図1　日立��作所が開発した効率96%のモータ(��)

図2　効率96%でIE 5をクリアした11kWの高効率モータ

日立は2�Q�iにIE 4という�kつ低いレベルをクリアしたモータを発表している。この時の効率は、負荷トルク100%という条�Pで93%であった。それを96%に�屬欧燭海箸�どれほどすごいか。日本国内の�噞�靆腓両嫡J電��は����で�Q間4,850億kWh。この内、モータが��める割合は約75%にあたる�Q間3,600億kWhと最も�j(lu┛)きい。もし�噞��モータの効率を1%�屬欧襪箸修両淵┘邑�果は36億kWh/�Qとなり、この数�C(j┤)は原子��発電所1基分に相当するという。今�v3%�屬欧織癲璽燭鮃馥眈噞����で使うと仮定すると、原発3基分の省エネになる。

アモルファスの鉄��は通常の鉄�^��に比べて透磁率が1桁高く、鉄��は1/10と低い。このため効率は高くなるはず。しかし、�c(di┌n)き所は、薄いアモーファス鉄��をモータのステータの形�X(ju└)に合わせて切��加工すると、磁性��性(磁�J密度)が劣化したことだ。例えば、磁�J密度が1.6T (テスラ) で鉄��がわずか1W/kgしかない�擇���性が劣化し、鉄��を加工すると1.4Tで、16W/kgという鉄��が�擇犬討い�。

日立のエンジニアは、厚さ0.5mmの鉄心にコイルを巻いたHコイルと�}ぶ磁気センサを試作、実機に�Dり��け、アモルファス鉄心の磁気��性を調べた。��失を�擇濬个靴討い人廾�は、加工する時の応��だという。アモルファス鉄は��冷して作るため、��?chu┐ng)з?l┐i)しく鉄原子が並んでいない材料である。応��が加わると磁性��性が�j(lu┛)きく劣化していた。このため応��をできるだけ��(f┫)らすように、アモルファス鉄��の�j(lu┛)きさや加工の仕��(sh┫)の最適値や最適��(sh┫)法を求めた。実際のデータと2次元・3次元の�X(qi│n)シミュレーションを�W(w┌ng)��して、��失すなわち�X(qi│n)の発�旃X(ju└)況を可��化した。これによってアモルファス鉄心の��失を��(f┫)らすことができたという。アモルファス鉄��1��の厚さは25µmで、それを2000���_ねて鉄心とする(図3)。その鉄心の周りにコイルを巻きつけて電磁石を作る。そのコイルの巻きつけ��(sh┫)に関しても応��が入るため、最適な巻き��(sh┫)を見い出したとしている。

図3　日立はアモルファス鉄心の磁気��性、�X(qi│n)��性を実�Rし最適形�X(ju└)を求めた

モータはアキシャルギャップ構�]を採��しており、ステータの電磁石を��盤�X(ju└)の2��のロータで挟み込む��(sh┫)式。コイルを巻きつけた電磁石を�v転軸の周りに�pって�何�個設ける(図4)。アキシャルギャップ��(sh┫)式では、2��の�P久磁石��盤ロータが�v転する。今�v、アモルファス鉄心の��失を少なくし、電磁石の磁��を��(d┛ng)化したため、ロータの�P久磁石にレアメタルを入れなくても�科�な効率が�u(p┴ng)られた。

図4　アキシャルギャップ��(sh┫)式のモータを日立が開発

この高効率モータは、ポンプやブロアー、空気圧縮機(コンプレッサ)など���]����に使う�噞機械����から実��化し、�\術がこなれてくると�O動�Zや小型モータなど広い����に�t開していく、と実��化を担当している日立�咁システムのCTOで研�|開発センタ長の相�[憲�k��(hu━)は期待している。