實現更高效率和轉速 電動車新一代馬達向可變磁力方向發(fā)展

　　作為新一代電動汽車中的馬達技術，可變磁力馬達備受關注。可變磁力馬達是根據馬達轉數改變馬達內部產生的磁力的技術。由此，可進一步提高馬達的效率和輸出功率。目前的馬達包括使用永久磁鐵的永久磁鐵馬達、不使用永久磁鐵的感應馬達和磁阻馬達。為了使車載馬達在低速區(qū)域也能實現高扭矩，目前普及的是將永久磁鐵嵌入轉子的永久磁鐵馬達。不過，有助于提高低速區(qū)域扭矩的永久磁鐵的磁力會隨著馬達轉數的增加，逐漸成為阻礙轉速提高的阻力。以往的永久磁鐵馬達為解決這個問題，通過控制流經定子線圈的電流來提高轉速，但這種方法存在極限，而且還存在在高轉速區(qū)域效率會下降的問題。

用一個馬達實現兩個馬達的特性

圖1：提高在高轉速區(qū)域馬達效率的方法

　　馬達的轉數存在極限的理由是因為隨著轉數的增加，馬達內部的逆電動勢、也即在與馬達旋轉相反方向上工作的電力也會增大。而逆電動勢的大小與轉子磁力和線圈繞數的乘積成比例(注1)。由此，在高速區(qū)域提高馬達效率的做法大致分為以下兩種：根據轉數改變定子線圈繞數或根據轉速改變轉子磁力（圖1）。

　 安川電機是采用通過改變線圈繞數的方法來推進馬達產品化的企業(yè)。該公司開發(fā)的方法是將定子線圈分成2個，根據轉速區(qū)域的不同區(qū)分使用不同的線圈。線圈的區(qū)分使用通過切換電路的電子開關來實現。通過在低速區(qū)域使用兩個線圈、在高速區(qū)域只使用1個線圈，可提高轉速和高速區(qū)域的效率。能實現宛如一個馬達中擁有用于低速和高速區(qū)域的兩個馬達的效果。

　 在其他著眼于定子線圈的方法中，還有一種是在定子上安裝輔助線圈作為電磁鐵使用的方法。伴隨著馬達轉數的增加，不斷控制電磁鐵的磁力使之逐漸削弱來自轉子的永久磁鐵的磁力，從而提高效率和轉速。

最終目標是自由控制永久磁鐵的磁力

　　不過，近來直接改變轉子產生的磁力的方法開始實用化。這種方法是在轉子使用的永久磁鐵上組合使用固定磁鐵和可變磁鐵?？勺兇盆F通過從外部施加磁場，可進行磁化或消磁動作。目前東芝正在開發(fā)使用可變磁鐵的方式。東芝在可變磁鐵中使用了釤鈷磁鐵?？勺兇盆F的磁化和消磁通過在定子上流過的短脈沖電流實現。

圖2：可變磁力馬達和原有馬達的損失比較

　　關于可變磁鐵馬達的效果，東芝就高效率化介紹說，用于HEV時可較原來減少約7％的損失，用于EV時可減少約20％（圖2）。另外，輸出功率方面，已經確認在中高速區(qū)域較原來提高了7％左右。東芝已從2009年開始將可變磁力馬達用于洗衣機。目前逐漸配備于電動汽車的鋰離子充電電池最初也是先在筆記本電腦和手機領域確立基本技術后，然后才進入車載用途的。作為電動汽車的新一代馬達技術，今后可變磁力馬達的開發(fā)成果將備受關注。