EVに使われる主な4種類の電気モーター：私の簡単ガイド

電気自動車はとても静かで速い。また、私にはとてもシンプルに思えた。電気自動車のモーターの種類は、車の心臓のようなものだ。それが車の走り方や走行距離、さらには価格にまで影響する。私はモーターについて何時間も研究してきた。そして今、私が学んだことを皆さんにお伝えしたい。この記事では、電気自動車に搭載されている4種類の主な電気モーターについて説明する。それぞれの特長がわかります。読み終わった後には、電気自動車についてより深く理解できることでしょう。

電気モーターとは何か？

簡単な事実から始めよう。電気モーターは装置である。電気を使って動きを生み出す。電気自動車では、この動きが車輪を回転させる。電気モーターは、ガソリンを使う自動車に搭載されている内燃エンジンの代わりとなる。電気モーターはガスエンジンとは違う。即座にトルクが得られるのだ。つまり、ペダルを踏むとすぐにスピードが出る。

電気自動車のモーターの種類は非常に重要だ。モーターの設計方法によって、自動車の効率は変わる。また、パワーや重量も変わる。あるモーターは大きなパワーを出すのが得意だ。他のモーターは非常に効率的に作られている。これは、1回のバッテリー充電でより長い距離を走行するのに役立ちます。モーターの種類は、車の運転感覚に影響します。さまざまな種類の電気モーターを理解すれば、なぜ1台の車が他の車とこれほど違う感覚を得られるのかがわかる。モーターは車を前進させるシステムの主要部分である。

ブラシ付きDCモーターはまだ電気自動車に使われているのか？

昔、私は電子工学で遊んでいた。その時、シンプルなブラシ付きDCモーターのことを知った。これは非常に古い種類の電気モーターだ。ブラシと呼ばれる部品で動く。ブラシがローターに電力を送り、ローターが回転する。ローターには巻線と呼ばれるワイヤーのコイルがある。この巻線に電気が通ると磁界が発生する。この磁場が、動かない部分であるステーターを押す。この力がローターを回転させる。整流子と呼ばれる部品がローターの回転を助けます。

ブラシ付きDCモーターはシンプルで、回転数をコントロールするのも簡単だ。しかし、大きな問題がある。ブラシは時間とともに摩耗する。つまり、修理するか交換しなければならない。このため、大手自動車会社の新しい電気自動車では、このDCモーターを見かけることはない。小型の自作EVプロジェクトや超軽量電気自動車では、高価でないため使用されることがある。しかし、普通の大きさの車には、速度が制限され、修理が必要なため、あまり良い選択とは言えません。

ブラシレスDCモーターはなぜ良い選択なのか？

ブラシレスDCモーター（またはBLDCモーター）は、ブラシ付きモーターよりもはるかに優れている。その名の通り、このモーターにはブラシがない。ステーターの磁界の向きを変えるために、スマートなエレクトロニクスを使用している。これによってモーターは長持ちし、エネルギー消費量も少なくなる。私は、このモーターが非常に優れた選択肢であることに気づいた。摩耗しやすい部品がないため、修理が少なくて済むのだ。このブラシレス設計は重要な特徴です。

BLDCモーターは電力密度が高い。つまり、大きなパワーを生み出せるにもかかわらず、小型で軽量なのです。回転力（トルク）に優れ、エネルギーの無駄が少ない。このブラシレスDCモーターは、スクーターやE-バイク、一部の小型車などの小型電気自動車で見かけることができる。その特徴から、多くの用途に適している。これらのブラシレスDCモーターは、よく動くことで知られており、様々なものによく使われるモータータイプです。

ACインダクション・モーターの仕組み

AC誘導モーターは非常に強力で信頼できる。ニコラ・テスラが1世紀以上前にこのタイプのモーターを発明したことを知って驚いた。誘導モーターは特別だ。ローターに永久磁石がないのだ。その代わりに、ステーターに回転する磁界を使用する。この磁界がローターに電流を発生させる。この電流が第2の磁界を作る。2つの磁界が一緒に働くと、ローターが回転する。

