日企挑戰世界最快EV馬達,1分鐘5萬轉
2022/08/18
愛知製鋼認為,如果是3萬4000rpm的馬達,與一般産品相比,可將整體的品質減少4成。具體來説,可將電磁鋼板的使用量減少75%,銅和磁鐵分別減少7成。如果是5萬rpm,則有可能進一步減少。
馬達資源面臨地緣政治風險
「到2030年前後,純電動汽車將廣泛增加,可能發生資源問題」,正如愛知製鋼的開發本部長野村一衛所指出的那樣,在純電動汽車領域,除了電池之外,用於馬達的零部件和原材料也面臨供應隱憂。
美國調查公司標普全球公司認為,無取向性電磁鋼板可能在2025年以後出現短缺,到2027年短缺逾35萬噸,到2030年短缺逾90萬噸。這是因為在需求增加的同時,能生産和加工高品質電磁鋼板的企業有限。
銅也可能在中長期出現短缺。有觀點認為,每輛純電動汽車的銅使用量約為80公斤,達到引擎汽車的約4倍。用於永久磁鐵的釹和鏑等稀土的産地偏重於中國等。
TRAMI的藤戶表示,「爭奪資源的地緣政治風險將提高,有可能無法採購到馬達材料。將瞄準5萬rpm這一高難度目標,應對資源爭奪戰」。
還需要高強度的零部件和新的減速構件
實現5萬rpm面臨的課題也很多。首先是渦流損耗。渦流損耗指的是馬達鐵芯內産生的無益電流導致的電力損耗。轉速越高,損耗也越大,馬達效率將隨之惡化,因此需要在磁鐵的形狀和配置等方面下功夫。
馬達的轉速和扭矩借助採用功率半導體的電力開關來控制。越是高轉速,電壓越高,如果是5萬rpm,可達到數千伏,比目前提高數倍。作為功率半導體的材料,或需要與現行的矽相比更耐高壓的碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)等。
隨著高轉速化使得離心力加大,還需要提高馬達零部件的強度。能嵌入高轉速馬達的減速器的減速比加大,這也成為課題。根據減速比,齒輪等也容易變得更大,縮小馬達的效果就會下降。
純電動汽車馬達目前正在陷入成本競爭。雖然門檻很高,但如果能實現高轉速,或有助於作為「遊戲規則改變者」改寫行業的勢力版圖。
日本經濟新聞(中文版:日經中文網)清水直茂
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