自動車メーカーが進めるEV化で、モーターの開発競争が激化している。競争軸は、小型・軽量・高効率に加え、コストとノイズ・振動の大幅な低減だ。インバーターや機構部を統合した「イーアクスル」と呼ばれる機電一体モジュールでの競争が進む。電気と機械との複雑で多様な組み合わせを最適化するため、モーター自身の仕様は見えにくくなる方向にある。

 「2~3年前までほとんどなかったモーター関連の調査依頼が、直近では大半を占めるようになった」。モーターへの関心の高まりに驚くのは、自動車分野の調査を担うマークラインズの執行役員 コンサルティング事業部長の吉川正敏氏だ。

 ディーゼルエンジンの排ガス規制を不正に逃れた「ディーゼルゲート事件」が2015年に発覚したのを機に、大手自動車メーカー各社が主力ラインアップの1つとしてEV(電気自動車)開発を本格化させたことによる。自動車用モーターは、タイヤを回す主機向けや、ブレーキ・操舵の自動化向けなどに、1台当たり100~200個のモーターが載っている。新車種や新機能には、必ずと言っていいほどモーターの新規搭載や機能強化が絡んでくる。

 モーター大手の日本電産は2019年10月の決算説明会で、2019年向けに10万台だった自動車の主機向けモーターの受注が、2023年向けで約220万台と20倍超になったことを明らかにした。中国の新興メーカーのEV向け需要に加え、特に欧州市場向けEV/HEV(ハイブリッド車)の需要に火が付いた。しかも同年7月時点では90万台だった受注は、10月には445万台と「5倍に急増している」(同社代表取締役会長の永守重信氏、別掲記事)。

 「年収550万円~950万円。モーター開発設計者を募集」。デンソーが次世代車向けモーターの技術者を集めている。2019年度に入って本格化させたという電動航空機用モーターの開発に向けた設計者も併せて募集中だ(いずれも2019年10月時点)。モーター技術者の争奪戦は新卒でも同様である。「モーターを研究した学生は企業から引く手あまただ」(大阪大学 大学院 工学研究科でモーターの研究を進める助教の新口昇氏)。

EVでいっそうのモジュール開発へ

 自動車用モーターの開発競争は、激しさとともに複雑さを増している。主機回りのモジュール化の進行とそれに合わせるための業界再編による(図12)。

図1 EV駆動部のモジュール開発が加速してモーター関連技術は模索期に
EVをはじめとする電動車両向けの主機として使われる機電一体モジュール「イーアクスル」の今後の進化を示した。現在は、モーターとインバーター、減速機などとの最適な組み合わせを模索する段階にある。モーター単体での最適化が必ずしもモジュールでの最適化にはならない。2020年代には、多様な技術の中から最適解を探る試みが、EVの仕様を探りつつ、続きそうだ。(図:日経エレクトロニクス)
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(a)電動化で業界再編
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(b)開発が活発化
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図2 競争激化のイーアクスル業界
(a)イーアクスルを含むパワートレーンのメーカーが相次いで再編している。規模拡大と意思決定の迅速化が狙いだ。(b)再編していないメーカーを含めて各社が、イーアクスルをはじめとする製品開発を活発化している。(写真:ホンダなどの会見と日本電産はいずれも日経 xTECH、GKNは同社、それ以外は日経エレクトロニクス)

 主機回りのモジュール化とは、制御用電子回路のインバーターとギアなどの機構(メカ)部をモーターに統合すること。すり合わせ技術で実現し、「イーアクスル」と呼ばれる。

 イーアクスルは、自動車メーカーがEV/HEVの車体をモジュールベースで開発する際の主要部にもなる。個別に部品を組み合わせて開発するよりも小型化が可能で開発期間を短くできる。将来の自動運転時代を見据えて、自動車によるサービス事業の比重を増そうとする中、モジュールベース開発は既にトレンドとして定着している。

 イーアクスルに続くモジュール化には、インホイールモーターがある(図3)。ホイールに駆動部を収め4輪を独立に制御する注1~2)。多くの自動車メーカーや車載部品メーカーは、長期的な研究テーマとして取り組んでいる。

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図3 インホイールモーターの開発が進展
(a)東京大学を中心とする産学連携のチームがインホイールモーターを開発中。試作車と開発をけん引している同大学の藤本博志氏。路面からワイヤレス給電する。(b)モーターに加えてインバーターもホイール内に収めるためSiCで小型化した。(c)ホイール外(タイヤの車両側)で受電するインホイールモーターの試作品。(d)ホイール内で受電するインホイールモーターのモックアップ。(写真:日経エレクトロニクス)
注1)今回のインホイールモーターは、東京大学大学院 工学研究科 電気工学専攻 准教授の藤本博志氏をリーダーに、ブリヂストン、日本精工、ローム、東洋電機製造が、共同で開発中である。路面に敷設した給電装置からのワイヤレス給電でエネルギーを得る。すべての道路に給電装置を置く必要はなく、交差点から30m手前のみに設置すれば、一般的なEVよりも少ない容量の2次電池を搭載しても走行し続けられるという。
注2)モーターは、ギアがないダイレクト駆動型。永久磁石は使う。試作品の出力は20kW。水冷する。SiCパワー半導体を使いホイール内にインバーターを収めた。インバーターモジュールの片面から冷却する。ワイヤレス給電の受電装置をホイール内に収めている試作品(図3(c))とホイールの外側に配した試作品(図3(b))がある。前者のタイヤは、強度補強用のスチール材の代わりに非金属材を使って電力伝送しやすくした。

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