この種のモーターは非常に丈夫で長持ちすることで有名だ。また、製造コストも安い。磁石を使わないので、特別な材料が高価になる心配もない。よく知られているテスラ・モデルSは、発売当初、インダクション・モーターを使用していた。このAC誘導モーターは非常に強力で、大きなトルクを出すことができる。しかし、他のタイプのモーターと比較すると、低速域でのエネルギーの浪費が少し多くなります。ローターとステーターのシンプルな設計は、モーターが長持ちすることを意味する。

永久磁石同期モータの人気の理由とは？

最近の新型電気自動車のほとんどは、永久磁石同期モーター（PMSM）を搭載している。私は、現時点ではこれがEVを前進させる最良の技術だと思う。この同期モーターは、ローターに強力な永久磁石を備えている。ステーターは回転磁界を作る。ローターの永久磁石はこの磁場に追従する。まったく同じ速度で回転する。これがシンクロナスモーターと呼ばれる理由だ。

PMSMが好まれている最大の理由は、効率が非常に高く、電力密度が高いからだ。ローターにはすでに永久磁石による磁場がある。そのため、モーターは磁場を作るためにさらに電気を使う必要がない。このため、モーターはエネルギーを節約するのに非常に優れている。これは、車両がより長い距離を走行できることを意味する。pmsmモーターはまた、驚くべきトルク密度を持っています。これにより、車両は非常に優れた性能を発揮する。シボレー、ヒュンダイ、さらにはテスラの新モデルなど、多くの人気ブランドの電気自動車が永久磁石同期モーターを使用している。

スイッチドリラクタンスモーターは将来の選択肢か？

スイッチドリラクタンスモーター（SRM）は非常に興味深い選択肢だ。電気自動車ではあまり知られていない選択肢だと思う。誘導モーターのように、スイッチドリラクタンスモーターには永久磁石がない。ローターは、歯のような凸凹のある単純な鉄片だ。ステーターには巻線がある。コンピュータは、特定の巻線に完璧なタイミングで小さな電気を送る。これにより、ローターの歯がステーターの通電部分に引っ張られる。この作用でローターが回転する。

SRMの良いところは、非常に安価で丈夫に作られていることだ。ローターには巻線も永久磁石もないから、安くて丈夫なんだ。しかし、いくつか問題もある。SRMはトルクにムラがあるという問題がある。そのため、揺れたり、音が大きくなったりすることがある。SRMをスムーズに動かすには、非常にスマートで複雑なパワーエレクトロニクスが必要になる。自動車用のスイッチドリラクタンス・モーターに注目している企業もあるが、騒音や制御の難しさから、現在の電気自動車では一般的ではない。srmの設計は単純だが、制御はそうではない。

EVに使用されるさまざまなタイプのモーターを比較すると？

使用されているモーターの種類を隣り合わせで見てみると参考になる。モーターにはそれぞれ良い点と悪い点がある。自動車会社は、コスト、性能、効率について考えなければならない。新しい電気自動車のモーターを選ぶ際には、良いバランスを見つけなければならない。モーターの種類の選択は、自動車にとって非常に重要である。

電気自動車に使用されている4つの主要な電気モーターを比較するための簡単な表です：

お分かりのように、永久磁石同期モータ（PMSM）は、省エネルギーとパワーの面で最高の結果をもたらします。しかし、永久磁石の材料が高価なため、コストが高くなります。AC誘導モーターは、確かな性能と低価格の良いとこ取りをしています。

