電気自動車に使用されているモータの技術

質問

こんにちは、
どのような工夫をされたモータが使用されているのでしょうか？

回答No.2

FT56F001 · ベストアンサー

>１，同期電動機（SM）とか、誘導モータ（IM）とか、難解な呼び方をしてますが、同期電動機（SM）と
>誘導モータ（IM）の違いは、ボディー側を固定子（電磁石）とすると、
>回転子が永久磁石の場合がSMであり、
>回転子が（磁性を帯びていない）鉄の円盤（通常かご形）の場合がIMと考えて良いのでしょうか？
はい，その理解でOkです。
SM(シンクロナスモータ，同期モータ)の作り方として，回転子は永久磁石の他，直流電流を流す電磁石にする場合もあります。動作から言うと，固定子の磁界に常に「同期して」同じ速度で回るモータが同期モータです。

IM(インダクションモータ，誘導モータ)の回転子は，鉄心にかご形巻線を埋めた構造です。
動作から言うと，電磁誘導により回転子に発電した電流を流すので，回転磁界よりもやや遅い速度で機械的に回転しています。これを「すべり」と呼びます。

>２，永久磁石型同期電動機（PMSM）を使用すれば、減速機が不要になると聞いたことがあるのですが、
極数を多く扁平に作った永久磁石同期機で，減速機を省いてダイレクドライブにするやり方はあります。
ただし，トルクを要求されるとモータの寸法が大きくなるので，小トルク・高速モータ＋減速機の組み合わせと比べる必要はあります。

>３，同期電動機（SM）は、うまく制御すれば、力率を“１”にすることも可能なのでしょうか？
はい。誘導モータの場合，磁束を作る電流(励磁電流)を固定子側から供給する必要があるため，必然的に力率が遅れになります。
同期モータの場合，界磁磁石がすでに磁束を作っているので，固定子電圧をこの磁束とつりあう大きさにすると，力率1にすることができます。

お礼

ご丁寧な回答有難うございます。
＞はい，その理解でOkです。
＞SM(シンクロナスモータ，同期モータ)の作り方として，回転子は永久磁石の他，直流電流を流す電磁石にする場合もあります。
＞動作から言うと，固定子の磁界に常に「同期して」同じ速度で回るモータが同期モータです。

＞IM(インダクションモータ，誘導モータ)の回転子は，鉄心にかご形巻線を埋めた構造です。
＞動作から言うと，電磁誘導により回転子に発電した電流を流すので，回転磁界よりもやや遅い速度で機械的に回転しています。
＞これを「すべり」と呼びます。
了解致しました。特にIMの説明には、円盤の絵があってアラゴの円盤とか、渦電流で、フレミングの左手で何とかかんとかの説明が
出てくるのですが、あの説明は必要なのでしょうか？間違いではないでしょうが、簡単なことを難解に言っているだけのような気がします。
今回の話には直接関係ないですが、電磁誘導の説明もそのような気がします。結局は電子と光子の２つの粒子の相互作用だけの話なのに、
説明に「磁」が入って訳のわからない説明が反乱しているような気がします。

＞極数を多く扁平に作った永久磁石同期機で，減速機を省いてダイレクドライブにするやり方はあります。
＞ただし，トルクを要求されるとモータの寸法が大きくなるので，小トルク・高速モータ＋減速機の組み合わせと比べる必要はあります。
＞はい。誘導モータの場合，磁束を作る電流(励磁電流)を固定子側から供給する必要があるため，必然的に力率が遅れになります。
＞同期モータの場合，界磁磁石がすでに磁束を作っているので，固定子電圧をこの磁束とつりあう大きさにすると，力率1にすることができます。
よくわかりました。ありがとうございました。

回答No.1

FT56F001

モータ本体の原理や構造，モータの材料(鉄心用電磁鋼板や永久磁石材料)，モータ駆動系(インバータおよび制御系)，機械的伝達機構(ギアまたは直接駆動)などと，それぞれの分野で技術が進んでいます。質問者さんの興味に合わせて，検索調査していただくべきでしょう。

全くの初心者向けに，モータ技術に関する大雑把な流れを申し上げます(一部私見)。

従来，自動車のような可変速の用途には「直流モータ」が使用されていました。
直流モータは特性的には優れているものの，整流子とブラシという，メカ的精度を要求される上に，
メンテナス時に交換が必要な部品を含んでいました。これを打開したのが，インバータと交流モータの組み合わせです。誘導機あるいは同期機という交流モータと，必要な周波数の交流を発生するインバータの組み合わせが主流になり，ここ20年くらいでモータの世界は　サマ変わりしました。
直流モータは，模型用等の小型モータの世界ではまだ活躍していますが，大きな直流モータはもう生産されていません。整流子は「芸術品」と言えるワザの詰まったメカですが，技術を持った人達が退職した後，再び作られることはないでしょう。

残された問題として，交流機の部分を，誘導機にするか，永久磁石同期機にするか，リラクタンス同期機にするか，という選択があります。
誘導機は，堅牢な構造のため産業用など広く使われていますが，回転子に電磁誘導で電流を流す原理のため，力率が悪く，二次銅損の損失を覚悟しなければならない宿命を持っています。
永久磁石同期機は，永久磁石により磁束を発生する構造のため，誘導機に比べて力率と効率は改善されます。ただし，現在使用されている強力な永久磁石には，希土類金属(レアメタル)が使われています。レアメタルが安定に使えるのかは，国際政治に絡む難しい問題と絡んでいます。
リラクタンス形同期機となると，誘導機と似た程度に力率も悪いので，選択としては悩ましいところです。

補足

詳しいご説明ありがとうございます。
更に以下を教えて下さい。
１， 同期電動機（SM）とか、誘導モータ（IM）とか、難解な呼び方をしてますが、同期電動機（SM）と誘導モータ（IM）の違いは、ボディー側を固定子（電磁石）とすると、回転子が永久磁石の場合がIMであり、回転子が（磁性を帯びていない）鉄の円盤（通常かご形）の場合がIMと考えて良いのでしょうか？
２， 永久磁石型同期電動機（PMSM）を使用すれば、減速機が不要になると聞いたことがあるのですが、どうしてでしょうか？
３， 同期電動機（SM）は、うまく制御すれば、力率を“１”にすることも可能なのでしょうか？