ノイズ対策事例

サーボモータのノイズ対策:Step1 低域伝導ノイズの対策

標準的なノイズフィルタを用いてサーボモータの伝導ノイズ対策を行いましたが、低域の伝導ノイズが規格値を超えてしまい、対策に苦労しています。
外付けコアを追加すれば改善可能ですが、出荷が迫っており、部品固定方法・接続方法の検討や機構変更を行う時間がありません。
このような状況で有効な解決策はあるでしょうか。

配線の工数
配線の工数
外付けコアの固定
外付けコアの固定
外付けコアのスペース確保
外付けコアのスペース確保

コモンモードノイズが原因の可能性があります。その場合、コモンモードの減衰特性を向上させたHオプションが有効です。このオプションは標準品と外形が同じで、機構変更は必要ありません。

原因

サーボモータのドライバ内部では、電力変換のためのパワー半導体がスイッチング動作を行っています。このパワー半導体は発熱するためヒートシンクで放熱されており、そのヒートシンクは筐体に接続されています。その結果、パワー素子がスイッチングする際に発生するノイズ電流が筐体へ伝わり、コモンモードノイズ として外部に現れます。
スイッチング周波数は数 kHz ~ 20 kHz 程度で、その整数倍の成分が150 kHz 付近のコモンモードノイズとして顕著に現れます。

パワー半導体の放熱
パワー半導体の放熱
サーボドライバ内部回路図
サーボドライバ内部回路図

解決策

Hオプション使用時の雑音端子電圧 (JAC-30-683とJAC-30-683-Hの例)
Hオプション使用時の雑音端子電圧 (JAC-30-683とJAC-30-683-Hの例)

Hオプション を使用することで、低域のコモンモードノイズに対して高い減衰効果が得られます。
Hオプションは
  ・標準品と外形・取付寸法が同じ
  ・外付けコアの追加が不要
  ・機構変更が不要
という特徴があり、そのまま標準品から置き換えるだけで対策が可能です。

解説

(1)減衰特性比較

Hオプションは、標準品と比べて 低域のコモンモード減衰特性が向上 しています。
そのため、標準品に外付けコアを追加した場合と同等以上の効果が得られます。

コモンモード減衰特性比較(JAC-30-683とJAC-30-683-Hの例)
コモンモード減衰特性比較(JAC-30-683とJAC-30-683-Hの例)

(2)コモンモード等価回路

【標準品】

ノイズフィルタは、チョークコイルと接地コンデンサから構成される L 型ローパスフィルタで、コモンモードノイズを低減します。

標準品の等価回路
標準品の等価回路
【Hオプション】

基本構成は同じですが、高透磁率のチョークコイルを採用することでインダクタンス値が向上しており、低域減衰性能が強化されています。

Hオプションの等価回路
Hオプションの等価回路

(3)インピーダンス特性比較

チョークコイル素材として
  標準品:フェライトコア
  Hオプション:ナノ結晶材料コア
ナノ結晶コアはフェライトに比べて透磁率が高く、低域から高いインピーダンス特性を示すため、コモンモードノイズの減衰に優れています。

インピーダンス特性
インピーダンス特性

ポイント

サーボモータを多数搭載した大型装置では、さらに高性能のフィルタが必要となる場合があります。
詳細は「サーボモータのノイズ対策:Step2 ノイズフィルタ飽和の対策」の事例をご確認お願いいたします。

Hオプションを以下のシリーズからご選定いただけます

  • FTB

    FTBシリーズ

    RoHS

    三相500V 80 ~ 150A  ブックタイプ
    150kHz-1MHz高減衰 2段フィルタ

  • JAC

    JACシリーズ

    RoHS

    三相500V 6 ~ 60A   小型低背型
    150kHz-1MHz高減衰 1段フィルタ

  • FTA

    FTAシリーズ

    RoHS

    三相500V 40 ~ 150A  汎用 ブックタイプ
    150kHz-1MHz高減衰 1段フィルタ

  • FSB

    FSBシリーズ

    RoHS

    三相500V 10 ~ 150A  ブックタイプ
    モータドライブシステム向け 2段フィルタ

  • 上記以外のシリーズについては、お問い合わせ下さい。
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