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未来の車：インホイールモーターの可能性

車輪の中に収められた、画期的な動力装置、「インホイールモーター」について解説します。従来の車は、エンジンやモーターで作られた動力を、複数の部品を介して車輪に伝えていました。例えば、回転する力を伝える棒である「駆動軸」や、歯車を組み合わせた「変速機」などです。これらの部品は、動力の伝達には不可欠ですが、同時に車体の重量を増やし、エネルギーのロスも招いていました。インホイールモーターは、これらの部品を必要としません。なぜなら、それぞれの車輪の中に、直接モーターを組み込んでいるからです。エンジンやモーターから車輪までの動力の伝達経路が短くなるため、構造がシンプルになり、車体も軽くなります。また、動力の伝達ロスが減ることで、エネルギーをより効率的に使えるようになり、燃費の向上にも繋がります。インホイールモーターには、他にも様々な利点があります。例えば、それぞれの車輪を別々に制御できるため、きめ細かい制御が可能になります。これにより、車の安定性や操作性が向上し、より安全で快適な運転を実現できます。また、四輪駆動車の場合、従来は複雑な機構が必要でしたが、インホイールモーターなら、それぞれの車輪の回転力を調整するだけで、容易に四輪駆動を実現できます。さらに、車内の空間設計の自由度も高まります。エンジンや変速機、駆動軸などの部品が不要になるため、その分のスペースを広く使うことができます。例えば、座席の配置を工夫したり、荷室を広くしたりすることで、より快適で使い勝手の良い車を作ることが可能になります。このように、インホイールモーターは、未来の車にとって欠かせない技術と言えるでしょう。

2024.12.16

駆動系

電気自動車の未来

電気自動車は、環境保全に大きく貢献する乗り物として期待を集めています。その一番の理由は、走行中に二酸化炭素を全く排出しないことです。よく知られているように、二酸化炭素は地球温暖化の主な原因の一つとされています。従来のガソリン車は、エンジンで燃料を燃やすことで動力を得ていますが、その際に大量の二酸化炭素を排出します。一方、電気自動車はモーターで動くため、走行中に二酸化炭素を排出することはありません。そのため、電気自動車の普及は、地球温暖化の進行を抑える上で非常に有効な手段となります。また、電気自動車は排気ガスを出さないため、大気汚染の改善にも役立ちます。従来のガソリン車は、二酸化炭素だけでなく、窒素酸化物や粒子状物質など、人体に有害な物質を含む排気ガスを排出します。これらの物質は、呼吸器系の疾患やアレルギーなどを引き起こす原因となります。電気自動車はこれらの有害物質を排出しないため、都市部の大気環境を改善し、人々の健康を守ることに繋がります。さらに、電気自動車は再生可能エネルギーとの相性が良いという点も大きなメリットです。太陽光発電や風力発電などで作られた電気を使って充電すれば、より環境負荷を低減できます。ガソリン車は、化石燃料を燃やすことで動力を得ますが、化石燃料は有限の資源であり、その採掘や輸送には環境破壊のリスクが伴います。電気自動車に再生可能エネルギーを組み合わせることで、持続可能な交通システムを構築することが可能となります。世界各国で環境規制が強化されている現在、二酸化炭素を排出しない電気自動車は、自動車メーカーにとって大きな強みとなります。消費者の環境意識も高まっており、環境に優しい車への需要はますます増加していくでしょう。電気自動車の普及は、私たちの暮らしをより快適にするだけでなく、地球環境を守り、未来の世代に美しい地球を引き継ぐためにも、非常に重要な役割を果たすと言えるでしょう。

2024.12.15

EV

環境性能に優れたHV車の魅力

石油を使う発動機と電気を動力とする電動機、二つの心臓を持つ自動車、それが混成自動車、いわゆるHV車です。HV車は、走り方や道の状態に合わせて、発動機と電動機のどちらか一方を使うことも、両方同時に使うこともできる賢い車です。例えば、発進時や街中での低速走行時は、主に電動機を使います。電動機は静かで振動も少ないため、とても滑らかに走り出し、静かな街乗りを実現します。一方、高速道路での走行など、力強い走りが必要な時は、発動機が主役となります。さらに、急加速時や坂道を登る時など、大きな力が必要な時は、発動機と電動機が協力して、力強い走りを生み出します。 HV車は、発動機と電動機を状況に応じて使い分けることで、燃料の消費を抑え、排気ガスを減らすことができます。近頃、地球環境への関心が高まる中、HV車は環境に優しい車として、世界中で多くの人に選ばれています。従来の石油だけで走る車に比べて、環境性能が良いだけでなく、静かで振動が少ない快適な乗り心地や、力強い加速も実現しています。また、HV車は電気を外部から充電する必要がないことも大きな利点です。電気を動力とする自動車のように、充電設備を用意したり、充電時間を気にしたりする必要はありません。いつものように、石油を補給するだけで走ることができる手軽さも、HV車が選ばれる理由の一つです。環境に優しく、それでいて快適な運転を楽しみたい、そんな人にとって、HV車は魅力的な選択肢と言えるでしょう。

