータ制御のASIC化、専用IC化開発の推進を加速させた。
利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等
自動車や産業では機能安全、診断、セキュリティなど本来の制御以外の機能追加のためにマイコンの負荷が使われる傾向にあるが、制御用コンピュータ(マイコン)の処理能力には限界がある。さらに、モータは小型化の要求に伴い今以上に高回転を要求され、処理制御も複雑になってきている。これらの課題に対して、ハードウェアIPを活用することで制御用コンピュータの処理負荷を軽減し、より高度なシステム構築を可能とする。

事業化への取り組み

事業化状況、規模 モータ制御ソフトウェアIP/ハードウェアIPともに、レアアースレスモータの実機を制御できることを確認でき、ほぼ理論通りの性能が出ていることは確認できた。しかしながら品質確保・フェールセーフ・開発環境整備など実使用のために必要な対応はなされていないため事業化のためにはニーズに対応した開発が必要となる。
事業化による効果 レアアースレスモータの実用化はこれからであるため、現段階ではレアアースレスモータ試作評価用としての利用もしくは現在主流である永久磁石同期モータを対象として製品を顧客ニーズに合わせて改良を進めている、レアアースレスモータはCO2削減目標を達成するために将来EV/HVは世界の車両の半分近くまで必要になるだろうと予測されている。しかし高性能な永久磁石同期モータを製造するためのレアアース資源問題がさらに厳しくなるため、レアアースレスモータはその解決のための一つの手段として一躍を担うことが期待される。
知財・広報活動 特に、特許等は取得していない。
取引先ユーザへの紹介をはじめ、各展示会への出展を実施中。
今後の見通し レアアースレスモータの実用化はこれからであり、試作評価用として顧客ニーズに合わせて改良を進めている段階。将来的に車両台数のEV/HV比率は大幅に増加すると予測されており、高性能な永久磁石同期モータを製造するためのレアアース資源問題がさらに厳しくなるため、レアアースレスモータはその解決のための一つの手段として期待される。

研究開発の体制

事業管理機関 財団法人 名古屋産業科学研究所
法認定事業者 株式会社 サニー技研
研究実施機関 株式会社 サニー技研
匠ソリューションズ 株式会社
国立大学法人 名古屋工業大学

PRコメント

レアアースレスモータ及び永久磁石同期モータ(PMSM)制御の研究開発を強力に支援します。
●モータ制御 ソフトウェアIP/ハードウェアIP
 ・ソフトウェアIPはC言語で、標準I/O制御のため、MCUの移植が容易
 ・ハードウェアIPはVerilog-HDL言語で、高速制御が可能(ソフトウェア処理より4倍以上)
 ・共にソースコード提供可能で、お客様によるカスタマイズ・最適化が可能
●モータ制御スターターキット
 ・高拡張性(制御ボードとドライバボードの分離)
 ・ハードウェア制御機能搭載(FPGA制御)
 ・実モータ+ドライブ回路の模擬検証機能搭載(機器不具合/故障注入を模擬モータボードで実現可能)
●仮想ソフトウェア開発環境の提供
 ・仮想MCU モデルと仮想インバータ、モータモデルによる仮想開発環境を提供。
 ・故障注入シミュレーションにより、高品質のソフトウェア開発を実現

事業の参考となるサイト

研究開発成果等報告書: https://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2011/23341901006.pdf
株式会社 サニー技研~レアアースレスモータ制御の研究成果をカーエレ技術展に出展~: https://sunnygiken.jp/news-releases/news2013/carele2013-motor/
匠ソリューションズ 株式会社~レアアースレスモータ制御IP~: https://product.takumi-solutions.com/products/list#ank-motocross
公益財団法人 名古屋産業科学研究所「レアアースレスモータ制御のためのソフトウェア実装技術の開発事例」: https://www.nisri.jp/jisedai/seminar_20131010.html
公益財団法人 名古屋産業科学研究所-超軽量化技術領域、モータ技術領域、電池技術領域- 3. モータ技術領域: https://www.nisri.jp/jisedai/seminar_20121129.html
公益財団法人 名古屋産業科学研究所「動力系(モータ・パワーエレクトロニクス)技術の研究開発・技術紹介」: https://www.nisri.jp/jisedai/seminar_20111114.html

企業情報

社名 株式会社 サニー技研
(法人番号:5140001078389)
所在地 〒664-0858 兵庫県伊丹市西台3丁目1番9号
電話番号 072-775-0339
社員数 71名 (男性  63名、女性  8名)
資本金 5,000万円
業種 その他の業種(組込みソフトウェア、発酵など)
事業内容 マイクロコンピュータの応用技術を利用した各種開発 (ソフトウェア、ハードウェア)
URL http://www.sunnygiken.jp
生産拠点エリア 国内 所在地:愛知県名古屋市中区
海外生産対応 不可
主要な取引先 ルネサスエレクトロニクス 株式会社、トヨタ自動車 株式会社
本プロジェクトに
関する問い合わせ先
部署名
名古屋事業部 開発課
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