試作したアキシャルギャップ型SRモータ

東北大学大学院工学研究科の一ノ倉理教授、中村健二准教授、後藤博樹助教は、レアアース磁石を一切用いずに現状のレアアース磁石モータなみのトルクを有するアキシャルギャップ型スイッチトリラクタンスモータを世界に先駆けて開発した。

ハイブリッド自動車(HV)や電気自動車(EV)の駆動用モータには、強力な磁力を有するレアアース(希土類)磁石が使用されているが、レアアースは産出される地域が偏在しているため、常に供給の不安定さと価格高騰のリスクにさらされている。そのため、最近では、レアアースの使用量を削減した磁石の開発や、レアアース磁石を安価なフェライト磁石で代替する試み、リラクタンスモータなどの磁石レスモータの見直しなどが、産学官研究機関で行われている。

スイッチトリラクタンスモータ(SRモータ)は、固定子が鉄心と巻線、回転子は鉄心のみという単純な構造の磁石レスモータで、非常に頑丈で高温に強いという特長を持つため、HVやEV用駆動モータとして期待されているが、同サイズのレアアース磁石モータに比べるとトルクが小さいという問題が指摘されていた。

東北大学大学院の研究グループは、鉄-コバルト系の高磁束密度磁性材料を鉄心に使用することにより改善を目指してきたが、コバルトを大量に使用するため、コストが問題となっていた。そこで、SRモータの構造を見直し、一般的なラジアルギャップ型からダブルロータタイプのアキシャルギャップ型に変更することで、トルクの改善を図るとともに、鉄心材料に高コストの鉄-コバルトを使用せず、通常のモータ鉄心材料であるケイ素鋼板を利用することでコストの削減を図った。

今回の研究では、試作したアキシャルギャップ型SRモータにより、現行のハイブリッド自動車に使用されているレアアース磁石モータのトルク密度(35〜45N・m/L@20A/mm2)に匹敵するトルク密度を達成した。

今後は、今回開発したアキシャルギャップ型SRモータを、インホイールダイレクトドライブモータとして電気バスに適用し、実走行試験などを通じて、実用化に向けた検討をさらに進めていく。

後輪にアキシャルギャップ型SRモータを適用したインホイール方式の電気バス