2024.12.15

ハイブリッド

電気自動車の心臓部：電動機制御装置

電動機制御装置は、電気で動く車の心臓部と言える重要な部品です。アクセルを踏んだりブレーキを踏んだりした時の信号を受け取り、状況に応じて電動機の回転の速さや力を調整することで、車をうまく安全に走らせる役割を担っています。単に電動機を動かすだけでなく、様々な機能を持っています。例えば、何か異常を見つけたら安全を確保するための機能や、警告を出す機能、警報を出す機能など、電動機に関わる制御全般を担っています。これにより、運転する人は安心して運転に集中することができます。もう少し詳しく説明すると、アクセルペダルを踏むと、その踏み込み量に応じて電動機制御装置は電動機に送る電気の量を調整します。これにより、電動機の回転速度が上がり、車は加速します。逆にブレーキペダルを踏むと、電動機制御装置は電動機にブレーキをかける信号を送ります。さらに、回生ブレーキという仕組みを使って、ブレーキの際に発生するエネルギーを電気に変えてバッテリーに充電することも行います。この回生ブレーキの制御も電動機制御装置の重要な役割の一つです。また、坂道発進時など、車が後退しないように電動機を制御する機能も備えています。これらの制御は、様々なセンサーからの情報に基づいて、瞬時に行われます。近頃、電気で動く車の普及に伴い、電動機制御装置の技術革新も目覚ましく、より少ない電気で動くようにしたり、装置の大きさを小さくしたり、価格を安くしたりといった改良が進んでいます。さらに、高度な制御技術によって、より滑らかで心地よい運転を体験できるようになっています。例えば、アクセル操作に対する反応をより繊細に制御することで、加速や減速をスムーズに行うことが可能になります。このように、電動機制御装置は、電気自動車の性能と安全性を大きく左右する重要な部品であり、今後の進化にも大きな期待が寄せられています。

2024.12.15

EV

電気自動車の心臓、モーター技術の進化

電気自動車を動かすための心臓部とも言えるのが、電気自動車用原動機です。この原動機は、電気の力を回転運動に変換し、車を走らせる役割を担っています。従来のガソリン自動車でいうところの原動機に相当し、電気自動車の性能を大きく左右する重要な部品です。電気自動車用原動機には、ガソリン自動車の原動機にはない様々な利点があります。まず挙げられるのは、その静粛性です。ガソリン自動車のように爆発音や振動がないため、とても静かに走ることができます。快適な乗り心地を実現するだけでなく、周囲の騒音公害を減らすことにも貢献しています。さらに、電気自動車用原動機は、構造がシンプルであることも大きな特徴です。ガソリン自動車の原動機に比べて部品数が少ないため、故障する可能性が低く、維持管理にかかる手間や費用を抑えることができます。電気自動車用原動機は、車を動かすだけでなく、電気を作り出すこともできます。減速時には原動機を発電機のように使い、運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電池に戻すことができます。これは回生制動と呼ばれ、エネルギーの無駄を省き、航続距離を伸ばす効果があります。ガソリン自動車にはない、電気自動車ならではの仕組みです。現在、電気自動車用原動機の技術革新は目覚ましい勢いで進んでいます。より小さく軽く、より効率よく電気を回転力に変換できる原動機の開発が盛んに行われています。この技術の進歩が、電気自動車のさらなる普及、ひいては環境問題の解決にも繋がっていくでしょう。

