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わずか1時間でセンサレスFOC制御でモータを稼働させることができる Modular Application Design Kit (MADK)とは?

概要

EVAL-M1-099M-Cは Infineonが提供するセンサレス・モータ制御を実現するためのデザインキットです。

EVAL-M1-099M-Cにはモータ・コントロールIC「IRMCK099」が実装されています。
「IRMCK099」はInfineon社が提供するiMOTION™モータ制御エンジンが搭載されているため、簡単にFOC制御を実現することができます。専用のGUIでパラメータを設定することでモータ制御が実現します。そのためコーディングの必要がありません。

ここではiMOTIONモータ・コントロールICと開発キットを使って、短期間でブラシレス3相ACモータ制御を実現する方法について解説します。

センサレス・モータ制御には経験と深い知識が必要です

全世界の電力消費量の40%以上がモータによって消費されています。そのため、モータの消費電力に対する規制は厳しくなり、日本でも高効率化の義務づけが進んでいます。
モータの消費電力を減らすために、可変速制御でのモータ制御が主流になってきています。
そこで消費電力の削減幅が大きいモータがセンサレス・3相ACブラシレス・モータです。

しかし、センサレスモータは閉ループ制御での駆動が必要であり、電圧、電流、モータパラメータ、などを用いて、位置と速度を測定します。そのため、センサレスのブラシレス・モータを設計するには、高度な専門知識と十分な開発期間が必要になります。

センサレスモータを採用するには、マイコンを使った高度な制御技術が必要となります。
一般的なセンサレスモータ制御を開発するには駆動対象となるモータ特性のパラメータを修正、プログラムの微調整が必要です。このため、専門知識の浅いエンジニアであればモータ制御の開発に数ヶ月かかることがあります。

EVAL-M1-099M-Cを使えば モータ制御の知識が浅くても1時間で動かせる理由

Infineon社のモータ・アプリケーション・デザイン・キット(EVAL-M1-099M-C)を利用すればわずかな時間でセンサレス・3相モータを制御するこができます。
iMOTIONモータコントロールICにはFOC制御に必要なすべての制御とアナログインターフェイス機能を内蔵しています。
さらに、Infineon社独自のモータコントローラエンジンを使う事で短時間でモータ制御が実現できます。

実際にデザインキット(EVAL-M1-099M-C)を使用して動作させるまではわずか3ステップで動作します。

STEP1. 必要な機器とデザインキット(EVAL-M1-099M-C)を接続する

必要な機器は下記の通りです

  • PC
  • TinyWizard(無償GUIツール)
  • MCEDesigner(無償GUIツール)
  • MCEProgrammer(無償ツール)
  • デザインキット本体(EVAL-M1-099M-C)
  • MCETOOLV2(プログラミング、デバッグ機器)
  • インバータボード(手持ちのモータに合わせて準備します。後述)
  • 手持ちのセンサレス・3相モータ

以上を接続、ツールをPCへインストールします。

STEP2. モータ固有のパラメータを設定する

手持ちのモータの固有パラメータを設定します。
具体的には電源スイッチをオンにし、TinyWizard(無償GUIツール)が自動でパラメータを算出します。
パラメータをMCEDesigner(無償GUIツール)へインポートすれば完了です。

STEP3. モータを駆動する

MCEDesigner(無償GUIツール)でリファレンスデザインを読み込み、Startボダンをクリックするだけでモータは駆動します。

あとはMCEDesignerのGUIで速度、機能を調節すれば簡単に制御できます。また、モニター機能を使用すればトレースバッファからデータをキャプチャし、テキストファイルに保存し、グラフィック形式で表示する事も可能です。

実際のモータ制御の開発にはこのリファレンスデザインを元に開発を進めることができます。

使用するモータで選べるインバータボード

モータ・アプリケーション・デザイン・キット(EVAL-M1-099M-C)には評価するモータを自由に選べるようにモータをドライブするインバータボードが外付けで選べるようになっています。
インバータボードは下記の製品の中からお選びいただけます。

型  名 電  圧 モータ
Eval-M1-05-65D 230 V, 50 Hz up to 250 W
Eval-M1-05-84D 120 V, 60 Hz up to 250 W
Eval-M1-36-45A 230 V, 50 Hz up to 80 W
Eval-M1-36-84A 120 V, 60 Hz up to 80 W
Eval-M1-05F310 70 V, DC up to 300 W
Eval-M1-05F804 24 V, DC up to 200 W
Eval-M1-CM610N3 230V, 50 Hz
120 V, 60 Hz
up to 750 W

このデザインキットに必要なもの

このデザインキットでセンサレス・3相モータを簡単に制御するために必要なものをまとめると、

  1. デザインキット本体(EVAL-M1-099M-C)
  2. インバータボード(EVAL-M1-099M-Cとセットで使用 別途有償)
  3. プログラミング、デバックツール(MCETOOLV2 別途有償)
  4. 開発用PC
  5. 開発ツール TinyWizard、MCEProgrammer、MCEProgrammer(いづれも無償ダウンロードで使用可)
  6. モータ(ご用意ください)

以上の6点がデザインキットの評価に必要な機材です。

アプリケーション例

  • ポンプ、ファン
  • ドローン
  • 家電

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アプリケーション例

製品概要

EVAL-M1-099M-C

メーカー Infineon
型  名 EVAL-M1-099M-C
特  徴
  • Field-proven Advanced Motion Control Engine (MCE)
  • Single-shunt or leg-shunt Sensorless FOC Control
  • Integrated protection features
  • RoHS compliant

インバータボード

型  名 電  圧 モータ
Eval-M1-05-65D 230 V, 50 Hz up to 250 W
Eval-M1-05-84D 120 V, 60 Hz up to 250 W
Eval-M1-36-45A 230 V, 50 Hz up to 80 W
Eval-M1-36-84A 120 V, 60 Hz up to 80 W
Eval-M1-05F310 70 V, DC up to 300 W
Eval-M1-05F804 24 V, DC up to 200 W
Eval-M1-CM610N3 230V, 50 Hz
120 V, 60 Hz
up to 750 W

プログラミング、デバックツールMCETOOLV2 

メーカー Infineon
型  名 MCETOOLV2
特  徴
  • Programming of RAM, Flash and OTP memory for IRMCKxxx and IRMCFxxx devices
  • Debugging of embedded 8051 core via standard JTAG interface
  • Configuring and Tuning of system and motor parameters via virtual UART
  • All interfaces are galvanically isolated 3.3 VDC output voltage to target
  • Internal generation of OTP programming voltage
  • USB interface to PC for power and data
  • Ships with all required cables


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