Celeroton社の超高速、高効率モータ、コンプレッサ、コンバータアプリケーション事例

技術概要 アプリケーションノート 1. 呼吸器・酸素濃縮器 にコンパクトな酸素濃縮器だけでなく、医療用または個人 用保護具に最高の換気装置(コンパクト、軽量、静粛性、 コンパクト、軽量、静粛性、信頼性：Celeroton社のター 信頼性)を実現できます。 ボコンプレッサは、酸素濃縮器、医療用人工呼吸器、およ び個人用保護呼吸器に使用することにより重要な利点を得 られます。そして、それらは非常に効率的です。 Celeroton社のターボコンプレッサは高速で作動します。 従来のコンプレッサの圧力を維持したままスペースと重量 を大幅に削減します。 さらに、非常に信頼性が高く、振動と騒音を最小限に抑え ます。オイルフリーの操作により、高い空気純度が保証さ れ、圧力変動のない連続的な空気の流れを提供することが できます。 エンドシステムのサイズ、エネルギー消費、および材料使 用量を削減できます。これにより、モバイル操作用の非常 2. 送風機 ます。したがって、当社システムはエアフィルター、ホー ス、バルブ(家電製品で使用されるものなど)の圧力降下を 可能な限り最小のスペースでの大量の体積流量と圧力： 克服する準備ができています。さらに、例えば半導体産業 Celeroton社は送風機に新しい次元をもたらします。 で使用される抽出システムは、当社の新技術の恩恵を受け ています。 多くのアプリケーションでは、ファン(十分な圧力がない) もラジアルターボコンプレッサー(質量または体積流量が 少なすぎる)など、すべての要件を満たしていません。し たがって、通常では大きなインペラと断面積を持つファン を展開する必要がありました。斜流ターボコンプレッサを 活用することで、これまで考えられなかったサイズ、流 量、圧力の組み合わせを実現することができます。これら は非常に高速で動作し、既存のソリューションと比較して サイズと重量がわずかです。 アキシャルターボマシン(高流量)とラジアルマシン(高圧 比)のメリットを兼ね備えたCT-14-1000ダイアゴナルター ボコンプレッサを標準製品として発売しました。高速技術 の採用により、比類のないコンパクトで軽量のブロワーが 実現します。少なくとも10倍大きい従来のファンだけが、 圧力と体積流量に関して同様の特性を持っています。さら に、熱力学と電気モータの最適化により、効率は非常に高 く、最大74％の等エントロピーです。 斜流ターボコンプレッサ Celeroton社はすでに数多くのカスタマイズソリューショ ンを開発しています。お客様のニーズに最適に適合してい 1

3. 燃料電池 より軽く、よりコンパクトで、信頼性の高い： Celeroton社のターボコンプレッサとコンバータは燃 料電池に差別化をもたらします。 燃料電池の体積と重量は、自動車、航空宇宙のいずれ で使用される場合でも、燃料電池システムの決定的な 要素です。Celeroton社の高速ターボコンプレッサは、 従来のスクロールまたは容積式コンプレッサの性能レ ベルを達成しますが、体積と重量は最大50分の1になり ます。 当社システムは、圧力と質量流量の両方を非常に動的 に制御し、操作効率を向上させます。それらは継続的 にかつオイルフリーで動作するため、空気供給は純粋 なままであることが保証され、圧力変動を排除できま す。これは、非常に敏感な燃料電池にとって大きな利 点です。また、騒音と振動のレベルは最小限に抑えら れます。 これらの特性により、Celeroton社のシステムは電気自 動車のレンジエクステンダーで使用でき、走行距離が 大幅に拡大します。また、フォークリフトなどの他の 車両用途にも使用できます。モバイルアプリケーショ ンに加えて、当社のテクノロジーは、固定型の分散型 電源に大きな利点をもたらします。 コンバータCC-120-1000を使用すると、コンプレッサを バッテリなどの補助電源から直接始動できます。燃料 電池スタックが動作点に達すると、コンバータにはス タックの出力電圧が供給されます。これにより、追加 のDC/DCコンバータを省略できるため、アプリケーショ ンの体積と重量をさらに節約でき、さらなるコスト削 減につながります。 CC-120-1000 車載用小型コンプレッサ

4．歯科・医療ツール 全速度範囲をセンサーレスで制御できるため、1つのハ ンドピースですべてを制御できます。 より高速で、よりコンパクトなアプリケーション。特 別に開発された制御方法を使用して、高速電気モータ をこれまでになく高速に動作させることができます。 停止から最高速度までセンサーレス速度制御を採用し ています。ホールセンサーの使用が不要なため、モー タの設計が簡単になり、必要なコネクタが少なくなり ました。 CC-75-500などのコンバータは、停止状態から直接フル トルク動作を可能にします。Celeroton社の技術は、低 速域で限られた制御応答とトルクしか提供できない一 般的なコンバータとは大きく異なります。 歯科・医療分野では、2つの利点を提供します。1つ は、ギアボックスを必要とせずに、電気モータのダイ レクト駆動を可能するにより、個々のハンドピースが 大幅に小型化および軽量化されることです。2つ目は、 1回の治療セッションに必要なコントラアングルハンド ピースの数が、動作速度範囲が広いために削減されま す。 Celeroton社のモータおよび電子システムは、歯科用ハ ンドピースおよび外科用ドリルおよび鋸で稼働してい ます。これらの領域では、可能な限り低い振動レベル CC-75-500 での操作が非常に重要です。 超高速小型モータ

