−エンジンと電気モータを併用するハイブリッド車が普及したり、電気自動車が実用化されるなどしてモータや制御システムへの関心が高まっているように感じます。
赤津氏
モータ自体は、非常に成熟した技術と思われていますが、今なお技術は進化を続けています。最近は特に、環境問題に対応するためにモータと制御システムの改良が続いています。
あまり知られていないのですが、日本の電力の57％がモータに使われています。コンプレッサーやポンプなどに組み入れられたモータなど、すべてを合算してです。そのなかには電力の利用効率が30％以下という“エネルギー浪費型モータ”も少なくありません。また、使われているモータのうち、インバータによって制御されているモータは16〜17％程度にすぎないともいわれています。
もし日本中のモータを、現在において最も効率的とされるモータに置き換えたとしたら日本のCO2排出量は７％減らせるという試算もあります。
地球環境を考えると、高効率で高性能かつ小型のモータシステムを安い価格で一刻も早く世の中に送り出さなければならないのです。
電気自動車への関心も高まり、その心臓部ともいえるモータシステムの技術革新は急ピッチで進んでいます。たとえば自動車用モータは、坂道発進など低速時に高いトルクを必要とします。しかし、それだけのトルクを出すモータであると平坦な道路の走行ではやたらに強すぎ、ムダです。また車に搭載するのですからできるだけ小型で力の出るものが欲しい。
こうした課題を克服するために、モータそのものの材料や構造、さらに制御も一体にした新たなエレクトロニクスモータシステムの研究が進んでいます。
−まさに時代の関心が集中するなかで「JMAG」に代表される電磁界解析ソフトウェアが利用されているのですね。
赤津氏
わたしの研究室では、JMAGを設計ツールや理論検証ツールとして活用しています。たとえば線形で設計した後、非線形ではどのような影響が出るかをシミュレーションしたり、新しいモータを考案したときに理論が本当に正しいかどうかを検証したりして数式モデルの作成につなげる。さらにモータの制御パラメーターを導き出して制御モデルを作成することにも活用しています。
制御系の設計では、すでに線形モデルは使われていません。そこでJMAG-RTを使い電磁界や回路シミュレーションの結果を、リアルタイム方式の制御シミュレーションにつなげています。
わたしの研究室に配属になった学生にはJMAGは必須で、利用法の講習を行います。さらに具体的なモータの製作課題を与え、製作過程でインダクタンス計算*1 や鉄損計算*2 、出力カーブ計算*3 などに挑戦しながらモータに対する理解を深めてもらっています。
*1 インダクタンス＝巻線などにおいて、電流の変化が誘導起電力となって現れる性質。誘導係数とも言う。
*2 鉄損計算＝鉄損とはモータの鉄芯(コア）にコイルを巻き、電気を流して磁化したときに失われる電気エネルギーの量。これが大きいとモータの効率を低下させる。
*3 出力カーブ計算＝モータの出力（パワー）の変化をとらえる。
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