主要なEVブランドが誘導モーターよりもPMSMを好む理由

導入

電気自動車（EV）革命は、自動車産業を再構築しています。クリーンエネルギーと持続可能な輸送を緊急に推進することで、EVカーモーターは現代のモビリティの中心になりました。自動車メーカーがパフォーマンス、効率、長寿のためにテクノロジーを洗練するにつれて、1つの重要なコンポーネントである電気モーターは、イノベーションの温床になります。利用可能な多くのタイプのモーターの中で、永久磁石同期電気モーター（PMSM）が、以前に好まれた誘導モーターを上回る多くの主要なEVブランドの最大の選択肢として浮上しています。

このブログでは、PMSMが誘導モーターと比較し、パフォーマンス、範囲、効率を分析することにより、PMSMがEVで好ましいモータータイプになった理由を探ります。また、PMSMに関連する課題と、EVカーモーターズの将来がどうなるかについても説明します。

自動車産業におけるEVカーモーターの台頭

グローバルな自動車産業は、地震の変化を遂げています。政府の規制、気候変動の懸念、およびバッテリー技術の進歩により、EVの開発が急増しました。このシフトの中心は、の進化ですEVカーモーター、電気エネルギーを機械的運動に変換します。これらのモーターは、車両がどれだけ速く、スムーズに移動するかだけでなく、単一の充電でどれだけ離れることができるかを決定します。

より多くの自動車メーカーがEVプラットフォームに移行するにつれて、パフォーマンスとエネルギー効率の差別化を達成するためにモーターテクノロジーの選択が重要になります。さまざまなタイプのモーターが存在しますが、PMSMと誘導モーターは主流のEVで最も広く使用されています。

EVSの電気モーターテクノロジーの進化

車両の電気モーターテクノロジーは1世紀以上前にさかのぼりますが、過去20年間でのみ、広範囲にわたる関連性を獲得しています。初期のEVは、単純なブラシ付きDCモーターを使用しましたが、制御しやすいが、非効率的で短命でした。その後、AC誘導モーターが登場し、その堅牢性と永久磁石の不足のためにテスラによって普及しました。

パフォーマンスの向上と長距離の需要が高まるにつれて、自動車メーカーは高度なモーターアーキテクチャの調査を開始しました。永久磁石同期電気モーター（PMSM）は、高効率、トルク密度、コンパクトさを組み合わせた強力な溶液として出現しました。これらの特性により、PMSMは今日の競争力のあるEV市場で傑出した候補者になります。

永久磁石同期電気モーター（PMSM）とは何ですか？

永久磁石同期電動モーター（PMSM）は、ローターに埋め込まれた永久磁石を使用して一定の磁場を生成するACモーターです。誘導磁場に依存する他のモーターとは異なり、PMSMモーターは、ローターがステーターの磁場周波数と同期して回転するため、「同期」します。

PMSMの主要な機能は次のとおりです。

• 高出力密度
• 優れたトルクと重量の比率
• 特に低速での高効率
• 滑らかで静かな操作

ネオジムのような希土類材料で作られた磁石は、モーターのエネルギー変換能力を高める上で重要な役割を果たします。 PMSMは、コンパクトカーから高性能の電気スポーツカーまで、多数のEVアプリケーションで使用されています。

誘導モーターとは何ですか？

非同期モーターとも呼ばれる誘導モーターは、異なる原理で動作します。永久磁石は使用しません。代わりに、固定子からの電磁誘導に依存して、ローターに電流を誘導し、磁場を作成し、回転を引き起こします。

誘導モーターの重要な特性：

• 耐久性のあるシンプルな構造
• 希土類磁石に依存していません
• 初期製造コストの削減
• 特に低速では、効率がわずかに低くなります

テスラは当初、耐久性と低コストのおかげで、誘導モーターを支持していました。しかし、焦点が範囲とパフォーマンスの向上に移行するにつれて、PMSMはその優れたエネルギー効率のために好意を得始めました。

EVカーモーターのパフォーマンス比較

効率

PMSMは一般に、より広範な動作条件でより高い効率を持っています。これは、EVパフォーマンスの重要なメトリックである車両の範囲に直接影響します。対照的に、誘導モーターは、特に頻繁な加速と減速中に、より多くのエネルギーを消費する傾向があります。

トルクと電力密度

PMSMは、より低い速度でより高いトルクを提供し、より速い加速を提供します。これにより、都市の運転条件やスポーティなEVモデルに最適です。誘導モーターは、同様のトルクレベルを達成するためにより多くの電流が必要であり、エネルギー消費と熱の増加につながる可能性があります。

熱管理

PMSMは、ほとんどの負荷条件下で誘導モーターよりも涼しいです。誘導モーターはローター電流のために熱を発生させるため、重量と複雑さを増すことができる堅牢な冷却システムが必要です。