2024.12.15

駆動系

ハイブリッド車の心臓部：変速機

油と電気、二つの力を操る、それが混成動力車専用の変速機です。普通の車は、エンジンが生み出す力を車輪に伝えるために変速機を使います。混成動力車は、エンジンに加えてモーターも動力として持っています。この二つの動力は、まるで違う性格を持っています。力強く、回転数が上がると大きな力を出すエンジン。静かで、瞬時に大きな力を出せるモーター。この両者の長所を最大限に引き出すために、専用の変速機が必要となるのです。混成動力車専用の変速機は、エンジンの力とモーターの力を、まるで指揮者のように巧みに操ります。道路状況や運転の仕方に応じて、エンジンとモーターのどちらを使うか、あるいは両方使うかを瞬時に判断し、切り替えます。例えば、発進時や低速走行時は、静かで力強いモーターだけで走ります。速度が上がると、燃費の良いエンジンに切り替わり、力強い加速が必要な時は、エンジンとモーターが一緒に力を発揮します。さらに、ブレーキを踏むと、タイヤの回転を利用してモーターで発電し、その電気をバッテリーに蓄えます。これはまるで、坂道を下る自転車で発電機を回して電気を起こすようなものです。この複雑な制御を、混成動力車専用の変速機は静かに行っています。ドライバーは、エンジンとモーターの切り替えを意識することなく、スムーズで力強い走りを楽しむことができます。また、エンジンとモーターの動力の切り替えだけでなく、エンジンの回転数を最適な状態に保つことも変速機の重要な役割です。これにより、エンジンの燃費を向上させ、排出ガスを減らすことにも貢献しています。混成動力車専用の変速機は、まさに縁の下の力持ちと言えるでしょう。目立つことはありませんが、快適な運転と環境性能の向上に大きく貢献しているのです。

2024.12.14

駆動系

エネルギー回収の巧み技：回生制動

車は止まる時に、大きな力を使っています。この力を今までのようにただ熱として捨ててしまうのはもったいない、そこで考えられたのが回生制動です。回生制動とは、ブレーキを踏んで車を遅くする時に生まれる力を電気に変え、電池にためて再利用する仕組みのことです。これまでの車は、ブレーキを踏むと、パッドと呼ばれる部品が回転する円盤を強く挟み込み、摩擦によって車を止めていました。この摩擦で発生する熱は、空気に逃げて無駄になっていました。しかし回生制動を使う車では、ブレーキを踏むと、車輪につながっているモーターが発電機のような働きを始めます。モーターは普段、電池から電気をもらって回転し、車を動かしますが、回生制動が働いている時は、逆に車輪の回転から電気を作り出し、その電気を使って電池を充電するのです。これは、自転車のライトでよく見られる仕組みと似ています。自転車のライトは、タイヤの回転を利用して発電し、電気を供給することで点灯しています。回生制動もこれと同じように、車の動きを電気に変えているのです。この回生制動は、電池で動く車にとって特に大きな利点となります。電気自動車や一部の組み合わせ型の車などは、この技術のおかげで電池の持ちが良くなり、走る距離が伸びるからです。さらに、ブレーキパッドの摩耗も抑えられるので、部品交換の頻度も減らせます。環境にも優しく、財布にも優しい、まさに一石二鳥の技術と言えるでしょう。

2024.12.14

機能

シリーズ・パラレルハイブリッド方式の解説

車は大きく分けて、電気で動くものとガソリンで動くものの二種類があります。それぞれに長所と短所があり、電気で動く車は静かで排気ガスを出さないという利点があります。環境への負担が少ないため、地球に優しい乗り物と言えるでしょう。しかし、一度の充電で走れる距離が短いことや、充電時間の長さが課題となっています。一方、ガソリンで動く車は一度の燃料補給で長い距離を走ることができ、燃料補給にかかる時間も短いです。しかし、ガソリンを燃やすため、排気ガスが出て環境に負担がかかります。燃費も電気で動く車に比べると劣ります。そこで、両方の長所を組み合わせたのが、電気モーターとガソリンエンジンを搭載したハイブリッド車です。ハイブリッド車は、状況に応じて電気モーターとガソリンエンジンを使い分けることで、燃費の向上と排出ガスの削減を両立させています。ハイブリッド車には様々な種類がありますが、その中でもシリーズ・パラレルハイブリッド方式は、電気モーターとエンジンの両方を搭載し、状況に応じて最も効率の良い方法で動力を伝えます。街中でのんびり走る時は、電気モーターのみで走行します。この時、エンジンは発電機を回し、電気モーターに必要な電気を供給します。まるで車の中に小さな発電所があるかのようです。一方、高速道路など高い出力が必要な時は、エンジンが直接タイヤを駆動します。さらに、モーターも同時に作動させることで、力強い加速力を実現します。このように、シリーズ・パラレルハイブリッド方式は、街乗りでは電気自動車のように静かで環境に優しく、高速道路ではガソリン車のように力強い走りを可能にする、まさにいいとこ取りの仕組みです。常に最適な駆動方式を自動で選択することで、環境性能と走行性能を高次元で両立させているのです。

