有助於純電動汽車（EV）馬達小型化的鋼材之間的競爭日趨激烈。神戶製鋼所日前開發了用於稱為「軸向間隙型」的新一代馬達的特殊鐵粉和線材。這種馬達與採用電磁鋼板的傳統類型相比更輕，另一方面，需要能加工為複雜形狀的鐵粉等。神戶製鋼將通過新鋼材對抗在電磁鋼板領域有優勢的日本製鐵。

   

   

      馬達由電流流經時旋轉的轉子和定子構成。面向純電動汽車一般為名為「徑向間隙型」的類型。構成定子等核心零部件的鐵芯（馬達核心）的製造是在鑿穿薄鋼板之後重疊起來。鋼板採用加入矽等進行成分調整、使之容易傳導磁力的非定向電磁鋼板。

 

      軸向間隙型的鐵芯則呈現猶如切掉年輪蛋糕一部分的形狀。能夠實現小型化，相比徑向間隙型，扭矩（旋轉力）更大。據神戶製鋼表示，能將體積比徑向間隙型減少約2成，但此前難以鑿穿電磁鋼板加工為所需的形狀。

   

      易於加工為複雜的形狀

 

      在這樣的情況下，神戶製鋼開發的是像電磁鋼板那樣容易傳遞磁力的磁性鐵粉和線材。鐵粉在壓縮之後變硬，可加工為被稱為「壓粉磁芯」的鐵芯。線材合在一起形成鐵芯。與鋼板相比，均容易自由加工各種形狀。

    

被稱為「軸向間隙型」的新一代馬達被認為有助於延長EV的續航距離（日本神戶製鋼所提供）

    

      用於馬達鐵芯的鋼材為了避免流經電流之後功率效率下降，一般會添加絕緣覆膜。神戶製鋼的鐵粉將覆膜的厚度降至數百奈米（奈米為10億分之1米）。一般的電磁鋼板為數微米（微米為100萬分之1米）。覆膜越薄，越容易傳導磁力，越能提高馬達旋轉的效率。

 

      線材的截面為六角形，每邊長約0.7毫米，80根左右形成一束。利用借助鋼鐵業務積累的技術，將碳含量降至0.01％以下，使之容易傳遞磁力。以線材製造鐵芯的馬達在産生相同輸出功率的同時，使重量比採用電磁鋼板減輕2成。

   

      馬達的製造成本與電磁鋼板處於相同水準。這是因為電磁鋼板在打孔之際産生邊角料，成品率下降，但通過線材等製造之際能消除浪費的部分。

 

      神戶製鋼供應鐵粉樣品

 

      雖然一般認為線材適合低速用途，鐵粉適合高速用途，但在容易傳導磁力等性能方面，包括鐵粉在內，都跟電磁鋼板相當。神戶製鋼已決定向部分汽車廠商及部件廠商等供應鐵粉樣品。今後還將開始提供線材樣品。

 

   

      日本另一家大型鋼鐵企業JFE鋼鐵的鐵粉的特點是能承受高頻電流。普通鋼材存在頻率升高時，鐵芯發熱等功率效率下降的風險。JFE鋼鐵也開始向汽車廠商等供貨樣品，計劃2024年度之前採用。

 

      用於齒輪等的普通鐵粉産品正在東日本製鐵所千葉地區（千葉市）生産。現在鐵粉整體上每月産銷5000～6000噸左右。今後還將考慮滿足馬達用需求。

 

      兩家企業都設想首先在電動助力方向盤等使用的輔助設備上使用。如果車載用途有了業績，還將開闢驅動用途。

 

      梅賽德斯也關注軸向間隙型馬達

 

      日本以外的企業也越來越關注軸向間隙型馬達。從事EV馬達的英國YASA在軸向間隙採用了瑞典大型鐵粉企業赫格納斯(Hoganas)的金屬粉。YASA於2021年被德國梅賽德斯賓士集團收購，將來梅賽德斯將在EV上使用這種馬達。

 

      熟悉馬達的靜岡大學準教授朝間淳一也表示「（如果順利）3～5年後軸向間隙型馬達的實用化案例將非常普遍」。

  

      在這些尖端材料上領先對日本汽車産業也有很重要的意義。放眼世界EV市場，美國特斯拉及中國比亞迪（BYD）等企業正在擴大銷售，日本整車企業佔有的份額很低。而電磁鋼板等在成分調整及加工時的熱處理等方面需要很強的技術，因此日本企業佔有優勢。如果身邊有技術實力強的鋼鐵企業，容易在開發高性能EV等方面開展合作。

   

      圍繞電磁鋼板，中國的鋼鐵企業也在奮起直追。如果日本各鋼鐵企業在軸向間隙型馬達領域也儘快實現實用化，將有助於在佔有優勢的馬達材料市場上守住主導權。

 

      對神戶製鋼而言，一系列産品也有「反攻市場」的意義。除了日本製鐵及JFE鋼鐵外，國外的南韓浦項鋼鐵等也在製造電磁鋼板。神戶製鋼即使從現在開始致力於電磁鋼板也已落後，因此要從軸向間隙型馬達上尋找出路。

 

      軸向間隙型馬達的採用案例依然很少，不會立即成為主流。使用鐵粉的鐵芯也有比較脆的缺點。但如果能克服這些課題，有利於提高日本在EV相關産業的競爭力。

 

      日本經濟新聞（中文版：日經中文網）落合修平

   

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