フラットワイヤーモーター産業の発展

平角線モーターの1%の性能向上が、なぜ業界に大きな変化をもたらすのか。

最近、リチウム電池の風による新エネルギー車の分野で最もホットな話題は、車のコストの10％しか占めないモーターであることが判明したことである。景大株式や創業モーターなどの株価が2倍近くになるなど、平線モーター関連で、その理由は平線モーターの応用で1％の効率向上がある。なぜ、この1％の性能向上が、業界に大きな変化をもたらすのか。

スポーツでもビジネス戦争でも、歴史上、決闘の達人は、限界に近づくと

1％改善するごとに、1％よりはるかに大きな効果が得られることが多いのです。

フラットワイヤーモーターの開発を振り返ると、すでにシボレー・ボルトやトヨタの4代目プルイスがフラットワイヤーモーターの適用を開始しており、中国のこの分野の研究は遅れていた。しかし、最近では、Tesla、SAIC New Energy、ZEEKR、BYDなどの新エネルギー車メーカーが、丸線モーターから平線モーターへの置き換えを加速している。

そして、買い替えの理由は

平角線モーターは、通常のモーターに比べ、1％の効率アップが可能です。

物理学では、機械的な仕事の本質は、エネルギーをある形態から別の形態に変換するプロセスであると言われています。

モーターの場合、電気エネルギーを機械エネルギーに変換することが目的です。そして、エネルギー保存の法則から、この変換効率の限界は、99.99......％であり、限りなく100％に近いのですが、100％ではありません。

電気モーターでは、これらの点が損失となる。

永久磁石式同期電動機磁石の変換効率は96%〜97%に達し、これはすでに熱効率が30〜40%しかない内燃機関のそれをはるかに上回っています。

この数字をさらに進めるにはどうしたらいいのか。より合理的な固定子巻線を使用し、最大のエネルギー損失である銅の消費量に取り組むことが業界のコンセンサスとなっているのです。

これらのニーズを解決するのが、 平角線の巻線技術です。

1）高効率

銅の面積が増える。 従来の丸線モーターに比べ 平角線モーターは裸銅スロットの割合を20～30%増やすことができ、効果的に巻線抵抗、つまり銅の損失を低減することが可能です。

丸線の巻線に比べ、平角線モーターは同じ条件下でより多くの面積の線を詰め込むことが可能です。電線が太く、抵抗値が低いほど、発熱による電線内のエネルギー損失が少なくなります。

第二に、エンドサイズが短いことです。ヘアピンモーターは丸線モーターに比べて巻き終わりサイズが短く、巻き終わりの全高が5~10mm短くなるため、巻き終わりの銅消費量を効果的に削減でき、モーターの効率をさらに向上させることができます。

末端の銅はモーターのパワーに寄与せず、接続の役割を果たすだけなので、さらに電気的なロスが発生するので、短い方が良いのです。

これらの構造最適化により、平角線技術を使用していないモーターと比較して、平均1%以上の効率アップを実現することができました。

しかし、結局のところ、改善されたのは1％に過ぎない。研究室のエンジニアにとって、その「1％」の改善にどれだけの意味があるのでしょうか。ユーザーエクスペリエンスという点では、ユーザーに何をもたらすことができるのか。

まず、モーター特性のグラフから、4スロット 平角線巻きモーターで、最も効率の良い領域が大幅に拡大されていることが分かります。

横軸方向の拡大は、最も効率の良い区間の速度域が大きくなったことを示しています。市街地での低速作業から高速巡航まで、最も効率の良い状態を楽しむことができます。

次に、いわゆる「1％」とは、WLTC条件での両者の平均効率差のことで、平角線 モーターの方が1.12％高いというものである。しかし、平均的な条件のフルレンジでは、2つの効率値の差は2%に達します。低速・高トルクの動作点では、効率は最大10%まで向上することさえあります。

(注：WLTCは近々実施される新しいエネルギー燃費試験規格です)。

もちろん、 平角線の技術は、単に高効率をもたらすだけではありません。

2）高電力密度化

Hair-pinモーターは20％から30％の裸の銅スロットフル率を増加させ、中国の現在の高いレベルは75％のスロットフル率に達することができる、将来的に成長のためのより多くの余地がある。同じ体積であれば、平角線モーターはより多くの固定子巻線に詰めることができるため、 平角線は同じ損失でより高い出力とトルクを出力することができるのです。

現在、中国では平角線を巻いたモーターの最高出力密度が5kW/kgに達しており、通常のモーターは3kW/kgがボトルネックになっています。中国の「省エネ・新エネルギー産業発展計画」では、モーターを4kw/kg以上にすることが求められており、 平角線の適用が必然となっている。