2024.12.14

ハイブリッド

車の心臓部、導体の役割

車は、ガソリンや電気といった力の源を使って動きます。その力をうまく使うためには、電気の流れをきちんと整えることがとても大切です。電気の通り道となるのが、電気を通す物質、すなわち導体です。車は、様々な場所で導体を使い、電気の通り道を確保しています。夜道を照らすヘッドライト、エンジンをかける時、暑い夏に涼しい風を送るエアコン、道案内をしてくれるカーナビゲーション、これらは全て導体を通して電気が流れることで初めて役に立ちます。導体がなければ、車はただの鉄の塊と変わりません。車の中で電気の通り道となる導体は、主に銅線が使われています。銅は電気を通しやすく、加工もしやすいので、様々な形に変えて車の中に張り巡らされています。細い線から太い線まで、電気を使う場所に合わせた太さの銅線が選ばれ、電気を確実に送ります。エンジンルームの中には、特に太い導体があります。エンジンをかけるスターターモーターは大きな力が必要なので、たくさんの電気を一度に送る必要があります。そのため、太い導体を使って、必要な電気を確実に供給することで、スムーズにエンジンを始動させることができます。また、電気を使う場所には、必ずと言っていいほどヒューズと呼ばれる安全装置が付いています。ヒューズは、電気が流れすぎると熱で溶けることで回路を遮断し、車を守る役割を果たします。もしヒューズがなければ、電気が流れすぎて配線が熱くなり、火災につながる危険性があります。このように、導体は電気の通り道として重要なだけでなく、安全に電気を流すためにも工夫されているのです。現代の私たちの生活に欠かせない車にとって、導体はまさに血管のような存在と言えるでしょう。

2024.12.14

EV

力強い走り：直流直巻きモーター

車は、様々な部品が組み合わさって動いています。その中で、動力を生み出す重要な部品の一つに、直流直巻き原動機と呼ばれるものがあります。これは電気を動力に変換する装置で、構造を理解すると、その力強さの秘密が見えてきます。直流直巻き原動機は、大きく分けて固定子と回転子という二つの部分からできています。固定子は動かない部分で、回転子は回る部分です。それぞれにコイルと呼ばれる銅線が巻かれており、これらを固定子巻線、回転子巻線と呼びます。直流直巻き原動機の特徴は、この固定子巻線と回転子巻線が直列につながっている点にあります。直列に繋がることで、同じ電流が両方の巻線を流れます。電流が流れると、巻線は磁石のような性質を持つようになり、磁界と呼ばれる目に見えない力が発生します。固定子巻線によって作られた磁界の中で、回転子巻線にも電流が流れると、回転子は磁力を持ちます。この回転子の磁力と固定子の磁界が、まるで磁石の反発や引き寄せ合う力のように作用し合い、回転子が力強く回り始めます。直流直巻き原動機の大きな特徴は、負荷が大きくなるとトルクが増大する点です。トルクとは回転させる力のことです。例えば、急な坂道を登る時や、重い荷物を積んで発進する時など、大きな力が必要な場面を想像してみてください。このような時、原動機にかかる負荷は大きくなります。負荷が大きくなると、回転子の回転速度は遅くなります。すると、回転子に流れる電流が増加します。直流直巻き原動機では固定子巻線と回転子巻線が直列につながっているため、回転子に流れる電流が増えると、固定子巻線にも同じように電流が増えます。その結果、固定子巻線の磁界も強くなります。回転子の磁力と固定子の磁界が共に強くなることで、トルクが増大し、大きな力を生み出すことができるのです。このように、直流直巻き原動機は、必要な時に大きな力を発揮できる、頼もしい動力源なのです。