5．タービン Celeroton社の技術は、小型タービンの運転にも適用で きます。 コンプレッサとは異なり、タービンはドリフト流体の エネルギーを回転エネルギーに変換します。続いて、 回転エネルギーは、内蔵された発電機を介して電気エ ネルギーに変換されます。 小さな電力クラスに焦点を当てると、物理的条件に基 づいてシステムが小型化され、その結果、回転速度が 向上します。高回転速度に最適化されたモータ/発電 機、適切なベアリング(ガスまたは磁気)、およびそれ ぞれの電源/制御電子機器を使用して、小型化やカスタ マイズソリューションを実現できます。これには、機 械部品に加えて、タービンを制御するためのカスタマ イズされた拡張機能が含まれます。ガスタービンの例 では、バルブなどの他のコンポーネントの制御を開始 するためのバッテリの接続、または必要なセンサー(プ ロセス温度、点火センサーなど)の接続と分析が含まれ ます。さらに、開始とシャットダウンのサイクルは、 利用可能なさまざまな制御モード(速度制御、トルク制 御、電力制御など)で柔軟にプログラムできます。ター ビンの応用分野のいくつかの例を以下に示します。 ガスタービン ガスタービンは、コンプレッサ、燃焼室、タービン、 発電機で構成されています。目標は、燃料の燃焼によ って電気エネルギーを生成することです。今日、小型 化されたガスタービンは移動式エネルギー生成に適用 されています。しかし、それらは、電気エネルギーの 発電機としての非常用電力ユニットなどの固定操作、 および住宅および工業用建物の暖房、いわゆる熱電併 給(CHP)源にも適用されます。 高効率コンプレッサ 圧縮空気または圧力下のガスからのエネルギー変換 分散型電力が必要であるが、圧縮空気(または加圧され た別のガス)しか利用できない場合、消費者は膨張ター ビンを使用して電気エネルギーを供給することができ ます。高速発電機に接続されたタービンインペラは、 コンパクトで軽量な電源ユニットを提供します。 熱エネルギーからのエネルギー生成 電気エネルギーは、膨張タービンによる熱エネルギー と非常によく類似する、水蒸気サイクル(蒸気タービ ン)、または有機ランキンサイクル(ORC)を介して低温 でエネルギーを生成できます。 冷却と極低温 タービン内のガスの減圧により温度が低下し、冷却用 途での運転が可能になります。この原理は、たとえ ば、極低温または空調システム(エアサイクルマシンな ど)でのガスの液化に適用されます。

6．冷媒 コンパクト、効率的、オイルフリー、静音：Celeroton 社のコンプレッサは、困難な技術的要件を持つ冷媒回 路にソリューションを提供します。 気候変動と闘いながら、持続可能で安全かつ競争力の あるエネルギーの生成と使用を達成するというマクロ トレンドは、電気コンプレッサによって駆動される冷 媒回路への冷暖房アプリケーションのシフトを推進し ています。新しいアプリケーションは次のとおりで す。 ・建物の熱管理における暖房から冷房/気候制御への移 行。これには通常、冷媒回路が必要です。 ・ハイブリッド/電気自動車のヒートポンプによる暖房 の抵抗器への置き換えにより、範囲を拡大し暖房と冷 房を組み合わせる ・飛行機、エアタクシー、無人航空機やドローン、ヘ リコプターなどの将来のより多くの/すべての電気航空 機の冷凍サイクルによる冷却 ・宇宙船、衛星、無人航空機、ドローンなどの限られ たスペースでの電子機器の冷却。 ・地球温暖化係数(GWP)冷媒の削減とオゾン層破壊係数 (ODP)冷媒の禁止 最先端の冷媒回路で利用されているスクロールまたは 他の変位圧縮機とは対照的に、遠心圧縮機とも呼ばれ るラジアルターボ圧縮機は、1つの可動部品であるロー ターのみを必要とする動的原理で動作します。このロ ーターは、非接触ガスベアリングで動作し、高速電気 モータで直接動作します。これらは、冷媒を圧縮する ための置換コンプレッサと比較して、いくつかの利点 高効率コンプレッサ をもたらします。 ・冷媒自体を潤滑剤として利用するガスベアリングに よるオイルフリー運転。冷媒の発泡を避けるために、 冷媒サイクルではオイルフリー操作が推奨されます ・回転(または可動)シールなし ・高速でコンパクト・軽量 ・低ノイズ ・高効率 遠心圧縮機の設計におけるノウハウと、冷媒ベースの ヒートポンプおよび冷却アプリケーションにおける顧 客のニーズを組み合わせているため、次のような利点 があります。 ・暖房または冷房用途での遠心圧縮機の実現 ・冷媒回路用のカスタム固有の遠心圧縮機を開発 ・冷媒中のカスタム固有の遠心圧縮機のテスト ・アプリケーションでテストするための遠心圧縮機の プロトタイプを提供 ・連続生産の計画：製造の設計から生産、大量生産の ライセンスモデルまで

