电动车的新一代马达向可变磁力方向发展

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电动车的新一代马达向可变磁力方向发展
实现更高的效率和转速
　作为新一代电动汽车中的马达技术，可变磁力马达备受关注。可变磁力马达是根据马达转数改变马达内部产生的磁力的技术。由此，可进一步提高马达的效率和输出功率。目前的马达包括使用永久磁铁的永久磁铁马达、不使用永久磁铁的感应马达和磁阻马达。为了使车载马达在低速区域也能实现高扭矩，目前普及的是将永久磁铁嵌入转子的永久磁铁马达。不过，有助于提高低速区域扭矩的永久磁铁的磁力会随着马达转数的增加，逐渐成为阻碍转速提高的阻力。以往的永久磁铁马达为解决这个问题，通过控制流经定子线圈的电流来提高转速，但这种方法存在极限，而且还存在在高转速区域效率会下降的问题。
用一个马达实现两个马达的特性

图1：提高在高转速区域马达效率的方法
　 马达的转数存在极限的理由是因为随着转数的增加，马达内部的逆电动势、也即在与马达旋转相反方向上工作的电力也会增大。而逆电动势的大小与转子磁力和线圈绕数的乘积成比例(注1)。由此，在高速区域提高马达效率的做法大致分为以下两种：根据转数改变定子线圈绕数或根据转速改变转子磁力（图1）。

　 安川电机是采用通过改变线圈绕数的方法来推进马达产品化的企业。该公司开发的方法是将定子线圈分成2个，根据转速区域的不同区分使用不同的线圈。线圈的区分使用通过切换电路的电子开关来实现。通过在低速区域使用两个线圈、在高速区域只使用1个线圈，可提高转速和高速区域的效率。能实现宛如一个马达中拥有用于低速和高速区域的两个马达的效果。

　 在其他着眼于定子线圈的方法中，还有一种是在定子上安装辅助线圈作为电磁铁使用的方法。伴随着马达转数的增加，不断控制电磁铁的磁力使之逐渐削弱来自转子的永久磁铁的磁力，从而提高效率和转速。

最终目标是自由控制永久磁铁的磁力
　 不过，近来直接改变转子产生的磁力的方法开始实用化。这种方法是在转子使用的永久磁铁上组合使用固定磁铁和可变磁铁。可变磁铁通过从外部施加磁场，可进行磁化或消磁动作。目前东芝正在开发使用可变磁铁的方式。东芝在可变磁铁中使用了钐钴磁铁。可变磁铁的磁化和消磁通过在定子上流过的短脉冲电流实现。

图2：可变磁力马达和原有马达的损失比较
　 关于可变磁铁马达的效果，东芝就高效率化介绍说，用于HEV时可较原来减少约7％的损失，用于EV时可减少约20％（图2）。另外，输出功率方面，已经确认在中高速区域较原来提高了7％左右。东芝已从2009年开始将可变磁力马达用于洗衣机。目前逐渐配备于电动汽车的锂离子充电电池最初也是先在笔记本电脑和手机领域确立基本技术后，然后才进入车载用途的。作为电动汽车的新一代马达技术，今后可变磁力马达的开发成果将备受关注。

(注1)日经电子2010年3月8日号

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