回転運動のエネルギー⇔電力の変換効率

質問

モーターは電気エネルギーの変換効率約90％と言いますが、それって電池からの充放電抵抗によるロスも含んでいるのでしょうか。回転運動のエネルギー(例えば回っているフライホイールの運動エネルギー)⇔電力(発電機で起こされる電圧、電流)でみた、純粋な変換効率はどのくらいなんでしょうか？

ノートのe-Powerみたいな車はエンジンで発電して、そのままモーターで電力消費するレンジエクステンダー方式です。エンジンから電力で駆動輪に伝えるのと、プロペラシャフト介して伝えるのとどちらが伝達効率いいのか知りたくなりました。

エンジンの軸出力があって、それが発電機を回して電力に変換され、それが配線を通して駆動モータに伝わり、モータの軸出力が駆動輪を回します。配線で消費される電力は微々たるものでしょうから、回転→電力、電力→回転の変換だけだと意外と機械伝達よりも効率いいんじゃないかと思えます。バッテリーに充放電すると結構ロスがあると思いますが。

回答No.3

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(1)再出
モーターの（電気→機械）変換効率と
発電機の（機械→電気）変換効率とは、
同等と考えていいと思います。
具体的には、EVのモーター定格が50kWであって、モーターとして50kWの機械的出力で動作している場合の効率が90%とすれば、
発電機として50kWの機械的入力を電気に変換する場合の効率は、ほぼ90%と考えて間違いないと思います。
ただし、変換効率は扱うパワーによって変化します。最高の効率が得られるのは、おそらく、定格の1/2程度のパワーを扱う場合と推測します。定格を超えるような過負荷では効率は低下します。また、低負荷では、回転を維持するための固定損失が存在するために、効率は低下します。

お礼

ご回答ありがとうございます。自動車レベル(100kw)程度だと90％程度なんですね。プロペラシャフトで直接伝えたほうがマシですね。

回答No.2

nenosuke

電気から動力の変換効率が90％です。

電池の場合　化学物質から電気に変換しているので、
また別に変換効率があります

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%82%AE%E3%83%BC%E5%8A%B9%E7%8E%87

電池は変換効率があまりよくないですが、

エンジン動力⇒発電機⇒モーター⇒動力だと
変動の際に扱いにくくなるので、
電池が間に入っていると思います。

運動エネルギ⇒電気　の変換の場合は
発電機で行うので、発電機の変換効率が該当するんじゃ
ないでしょうか？

>エンジンから電力で駆動輪に伝えるのと、
>プロペラシャフト介して伝えるのと
上記の場合は
燃料からエンジンを使用しての
化学エネルギー⇒運動エネルギーの変換なので
内炎機関の変換効率に該当すると思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。まさにその発電機の効率が知りたかったです。

回答No.1

ohkawa3

モーターの効率は、モーターの入力端子を介して流れ込む「電気的パワーギー」と軸端から出力される「機械的パワー」の比率で定義されています。したがって、電池の内部抵抗による損失は、モーターの効率に含まれません。
なお、モーターの効率は、モーターの大きさによって広範囲に変化します。90%という値は、産業機器でよく使われる誘導電動機の代表値と思いますが、100MW級の同期電動機であれば98％程度の効率があります。また、乾電池で駆動するような小型モーターでは50%程度の効率しかないこともあります。
という訳で、ある程度信頼できる効率を算定するのは、想定なさっているシステム（電気自動車）において、どのような特性のモーター、減速機などの機械系、電池、充放電制御システムを搭載しているか、加減速パターンをどのように仮定するかなどを明確にする必要があると思います。

電気自動車に関する論文を拾い読みすれば、総合効率がどの程度であるかは、概数を把握できそうに思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。100MWって原発の一桁下くらい。でかいのは効率いいですね。