EVの心臓部！同期モーターの仕組み

EVの心臓部！同期モーターの仕組み

同期モーターとは？

電気自動車（EV）の力強い走りを支えるモーターには、様々な種類がありますが、その中でも主流になりつつあるのが「同期モーター」です。 同期モーターは、回転速度が供給される電流の周波数と同期して回転するという特徴があります。この特性により、EVは滑らかで静かな加速、そして高いエネルギー効率を実現できるのです。

磁石の力で回転する仕組み

同期モーターは、磁石の力を利用して回転するモーターです。小学校で習った棒磁石を思い浮かべてみましょう。N極とS極が引き合い、同じ極同士は反発し合いましたよね？同期モーターもこの原理を利用しています。

モーターは、「回転子」と「固定子」という2つの主要な部分から構成されています。回転子はモーターの回転する部分で、強力な磁石が取り付けられています。一方、固定子は回転子の周りに配置され、電磁石が埋め込まれています。

固定子に電流を流すと、電磁石のN極とS極が交互に入れ替わります。すると、回転子の磁石と引き合ったり反発したりする力が生まれ、回転子が回転し始めるのです。 回転子は、固定子の磁界の変化に同期して回転するため、「同期」モーターと呼ばれています。

三相交流方式と回転の関係

電気自動車（EV）の力強い走りを支えるのが、モーターです。EVでは回転効率の高さから同期モーターが使われるケースが増えていますが、一体どのようにして回転しているのでしょうか？

同期モーターの回転の鍵を握るのが「三相交流」という電気の供給方式です。モーターは「ステーター」と呼ばれる固定子と、「ローター」と呼ばれる回転子で構成されています。ステーターに三相交流の電気を流すと、回転する磁場が発生します。この回転磁場にローターの磁石が引き寄せられることで、ローターは回転するのです。

つまり、三相交流によって作られる回転磁場と、ローターの磁石の間に働く磁力によって、同期モーターは回転しているのです。この回転は、供給される電流の周波数と同期しているため「同期モーター」と呼ばれています。

滑らかな回転を生む極数

電気自動車（EV）の力強い走りを支えるモーター。その中でも、EVに多く採用されているのが同期モーターです。同期モーターは、回転子と固定子の磁界が同期して回転することで駆動力を生み出します。 この回転子の回転数を決める要素の一つが「極数」です。

極数とは、回転子に配置された磁石の数を指します。 極数が多いほど、磁界が細かく切り替わるため、回転子はより滑らかに、そして精密に動くことができます。 EVでは、静かで快適な乗り心地を実現するために、この極数の多さが重要となります。

例えば、洗濯機などに使われるモーターは、起動トルクを重視するため極数が少ないのに対し、EVのモーターは、滑らかで静かな回転と高いエネルギー効率を両立させるため、多くの極数を必要とします。このように、モーターの用途や求められる性能によって、最適な極数は異なり、EVの進化には、極数の技術革新も大きく貢献していると言えるでしょう。

インバーターの役割

EVの駆動には欠かせない同期モーター。その滑らかな回転を支えているのがインバーターです。インバーターは、バッテリーから供給される直流電流を交流電流に変換し、モーターへと供給する役割を担っています。

なぜこのような変換が必要なのでしょうか？それは、同期モーターが交流電流で回転する仕組みになっているためです。直流電流のままでは、モーターはスムーズに回転することができません。そこで、インバーターが電流を交流に変換することで、モーターが必要とする電力を供給しているのです。

さらに、インバーターは電流の周波数や電圧を調整することで、モーターの回転速度やトルクを制御することも可能です。 アクセルペダルを踏む強さによって、EVは速度を自在に変えられますが、これもインバーターがモーターへの電流をコントロールしているおかげと言えるでしょう。