有名な電気自動車に使われているモーターの種類は？

大手自動車会社の動向はいつも興味深い。電気自動車にどのモーターを使っているかを見れば、その技術について多くのことがわかる。

• テスラ・モデルS/X（初期モデル）： そのほとんどはAC誘導モーターを使っていた。このモーターがいかに強力で信頼できるものであったかを示しているので、私はこれを興味深く感じた。
• テスラ・モデル3/Y： 永久磁石同期モーター（PMSM）を使用。この変更は、最高の効率と最長の駆動距離を得ようとしたことを示している。
• シボレー・ボルトEV この人気のあるEVは、永久磁石同期モーター（PMSM）を使用している。
• 日産リーフ シンクロナスモーターも使用。
• トヨタ・プリウス（ハイブリッド）： 一種の永久磁石モーターを使い、ガスエンジンを助ける。
• BMW i3： この車も特殊なシンクロナスモーターを使用している。

私が見たパターンでは、永久磁石モーター（PMSM）を使用する企業が増えている。これは、特に企業がバッテリーから可能な限り多くの走行距離を得ようと努力している中で、これらのモーターがより優れた性能を発揮するからである。PMSMの高トルクは、クルマに最初から大きなスピードを与える。

電気自動車に最適なモーターの種類とは？

この質問はよくされる。そして本当の答えはこうだ：何にでも使える "ベスト "なモーターはひとつではない。最適なモーターの種類は、車の主な目的によって変わります。ある企業がシンプルでコストのかからない電気自動車を作りたいのであれば、誘導モーターを検討するかもしれませんし、後にsrmを検討するかもしれません。誘導モーターのコストが低ければ、車全体を安く買うことができる。

しかし、最も遠くまで走り、最も速くスピードアップできるクルマを作る計画であれば、永久磁石同期モーター（pmsm）が現在の最有力候補だ。pmsmの出力密度が高いということは、より小型で軽量な電気モーターからより大きなパワーを得られるということだ。これは、車両全体を軽量化し、エネルギーを節約するのに役立つ。つまり、"ベスト "なモーターとは、ある電気自動車にとって、価格、機能性、省エネルギーのバランスなのです。モーターは、車を動かすためにさまざまな種類のテクノロジーを使っている。

電気自動車の未来は？

未来について考えるとき、私は電気モーター技術について多くのエキサイティングな新しいアイデアを目にする。一般的な永久磁石モーターの主な問題は、永久磁石に希土類金属と呼ばれる特殊な材料を必要とすることだ。これらの材料には莫大な費用がかかります。また、入手が困難な場合もある。このため、多くの企業が新しい設計のモーターを開発している。これらの設計では、使用する磁石の数を減らすか、磁石をまったく使用しない。しかし、それでもPMSMが持つ高効率と高出力を維持しようとしている。

スイッチドリラクタンスモーター（srm）の改良型も登場するかもしれない。より静かでスムーズなモーターにするために、制御システムが改良されるかもしれない。また、高価な磁石を必要としない新種の同期モーターも登場するかもしれない。主な目標は決して変わらない。それは、電気モーターをより小さく、重くなく、安価にし、エネルギーをより節約できるようにすることである。バッテリーが良くなれば、モーターも良くなる。そうすれば、未来の電気自動車は、私たちが今乗っているものよりもさらに優れたものになるでしょう。モーターはこの変化の非常に重要な部分なのだ。

覚えておくべき重要なポイント

• 電気モーターはEVの心臓のようなものだ。 電気を使って動きを作り出し、車の運転感覚を決定する。
• 使用される電気モーターは主に4種類ある： ブラシレスDC（BLDC）、AC誘導、永久磁石同期（PMSM）、スイッチドリラクタンス（SRM）。
• ブラシ付きDCモーター は古いタイプの技術だ。現在購入できる新しい電気自動車には使われていない。
• AC誘導モーター 丈夫で信頼性が高く、製造コストもそれほどかからない。テスラが使っていたことで有名だ。
• 永久磁石同期モータ(PMSM) が現在最も一般的な選択だ。エネルギーを節約し、サイズの割に大きなパワーを発揮する。そのため、車の走行距離が長くなり、性能も向上する。
• 最適な」モーターは車によって違う。 価格、性能、省エネのバランスだ。