EV時代の立役者？直流直巻きモーターの基礎
車を知りたい
先生、「直流直巻きモーター」って、エンジンのスターターモーターに使われているって書いてあるんですけど、なんで適しているんですか？
自動車研究家
いい質問ですね！ エンジンをかける時って、大きな力が必要ですよね？ 直流直巻きモーターは、負荷が大きい時に大きな力を発揮する特性があるんです。
車を知りたい
ああ、だから最初の重いエンジンを動かすのに向いているんですね！
自動車研究家
その通りです！ 一瞬だけ大きな力が必要なスターターモーターに、直流直巻きモーターはまさにうってつけなんですよ。
直流直巻きモーターとは。
「直流直巻きモーター」とは、自動車で使われるモーターの一種です。このモーターは、磁界を作る固定子の巻線と回転する電気子の巻線が直列に接続されている直流モーターです。 発進時など負荷が大きくなると回転力が強くなり、負荷が小さくなると回転数が上がるという特徴があります。この特性は自動車の走行に適しているため、古くから電車などにも使われてきました。 エンジンのスターターモーターにも、同様の理由でこのモーターが使われています。
直流直巻きモーターとは？
直流直巻きモーターは、その名の通り直流電流で駆動するモーターです。電機モーターと聞いて、多くの方がまず思い浮かべる形に近いのではないでしょうか。 構造はシンプルながら、強力なパワーと素早い応答性を持ち合わせていることが特徴です。この特性が、近年注目を集める電気自動車（EV）やハイブリッド車（HV）といった次世代自動車の駆動システムに最適とされ、大きな注目を集めています。
シンプルな構造と力強いトルク
直流直巻きモーターは、構造がシンプルであると同時に、始動時や低回転域から大きなトルクを発生させることが出来るという特徴があります。これは、回転子であるアーマチュアに電流を直接流し、磁界との相互作用によって回転力を得るというシンプルな仕組みに由来しています。
この特徴から、高い加速性能が求められる電気自動車（EV）にとって非常に有利なモーターと言えます。特に発進時や急加速時には、大きなトルクが求められるため、直流直巻きモーターの性能は魅力的です。
負荷に応じて変化する特性
直流直巻きモーターは、負荷状況によって回転速度やトルクが変化するという特性を持っています。負荷が大きくなると回転速度は低下する一方、トルクは増加するのです。この特性は、特に発進時や登坂時など、大きなパワーを必要とする場面で力を発揮します。例えば、重い荷物を積んだトラックが急な坂道を上る際、モーターにかかる負荷は増大します。直流直巻きモーターの場合、それに応じてトルクが増すため、力強く走行することができるのです。
一方で、負荷が小さくなると回転速度は上昇し、トルクは減少します。この特性は、高速走行時など、大きなパワーを必要としない場面で有利に働きます。
このように、直流直巻きモーターは負荷に応じて柔軟に特性を変化させることができるため、EVをはじめとする様々な分野で活躍が期待されています。
電車やスターターモーターへの応用
直流直巻きモーターは、そのシンプルな構造と強力なトルクから、電車や自動車のスターターモーターなど、幅広い分野で活躍してきました。電車において、特に旧型の車両では、直流直巻きモーターが牽引動力として採用されていました。 起動時の大きなトルクが必要とされる電車にとって、直流直巻きモーターはうってつけだったのです。 また、自動車のスターターモーターにも、同様の理由から採用されてきました。 エンジンのクランキングのように、短時間で大きな力を必要とする用途に、直流直巻きモーターは最適です。 エンジンが始動すると、スターターモーターは役割を終えますが、その短い間に強力な力を発揮することで、自動車の始動を支えているのです。
EV時代における直流直巻きモーターの役割
電気自動車（EV）の普及が加速する中、その心臓部であるモーターにも注目が集まっています。なかでも、従来からパワーと効率の良さで知られる直流直巻きモーターは、EV時代においても重要な役割を担うことが期待されています。
直流直巻きモーターは、その構造的特徴から、高トルクと高速回転を両立できるという利点があります。これは、発進や加速性能が求められるEVにとって大きなメリットとなります。また、構造がシンプルであるため、製造コストを抑えやすい点も魅力です。
さらに、制御のしやすさも直流直巻きモーターの強みです。EVでは、きめ細やかな出力制御が求められますが、直流直巻きモーターは比較的簡単な制御システムで、高精度な制御を実現できます。
これらの利点から、直流直巻きモーターは、EV時代においても、小型モビリティや商用車など、幅広い分野での活躍が期待されています。