7．マイクロマシニング Celeroton社は、体積と重量を速度に置き換え、マイク ロマシニングで最高の精度を実現します。 市場はますますコンパクトなデバイスを要求してお り、マイクロマシニング業界はコンパクトな製品を提 供するようプレッシャーを受けています。より正確な 機械加工ステップが必要であり、これはこれまでにな い速度でのみ達成できます。 ここでCeleroton社がソリューションを提供します。 Celeroton社の電気モータは世界最高速度(最大100万 rpm)に到達し、その速度は、研削、PCB穴あけ、CNC機 械加工の新しい可能性を開きます。 力学、電磁気、電子機器、ソフトウェアのノウハウを 組み合わせることで、Celeroton社の製品は可能な限り 最高の速度と最高の制御性能を実現し、最も正確な結 果を保証します。独自に開発されたセンサーレス制御 方式(停止から最高速度まで)により、非常にコンパク トで軽量なシステムを実現します。Celeroton社のシス テムは、低い動作速度でもフルトルクを生成します。 ツールスピンドルの試運転とパラメータ設定は、特別 に設計された自動調整機能を使用して非常に簡単に実 行できます。ドライブシステムは、ニーズに迅速かつ 完全に適合します。 超高速小型モータ

8．光学システム 分解能と効率の向上：光学システムとチョッパーをよ り高速に最適化します。 光学システムは回転ミラー速度が高いほど、高速度カ メラ、自動運転用のLIDARシステム、レーザーシステ ム、ビームチョッパー、赤外線チョッパー、X線チョッ パー、ラスタースキャナ、ポリゴンスキャナ、干渉計 の解像度と効率が向上します。 これまで、空気タービンやヘリウムタービンを使用す ることで、高速化が可能でした。Celeroton社の技術に より、これらのタービンは、エアベアリングを備えた 電気駆動システムに置き換えることができ、圧力シリ ンダーや圧縮空気を必要とせずにシステム全体が簡素 化され、速度の安定性が向上します。これにより、シ ステムが簡素化され、速度制御のパフォーマンスが大 幅に向上します。さらに、このテクノロジーにより、 ビームをモータに通すことができるため、アプリケー ション内のスペースを節約できます。 Celeroton社のシステムは、X線、赤外線、ビームチョ ッパー、干渉計、回転プリズム、ミラーのアプリケー ションで使用できます。磁気軸受と組み合わせて使用 すると、真空などの特殊な雰囲気でも動作します。磁 気軸受コントローラCC-ABM-1500と組み合わせた磁気軸 受を備えたモータCM-AMB-400は、これを例示していま す。 CM-ABM-400 CC-ABM-1500

9．空気圧 Celeroton社のシステムを使用することで、必要な場所に正 確に正圧と負圧を生成できます。焦点は最高の効率と小型 化を達成することにあります。 小型、軽量、パワフル：Celeroton社のターボコンプレ ッサは、体積と重量を速度に置き換えます。高速により アプリケーションが必要とする場所で、分散型の圧力お よび真空源を生成する道を開きます。大型のポンプとコ ンプレッサをパイプとホースの配電とともに使用する従 来の中央発電システムは、今では過去のものとなりまし た。 Celeroton社のシステムを使用すると、中央のポンプ、 コンプレッサ、およびマニホールドを省略できるため、 空気圧アプリケーションの実装と操作が簡素化されま す。これにより、流体輸送ラインを介した圧力損失と漏 れが排除されます。ホースとチューブは、よりコンパク トな電気接続に置き換えられています。同じターボコン プレッサは、真空と正圧の両方を生成できます。 さらに、ターボコンプレッサは、レーザー溶接ロボット の光学部品の洗浄にも使用できます。軽量でコンパクト なサイズのため、ターボコンプレッサはロボットに直接 取り付けることができます。圧縮空気用の追加の配管は 必要ありません。 ターボコンプレッサを逆回転させることにより、エキス パンダータービンが得られ、圧縮空気から電気エネルギ ーおよび/または冷却能力を生み出すことができます。 高効率コンプレッサ 国内総代理店 日本シュネーベルガー株式会社 〒105-0001 東京都港区虎ノ門3-20-5 クレイン虎ノ門ビル7階 TEL: 03-6435-7474 FAX: 03-6435-7475 Mail: Sales-Japan@schneeberger.com URL: https://www.schneeberger.com/ja/