ノイズと振動

PMSMモーターは一般に静かで滑らかで、特に高級EVセグメントでより良い運転体験を提供します。

制御と応答性

PMSMの同期性により、より正確な制御が可能になり、再生ブレーキや動的トルクベクトルなどの機能に不可欠です。

PMSMがEV範囲を改善する方法

範囲の不安は、EV採用に対する最も重要な障壁の1つです。そのため、運転範囲を増やすことは、自動車メーカーにとって最優先事項です。これはPMSMが輝く場所です。

永久磁石同期電気モーターは、より高い効率で動作し、より多くのバッテリーのエネルギーを動かし、廃熱に変換します。これは次のようになります。

• 充電ごとのより長い運転範囲
• マイルあたりのエネルギー消費量が少ない
• 冷却システムの負荷を減らし、より多くのバッテリー電源を節約します

たとえば、テストでは、PMSM装備のEVが同じバッテリーサイズを使用して誘導モーターの対応物よりも最大10〜15％の範囲を達成できることが示されています。

主要なEVブランドによってPMSMが好まれる理由

BMW、アウディ、ヒュンダイ、さらには新しいモデルのテスラなど、今日のトップEVメーカーの多くは、ドライブトレインに永久磁石同期電気モーターを組み込んでいます。

好みの理由：

• 大規模な効率：PMSMを使用すると、自動車メーカーはバッテリーのサイズを増やすことなく全体的な車両の効率を改善し、製造コストと車両の重量を削減できます。
• コンパクトさ：PMSMモーターは同じ出力で小さく、車両の設計に柔軟性を提供します。
• プレミアムドライビング感覚：スムーズなトルク配信と静かな操作は、贅沢またはパフォーマンスセグメントを対象とした多くのEVブランドの目標と一致しています。
• 規制コンプライアンス：効率の向上は、グローバルな共同およびエネルギー効率の規制を満たすのに役立ちます。
• デュアルモーターシステム：デュアルモーターのセットアップ（例えば、全輪駆動のEV）では、PMSMはメインドライブユニットで効率のためによく使用されますが、誘導モーターは希土類材料の使用を減らすための二次的な役割を果たします。

EVアプリケーションにおけるPMSMの課題

その利点にもかかわらず、PMSMモーターには欠点がないわけではありません。

コストとサプライチェーンの懸念

PMSMは、主にいくつかの国から調達された希土類磁石に大きく依存しています。

ネオジムのような希土類材料の価格ボラティリティは、モーター生産の全体的なコストに影響を与える可能性があります。

磁化リスク

極端な熱または過負荷条件下では、磁石は磁気特性を部分的に失い、長期的な信頼性に影響を与える可能性があります。

複雑な制御システム

PMSMでは、最適な同期を確保し、トルクリップルを回避するために、洗練されたモーターコントローラーが必要です。

環境問題

採掘と処理希少地球要素には大きな環境への影響があり、製造業者が代替材料とリサイクル方法を探索するよう促します。

EVカーモーターの将来の見通し

EV市場が進化し続けるにつれて、その比類のない効率と性能のおかげで、永久磁石同期電気モーターはおそらく支配的な力のままである可​​能性があります。ただし、研究と革新はいくつかの方向に続きます。

見るトレンド：

• ハイブリッドモーターシステム：PMSMを他のモータータイプと組み合わせて、さまざまな条件下で最適な性能を発揮します。
• レアアースフリーPMSM：フェライトまたはその他の代替材料を使用して、希土類依存性を低減するモーターの開発。
• 高度なモーター制御アルゴリズム：モーターの効率と応答性をさらに最適化するAI駆動型制御システム。
• 統合された電子軸ソリューション：PMSMは、モーター、インバーター、ギアボックスをコンパクトユニットに組み合わせた統合されたパワートレインソリューションで中心的な役割を果たします。

スタートアップや従来のOEMは、電動モーターのR＆Dに投資しており、EVカーモーターの景観が動的で競争力のあるままであることを保証しています。

結論

持続可能な輸送への移行は、EVカーモーターがパフォーマンス、効率性、信頼性を向上させる能力にかかっています。永続的な磁石同期電動モーターは、これらのドメインで優れた技術としての地位を確立しており、主要なEVブランドの目標と密接に一致する利点を提供しています。

希土類の材料コストやサプライチェーンの懸念などの課題は残っていますが、自動車産業は革新、リサイクル、戦略的調達を通じてこれらに対処し続けています。 PMSMの力、効率、および運転性のバランスは、今日のEVだけでなく、モビリティの将来のためだけではなく、説得力のある選択となります。

より多くのメーカーがPMSMを採用するにつれて、電気自動車は、高性能で持続可能な輸送の新しい時代に巻き込まれ、より効率的で、反応が良く、運転が楽しくなることが期待できます。