レアアースの問題でＮＥＤＯが開発したフェライトのモータについて

質問

レアアースの問題でＮＥＤＯが開発したフェライトのモータについて

今レアアースが問題になっていたネオジムを使わない５０ｋｗのモータですがＮＥＤＯと北大がハイブリットとか電気自動車にも使えると言うことでニュースになっています。

ＮＥＤＯのサイトがつながらないので北大のサイトのＰＤＦですが
http://www.hokudai.ac.jp/bureau/topics/press_release/100929_pr_ist_motor.pdf
アキシャルギャップのモータでした。

今まで時々見かけるモータの内部構造の図や写真は記憶の限りラジアルギャップでした。

このあたりの理由をわかったらお願いします。アキシャルギャップのモータで見たことあるのは初期のウォークマンを分解したのがあってみたらそうでした（小型の扁平には有利だと思いますが）。アキシャルギャップのモータは比較的大きなモータでも有利かとか、ハイブリットなどでそう言うモータが使われているのか？など

回答No.3

KEN_2 · ベストアンサー

ANo.2 です。
私の知るところの初期のアキシャルギヤップ形のモーターは、ターンテーブルのD.D駆動式の扁平コイルを巻いた薄型タイプでした。
当時のコイルは4極か6極でコッキングでトルクムラが大きく構造も最近のモータとかなり異なっていました。
ラジアルギヤップ形のモータが主流だった頃は、ネオジム磁石が開発され比較的簡単に磁力が得られたからで、更なる高出力を求めた結果アキシャルギヤップ形に改良が加わったのが現在の開発されているモータと考えます。

小生の考えるに一番の高出力のポイントは、マグネットの磁束の流れだと考えます、
紹介しましたサイトの図解説明でもあります様に、磁束の流れを無駄にしなければ磁力は強力になるので、構造的にラジアルギヤップ形を改良する方向性がアキシャルギヤップ形と思います。

＞ラジアルギャップはコアのスロットの入り口の巾が狭く太い銅線が入らないがアキシャルギャップはそうではないと言う理由が示されていますが、この理由は比較的狭い領域でしかあてはまらないと思います。
同感です。
メーカの超小型化のメリットで強調しての記載事項と考えます。
全体の効率改善を追及すると、微少改良の積み重ねをしなければネオジム磁石の代替にならないと考えます。

お礼

回答ありがとうございます。

＞磁束の流れを無駄にしなければ磁力は強力になるので

近年コンピュータによる有限要素法などで相当詳しく電磁界解析ができているからかなとも想像しますが具体的に何がアキシャルギャップで有利か知りたいところですね。

アキシャルヤップに関して個人的にはコイルが整列して巻き易いとか丸ではなく角の銅線の導入がし易いとかコイル関係の優位性もあるのかなと思いました。

回答No.2

KEN_2

アキシャルギャップ式の採用は小型・軽量で高出力が実現可能なので、同一容積であれば出力増大、モーター最大効率を向上できるので、高出力、高効率のモーターとして開発に加速が加わっている時期ではないのでしょうか。

電気自動車（EV）、ハイブリッド自動車（HEV），燃料電池自動車（FCEV）等の開発が活発になっており、小型，軽量，高効率化が可能なアキシャルギャップ式の採用が不可欠なのではないでしょうか。
従来ラジアルギャップ式はネオジム等の希土類元素を使用しての高性能化，低価格化が進んでいいたので、ネオジム等を必要としない方式として小型，高出力の分野でアキシャルギャップ式の採用の方向に向かっていると考えます。

近年小型軽量の目的で、省エネ用エアコンや、電動自転車のモーターがアキシャルギャップ式の採用に至っており、自動車用から超伝導モータなどに幅広く応用されて始めています。
世界初※2エアコン用アキシャルギャップ形ファンモーターを開発
http://www.fujitsu-general.com/jp/news/2004/12/04-N07-20/index.html
電動アシスト自転車用アキシャルモーターを開発
http://www.fujitsu-general.com/jp/news/2006/11/06-N07-24/index.html
インホイールモータユニットの開発
http://www.ntn.co.jp/japan/products/tech/review/pdf/NTN_TR75_P046.pdf

補足

回答ありがとうございます。返事が遅れて申し訳ありません。

参照リンク大変勉強になります。思っていたよりアキシャルギャップのモータが開発されているんですね。

ところで、

＞アキシャルギャップ式の採用は小型・軽量で高出力が実現可能なので

とありますがこの理由について教えて頂けないでしょうか？

お示し頂いたリンク先の理由は、ラジアルギャップはコアのスロットの入り口の巾が狭く太い銅線が入らないがアキシャルギャップはそうではないと言う理由が示されていますが、この理由は比較的狭い領域でしかあてはまらないと思います。確かに巻き数が少ない場合はそんな感じもわかりますが、多くなると太い銅線を入る限界より隣に巻いた銅線と当たることが限界になりませんか？

私が何十年前に見たアキシャルギャップのモータはお示し頂いたリンク先のようなサンドイッチ構造ではありませんでした。このあたりも関係あるのでしょうか？

回答No.1

santana-3

ラジアルギャップ式では、ロータイナーシャが大きいので急激な加減速駆動には不向きなので、自動車用に採用されないのではないかと思います。

補足

回答ありがとうございます。

ラジアルギャップ式はローターイナーシャが大きいのでしょうか？よくある低慣性モーメントのモータはインナーロータ（ラジアルギャップ）のをよく見かけます。このあたりどう見たらよいでしょうか？

またモータ単体の慣性モーメントが小さくても実際の負荷のタイヤから車体（１トン以上）等価的慣性モーメントとしてモータと比較にならないほど大きいと思いますがこのあたりはどう見たらよいでしょうか？
そして、質問文にも書きましたが私が見た限り電気自動車やハイブリット車はラジアルギャップのモータしかみたことがありません。
実際のハイブリットのプリウスもこのサイトを見ると
http://www.kumikomi.net/archives/2009/05/2009.php
ラジアルギャップです。
三菱のアイミーブも
http://www.mhi.co.jp/technology/review/pdf/405/405266.pdf
そこで，磁石を内部に埋め込む構造のIPMモータを採用した。
とあるのでラジアルギャップだと思います。

現在はラジアルギャップですが、この研究ではアキシャルギャップが採用されています。そのあたり理由が知りたいと思います。