新式马达要求比以前有更高的效率、更小更薄的体积和更低的成本。为攻克这些目标,大学、汽车厂商和马达厂商的行动一直都很活跃。开发出的技术不仅将影响移动体,还将波及到家电等领域,将促进各种马达的进步。
目前,动力一直仰赖内燃机的移动体,开始了马达的配备。例如,从电动汽车(EV)及混合动力车等汽车的电动化快速发展,不难预料到2020年,全世界的市场规模会达到每年1000万辆以上。在电动摩托车领域,摩托车和自行车的电动化在世界上也在持续扩大。特别是在中国,受政府的环境政策影响,电动摩托车已扩大成为每年超过2000万辆规模的市场。
加速电动化的不仅仅是汽车和摩托车,建筑机械领域的混合动力化也在急速推进:“2020年将扩大到1万2000台左右”(日立制作所)。用马达取代内燃机的理由十分简单:马达的能源效率高。
内燃机最多只能将所产生能量的约30%左右转换为动能。而如果高性能的马达得以使用,则可将投入能量的近90%转换为动能。加之,减速时马达可作为发电机工作,还可获得回生电力。这是内燃机所无法做到的。
而目前,因电池成本及容量限制问题,一般是像丰田汽车的“普锐斯”那样,将马达用作内燃机的辅助。不过,长远来看情形将相反:效率低下的内燃机最终将从移动体上消失(图1)。
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图1 移动体推动的新马达时代 为追求燃效和舒适性提高的目标,此前配备内燃机引擎的设备开始了电动化。今后这种趋势的进一步加速,将拉开新马达时代的帷幕。而在此培育出的技术将会扩展至家电及工业设备等领域。 |
始于电动车的家电节能
马达受到关注的领域不仅仅限于对内燃机的替代。在已经采用了马达的领域,马达的创新日益活跃。铁路车辆是一个很好的例子:传统的铁道车辆一直以感应感应马达(IM)为主流,现在却开始采用效率更高的永久磁铁式同步马达(PMSM)。这种可用于汽车的新用途和铁道车辆等的传统用途、面向移动体的马达不由得人们不予关注。
以移动体用马达为目标开发的新构造和新技术等技术,其影响很快会波及家电及机器设备等。如果新构造和材料获得广泛采用,将会有室外机比以前更小的空调及耗电量小的工业设备面世。实际上,东芝已将面向电动车辆研发的磁力可变马达用在了洗衣机上,开发出了功耗最多比以前降低了16%的产品。
新式马达最有望在节能方面收到广泛的效果。有试算结果表明,马达的耗电占到日本国内总耗电量9850亿kWh的51%(图2)。如果马达驱动的机器效率能提高1%,则可节约1.5座核电站的发电量。
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图2 提高节能效果好的马达的效率 如果能使马达整体效率提高1%,则可节省相当于1.5座核电厂的发电量。图依松下马达的资料制成。 |
以移动体用马达的盛况为契机,各种马达其容积及节能性将大幅度提高的“新马达时代”大幕正在拉开。
必须有“面”上的高效率
话虽如此,但现有马达却不足以迎接“新马达时代”的到来。要适应移动体用马达的要求,技术还需要再上一层楼。举例来说,“新马达时代”要将马达装入车轮,因此需要使它们在用户眼前消失。而且,也应该能以更小的电池容量行驶较长距离。但这些如何才能做到呢?(未完待续 记者 中道理、狩集浩志)