FOC制御とは何ですか？なぜ多くの水中スラスタがFOC制御を採用しているのでしょうか？
投稿者 ：Fengyukun on
FOC（Field Oriented Control、磁界指向制御）は、ブラシレスモーター用の高度なモーター制御技術です。トルクと磁界成分を正確に制御することで、FOCは低騒音、高効率、発熱の抑制、そして非常に滑らかな出力を実現します。
水中推進システム、特にROV（遠隔操作型水中ビークル）、AUV（自律型水中ビークル）、USV（無人水上ビークル）やその他のプロフェッショナルな水中プラットフォームでは、安定性と信頼性が重要です。FOC制御は急速に主流のソリューションとなりつつあります。
APISQUEEN Beluga 24V 30A / 24V 50A FOC ESCとAPISQUEEN 24V U92 Pro 水中スラスタを組み合わせることで、ユーザーは低速制御、音響性能、エネルギー効率の大幅な向上を実際の水中環境で体験できます。
1. FOC制御の仕組みと主な利点
FOCは、ベクトル制御とも呼ばれ、BLDC（ブラシレスDCモーター）およびPMSM（永久磁石同期モーター）向けに設計されています。
FOCの核心原理は、三相モーター電流を数学的に2つの独立した成分に分解することです：
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トルク成分（Iq）
モーターのトルク生成を直接担当。 -
フラックス成分（Id）
磁界の生成と維持を担当。
これら2つの成分の大きさと位相をリアルタイムで動的に調整することで、FOCはモーターをあらゆる条件下で理想的な電磁状態に近い状態で動作させることができます。
従来のスクエア波（台形波）制御と比較したFOCの主な利点：
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超滑らかな動作
正弦波電流出力により、トルクリップル、振動、機械的ショックを大幅に低減。 -
低速精度が優れている
非常に低速でも安定でリニアな推力を実現し、精密な水中操作やステーションキーピングに最適。 -
高効率
電流利用率の向上により電力損失が減少し、バッテリー寿命が延長。 -
発熱の低減
銅損・鉄損を減らし、密閉型水中スラスタの信頼性を向上。 -
低騒音
正弦波駆動により電磁ノイズを最小化し、科学研究、検査、水中撮影に最適。
制御方式の比較：
| 特徴 | スクエア波制御（BLDC） | FOC制御 |
|---|---|---|
| 駆動波形 | 台形 / スクエア波 | 正弦波 |
| 低速挙動 | 振動が発生しやすい | 滑らかでリニア |
| 騒音レベル | 比較的高い | 大幅に低い |
| 効率 | 中 | 高 |
| 発熱 | 高い | 低い |
| 水中性能 | 容認範囲 | 優秀かつ安定 |
2. 水中スラスタ用APISQUEEN FOC ESCソリューション
過酷な水中推進システムの要件に対応するため、APISQUEENは高性能FOC ESCを2種類提供しています。信頼性、効率、滑らかな制御に特化しています。
1. APISQUEEN Beluga 24V 30A FOC ESC
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PWM制御対応、オプションでRS485 / CANバスカスタマイズ可能
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低速でのスムーズなスタートアップ、小型ROV、科学機器、軽量水中プラットフォームに最適
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過電流、過電圧、熱保護などの内蔵保護機能
2. APISQUEEN Beluga 24V 50A FOC ESC
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中型～大型水中スラスタ向けの高出力
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正確な低速制御と安定した高推力運転のための高速応答
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長時間連続運転に対応し、スラスタの寿命延長に貢献
3. APISQUEEN 24V U92 Pro 水中スラスタの実際の性能
APISQUEEN Beluga FOC ESCと組み合わせることで、U92 Proは実際の水中環境で顕著な改善を示します：
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動作音の低減
低速および中速での騒音が大幅に低下。 -
滑らかでリニアな推力出力
FOC制御により、全速度域で予測可能な推力応答を実現。低速でのジャダーや急激なトルク変化を排除。 -
高効率と発熱低減
エネルギー損失が少なくバッテリー寿命が延び、熱ストレスを低減。スラスタの耐久性向上。 -
過酷環境での高信頼性
U92 Proはアウトローターモーター設計、耐砂・耐泥・耐腐食ハウジングを採用。FOC制御と組み合わせることで複雑な水中環境でも安定動作。
4. 実際の水中アプリケーションにおけるFOC制御の利点
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科学研究・探査
低騒音かつ安定した推力により、ソナーや敏感な水中機器への干渉を最小化。 -
低速精密操作
複数スラスタシステムでは、姿勢制御、巡航、ステーションキーピングのために正確な低速制御が必要。FOCは滑らかで予測可能な応答を提供。 -
長時間連続運転
高効率かつ発熱が少ないため、長期ミッションや耐久重視のプラットフォームに最適。 -
過酷環境での運用
密閉型水中スラスタは放熱が限られる。FOC制御により熱の蓄積を減らし、システム全体の信頼性を大幅に向上。
5. よくある質問（FAQ）
Q1: FOC制御にはエンコーダが必要ですか？
必須ではありません。多くの水中スラスタはセンサーレスFOCを使用しており、コントローラーがアルゴリズムでローター位置を推定。システム構造を簡素化し、信頼性を向上。
Q2: FOCは常にスクエア波制御より優れていますか？
高性能用途ではほとんどの場合、はい。しかし、FOCには高コストなハードウェアと開発が必要。低コストまたは入門用途ではスクエア波制御でも十分な場合があります。
Q3: APISQUEEN U92 Proは海水で使用できますか？
はい。耐腐食設計とFOC制御により、塩水、砂泥環境で長期にわたり安定動作。
6. 結論
FOCは新しい技術ではありませんが、その明確な利点により、水中推進システムでますます普及しています：
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特に低速での滑らかで精密な推力
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騒音低減、効率向上、長いバッテリー寿命
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高品質スラスタ（APISQUEEN 24V U92 Pro）との組み合わせで信頼性向上
APISQUEEN Beluga 24V 30A / 50A FOC ESCをプロ仕様水中スラスタと組み合わせることで、ROV、AUV、研究プラットフォーム、検査システム、電動ボートにおいて、静かで滑らかかつ効率的な推進を実現し、低速振動、騒音、熱管理に関する一般的な問題を解決できます。