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三菱電機、業界最小のEV駆動用「SiCインバーター内蔵モーターシステム」を開発

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三菱電機は、モーター駆動部であるインバーターのパワー半導体素子をSiC(炭化ケイ素)化して、これをモーターに内蔵した「SiCインバーター内蔵モーター」を開発し、業界最小となる電気自動車(EV)駆動用モーターシステムを実現した。今後は、実用化に向けて、モーター・インバーター一体冷却構造などさらなる小型化・高効率化開発を目指す。

同システムの特長として、以下の3点が挙げられる。1点目は、モーターにインバーターを内蔵することで従来型に比べて体積50%減を実現した点だ。従来、モーター本体と駆動部であるインバーターとを個別に設置するために車両内部に多くの設置空間を要するとともに、モーターとインバーターとをつなぐ電気配線も多くのスペースを占有していた。

しかし、今回、円筒状インバーターを開発し、モーターの回転軸と同軸上にコンパクトに配置するとともに、モーターとインバーター間の電気配線を筐体内部に配置し構造を簡素化することによって、体積の低減を実現した。

2点目は、SiCインバーターの採用で損失を50%以下に低減した点だ。従来、インバーターのスイッチングに用いるパワー半導体素子の材料としてはSiが使われていたが、これに代わる次世代材料としてSiCを採用。SiCはSiに比べて約10倍の絶縁破壊強度を持つことから、薄型化して電気抵抗を下げることで低損失化が可能となった。

3点目は、モーターを小型・高出力化し、業界最小のコンパクトさを実現した点だ。今回、モーター部にはネオジム磁石を用いた永久磁石モーターを採用。同社で多数の採用実績がある集中巻構造を採用することにより、独自の量産技術であるポキポキモータ技術の適用が可能となり、モーター小型化を実現。

さらに、高度磁気設計技術を適用して固定子磁極と回転子磁極の形状や組合せを最適化することで、磁力の有効利用を示す磁石利用率を向上させ、従来モーターに比べて約5%の出力向上も実現させている。

開発の背景としては、近年、EV、ハイブリッド電気自動車の需要が世界中で拡大する一方、EVやHEVでは従来のガソリン車に比べて車体上のバッテリ設置空間が大きくなり、モーター駆動システムの小型・軽量化が求められている状況がある。

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