モーターが持つ可能性

電気自動車のモーターは、ガソリン車のエンジンと同等の役割を果たすものであり、電気自動車を走らせるうえで、非常に重要な機能を果たしています。電気自動車の中核的な役割を果たすそんなモーターですが、実は私たちの身の回りのモノは、モーターで動く製品であふれています。家庭では洗濯機や冷蔵庫やエアコン、外ではエレベーターやエスカレーターなど、『動かすもの』の大半に電気で動くモーターが使われています。自動車を見ても、パワーウインドウを上下させる小型モーターからハイブリッドカーの走行動力として使用されるモーターなど、1台あたり、モーターの数は大小合わせて約100個程度使用されておりモーターは現代の私たち生活を支えている大きな存在です。

これまでモーターは様々な利便性を高めるニーズに応えてきました。そして、今日、新たに出現した「環境性能」というニーズに対し、既存の技術であるエンジンが応えられなくなり、代替としてモーターを主動力とする電気自動車の普及が求められるようになっています。人類は電気によって、そしてその電気で動くモーターによって利便性を手に入れてきました。これからの自動車がそのような熟成された日本の優れた技術を活用することは、ごく自然な流れであると私は考えます。

今回は、モーターについての理解を深めていただくことで、電気自動車がもつ可能性の大きさをお伝えできればと思っています。

効率化が求められる様々なモーターとその構造

さて、一言でモーターと言っても様々な種類があり、電気自動車が使われるシーンや求められるスペックにより適切なモーターが選ばれることになります。モーターには大きく分けて二種類のモーターがあります。直流式のDCモーターと、交流式のACモーターです。

(図)DCモーターとACモーターの違い

(図)DCモーターとACモーターの違い


■低コストかつ簡易なDCモーター
(図)DCモーター

(図)DCモーター

DCモーターの最大のメリットは安価であることです。これまで電気自動車用モーターとして、またガソリン車での小型車載モーターとして長い年月用いられた実績があり、現在でも高いレベルでの制御を必要としない使用シーンにおいては主要なモーターとして用いられています。例えばコンバージョン電気自動車や近距離コミューター型の車は、DCモーターを用いることによって低コストでの導入がなされています。ただ問題点としては、空冷式であるために、夏場の急発進や上り坂などでは、モーター温度が使用範囲を超える事例が実験から確認されています。

また、電気自動車を始めたばかりのベンチャーでは難しい制御ができないこともあり、市販のコントローラーで稼働するDCモーターが個人を中心に人気を集めています。

■高度な制御が可能となるACモーター
(図)ACモーター

(図)ACモーター

ACモーターはモーターのねじりの強さ(トルク)や回転数などの比較的細かい制御ができ、乗り心地を良くするなどの高度なニーズに応えることができます。その分制御が難しく多くのノウハウも求められます。そのようなこともあり開発には多くの工数を必要とするためコストも高くなってしまいますが、高い性能を求められる車にはACモーターを搭載することが一般的になってきています。水冷式と空冷式があり最近、世界各国で各自動車メーカーから発表される電気自動車には、主に水冷式のACモーターが用いられています。各社の制御技術の進歩が違和感ないモーターフィーリングを実現してきているのです。またACモーターの中でも同期モーター、誘導モーター、交流整流子モーターと種類がありますが、このうち電気自動車で主に用いられるのは同期モーターです。他のモーターは本体が大きくなってしまうため、電気自動車用としては適していないのです。