名古屋工業大學的馬達：稀土族磁鐵用量減半，通過輔助線圈任意增強或削弱磁場

名古屋工業大學開發出了用於EV（電動汽車）和HEV（混合動力車）的驅動馬達。除了旨在形成旋轉磁場的主線圈外，還另週邊置了輔助線圈。與市售的HEV驅動馬達相比，雖然將稀土族磁鐵的用量減半，但卻實現了同等程度的輸出密度。

此次開發出來的馬達原則上是在轉子中使用永久磁鐵的同步馬達。轉子為2張在圓周上排列放射狀突起的圓板錯開相位疊加而成。轉子之間夾有圓板狀的永久磁鐵。因此，如果組合使用兩張圓板的話，磁極在圓周上以NSNS的方式排列。

名古屋工業大學在馬達定子側的兩個端面，設置了除旨在形成旋轉磁場的線圈以外的輔助線圈。由於轉子層疊了兩張圓板，因此轉子的一個端面的任何地方都是N，另一個端面的任何地方都是S。為此，如果在其旁邊設置輔助線圈、其中流過直流電流的話，便可以從表面上加強或削弱永久磁鐵的磁力。

要想形成該構造，需要使用沿著轉子端面流動的磁通量。為此，可以採用SMC（Soft Magnetic Composites = 軟磁性複合材料 ）磁芯， 使用轉子面內磁通量以外的磁通量。SMC磁芯對粒徑為100μm的微細鐵粉進行了壓縮成形。除了任何一個方位都可以輕鬆產生磁通量外，還有渦電流較小的特點。

EV/HEV 的驅動馬達此前存在的問題是一旦旋轉次數變高，就會對繞線產生反電動勢，並難以維持轉矩。為了減小反電動勢的影響，需要進行名為弱磁的操作。具體做法是包括向磁場繞線提供不同於旨在獲得變頻器旋轉力的其他成分電流、減少繞線圈數以及採用升壓轉換器等選項。

在向追加的輔助線圈中導入電流並實現弱磁，是除此以外的第四個選項。反之，實現“強磁”可以減少永久磁鐵的用量。

名古屋工業大學的開發目標是日本大型汽車廠商在2005年上市的SUV（Sport Utility Vehicle，多功能休旅車）型HEV中實際配備的驅動馬達。

名古屋工業大學已經試製出小型馬達並測量了轉矩密度和輸出密度，並確認到了具有與市售車同等的性能。旋轉次數較低時，可以通過使用強磁來提高轉矩。該大學採用約為現有HEV驅動馬達一半用量的517g稀土族磁鐵，實現了與市售車同等的4.9N·m/kg轉矩密度和3.4kW/kg輸出密度。

技術在線 2010/05/21 小川 計介

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