電験・工事士・電気技術者掲示板

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自動車用電動機 - 鹿の骨

2021/10/17 (Sun) 14:25:48

今をときめく電池自動車ですが、電験参考書に依れば主流はIPM(リラクタンストルク型永久磁石同期電動機)ということになっています。
ニッサン最新式の電池自動車はアリアですが、電動機が何と巻線型誘導電動機です。

【世界初!】磁石のないモーター を搭載する 日産アリア を生み出す NIF(ニッサン・インテリジェント・ファクトリー)を ラブカーズTV 河口まなぶが見学【貴重映像】
https://www.youtube.com/watch?v=djcWCrFXQFs

説明は8:41くらいに出てきます。
8極の電極に銅線の巻線を施しています。
アメリカのテスラは当初電動機にかご型誘導電動機を用いていましたが、直ぐに永久磁石型同期電動機に切り替えました。
理由は色々ですが、一番の理由は効率だと思います。
ご承知の通り誘導電動機は二次巻線に短絡電流を流して電磁石を形成し回転磁界と織りなすファンデルワールスの力(磁力線が縮まろうとする力)で回っています。
短絡電流を流すと電流に応じた銅損が二次損失として発生します。
一方の永久磁石型電動機は二次損失がありません。
自動的に同期電動機の方が効率が良くなります。
また、回転数制御は同期電動機は1rpm単位で厳密に出来るのに対し、滑りを伴って回る誘導電動機は回転制御に誤差が伴います。
回転数を検出する検出器の精度が相当に良くなっていますのでこれは短所にならないのかも知れません。
何れにせよテスラが捨てた技術を日産は捨てなかったということです。

余談ですが電車の電動機は誘導電動機が主流です。
理由は色々あると思いますが、新幹線用の500馬力(BHP)電動機クラスになると同期電動機を作るのが難しいのだと思います。
回転子に着磁したままだと組み込みが出来ませんし、組み込んだ後に着磁してもメンテ時にどうやって脱磁するのかが大変です。
(着磁したまま下手に軸を外すと磁石が鉄部に引っ付いて取れなくなる。ヤマハ発動機の記事で読んだ記憶がある。)

さてどうなることやら・・・
尚、この記事は他サイトにも掲載しています。

Re: 自動車用電動機 - dende(管理人)

2021/10/19 (Tue) 22:40:32

鹿の骨さんこんばんは。

いつもすごい書き込みをありがとうございます。
机上の本だけの知識なので、書いて頂いたことが十分には理解し得ていませんが、電動機の仕組みだけ把握しているつもりなので、書いて頂いたことのイメージは沸きました。こういう”何に使われているのか”それがなぜか、という視点で物事をとらえると、特に機械はよいですね。

恥ずかしながら電気自動車の電動機が直流か交流かも知りませんでした。交流なのですね。バッテリから供給ですが、インバータが付いているのですね。普通は同期電動機ということは回転磁界を作るために三相の交流を車の中で作っているのでしょうか。単相同期電動機というのは聞いたことがないし。もしかしてあるのかな。この車は単相誘導電動機なんでしょうか。
いずれにしても固定子は回転磁界を作るという部分は同じなのでそこは電気自動車の既存の技術なのでしょうね。

回転子が永久磁石ならブラシとかがいらなさそうですが、こいつは二次巻き線を引き出したりしているんでしょうか。インバータで電源周波数の制御による速度制御で2次は短絡だけしてあるんでしょうか。敢えてコイルを巻く回転子を選択したのはなぜなのでしょうか。
と思ったのですが、動画の中の説明資料では、レアアースレスによる材料費削減とありますね。永久磁石にはレアアースが必要なのですね。これの節約が狙いなのですね。
また、「巻き線コイルの発生磁力制御による高速走行時の効率向上」ということが書いてありますが、やっぱり2次巻線を引き出して何かしているんでしょうか。その場合はブラシやスリップリングができて永久磁石の同期機にくらべて保守の手間が増えそうな気もしました。


ものすごく本だけの知識(しかも少し記憶が怪しくなっている)だけで、用途や設計に常識も何もないのでとんちんかんな事を書いたかもしれません。


扇風機も最近は直流モータのものが連続的な変速が可能で人気ですよね。なぜ交流は段階的な風量なんだろうとか(周波数が変えれないから極数を変えているのか?)、直流はどうして連続的な
速度制御になっているんだろうとか疑問には思うがよくわかっていないです。


本の知識と実物を対比して、なぜそういった使われ方なのか?ということを一つずつ理解すると忘れないし役立ちますよね。機械の理解を得るにはこういうことが大切だと感じています。

Re: 自動車用電動機 - 鹿の骨

2021/10/20 (Wed) 23:24:38

>敢えてコイルを巻く回転子を選択したのはなぜなのでしょうか。

此処が要だと思います。
誘導電動機はかご型が主流ですが、嘗ては外部抵抗を接続した巻線型が多く存在していました。
外部抵抗に代えて可変周波数電圧電源を接続したセルビウス制御も用いられました。
自動車用としてこれらの制御方法が用いられるのは考えにくくコイル端は短絡した回路構成になっていると思います。(電気的にはかご型と同じ。スリップリングを用いることは考えられない。)
かのニコル・テスラが最初に提示した誘導電動機は巻線型だったそうです。
温故知新ではありませんが意外と古くて新しい技術なのかも知れません。

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