2024.12.14

駆動系

電気自動車の心臓部：チョッパー方式

電気自動車の速さを自在に操る仕組みは、モーターへと送られる電気の力の強さを変えることで実現します。この電気の力の調整を効率良く行うのが、「チョッパー方式」と呼ばれる技術です。まるで水道の蛇口を開け閉めするように、電気を断続的に流したり止めたりすることで、モーターに送られる電気の平均的な力を調整します。具体的には、運転者がアクセルペダルを踏む量に応じて、電気を流す時間と止める時間の割合を細かく調整します。アクセルペダルを深く踏めば、電気が流れる時間が長くなり、モーターに送られる力が強くなります。逆に、アクセルペダルを浅く踏めば、電気が流れる時間が短くなり、モーターに送られる力が弱くなります。この電気を流したり止めたりする動作は、「スイッチング」と呼ばれ、非常に速い速度で行われます。1秒間に何千回、何万回という速さでスイッチングを行うことで、モーターの回転は滑らかになり、加速や減速もスムーズになります。もし、スイッチングの速度が遅ければ、モーターの回転はぎこちなく、乗り心地も悪くなってしまうでしょう。チョッパー方式は、電気自動車の快適な運転に欠かせない技術です。アクセルペダルの操作に対して、車がスムーズに反応し、思い通りの速さで走ることができるのは、このチョッパー方式のおかげです。まるで熟練の職人が巧みに道具を操るように、チョッパー方式は電気の流れを制御し、電気自動車の動きを自在に操ります。

2024.12.14

EV

精密な制御を可能にするDCサーボモーター

車を動かすための動力は、ほとんどの場合、内燃機関と呼ばれる装置から得られます。内燃機関は、ガソリンや軽油といった燃料を空気と混ぜて燃やし、その爆発力でピストンという部品を動かします。このピストンの動きは、クランクシャフトという部品によって回転運動に変換され、最終的に車輪を回す力となります。内燃機関の仕組みをもう少し詳しく見てみましょう。まず、燃料と空気を混ぜた混合気は、エンジンの心臓部である燃焼室へと送られます。ここで、点火プラグが火花を散らし、混合気に点火します。すると、混合気は爆発的に燃焼し、高温高圧のガスが発生します。このガスの圧力がピストンを押し下げ、クランクシャフトを回転させます。ピストンはシリンダーと呼ばれる筒状の部品の中を上下に動きますが、この動きを滑らかにするために、潤滑油が用いられています。潤滑油は、部品同士の摩擦を減らし、エンジンの寿命を延ばす役割も担っています。回転する力は、変速機と呼ばれる装置を通して車輪に伝えられます。変速機は、エンジンの回転速度とトルク（回転力）を、路面状況や車の速度に合わせて調整する役割を担います。例えば、発進時や坂道を登る時には大きなトルクが必要となるため、変速機はエンジンの回転力を増幅して車輪に伝えます。一方、高速で走行する時には、エンジンの回転数を抑えつつ、車輪を速く回転させる必要があります。このように、変速機は状況に応じてエンジンの力を最適に制御し、車をスムーズに走らせるために重要な役割を果たしています。最後に、回転力は駆動軸を通して車輪に伝わり、車は前進します。これらの複雑な仕組みが組み合わさることで、車はスムーズに、そして力強く走ることができるのです。

2024.12.14

機能

車の駆動輪：仕組みと種類

車は、地面を蹴って進むことで走ります。その推進力を生み出す重要な部品が駆動輪です。自転車を思い浮かべてみてください。ペダルを漕ぐことで後輪が回転し、地面を後ろに蹴ることで前に進みますよね。車も同じように、駆動輪が地面を蹴ることで前に進むのです。では、どのようにして駆動輪は回転するのでしょうか？動力の源はエンジンです。エンジンで発生した力は、いくつかの部品を経由して駆動輪に伝えられます。まず、エンジンの回転力は変速機へと送られます。変速機は、状況に応じてエンジンの回転力とトルク（回転させる力）を調整する役割を担います。次に、調整された回転力はプロペラシャフトという棒状の部品を介して、後輪または前輪へと伝えられます。このとき、駆動輪が左右両方ある場合は、デファレンシャルギアという部品が左右の回転差を調整します。例えば、カーブを曲がるとき、外側のタイヤは内側のタイヤよりも長い距離を進む必要があります。デファレンシャルギアはこのような状況に合わせて、左右のタイヤの回転速度を調整するのです。このようにして、エンジンの力は適切な力に変換され、駆動輪へと伝わり、車を動かすのです。駆動輪には種類があり、前輪駆動（FF）、後輪駆動（FR）、四輪駆動（4WD）といったものがあります。前輪駆動は前輪が、後輪駆動は後輪が、四輪駆動は四輪全てが駆動輪です。どのタイヤが駆動輪かによって、車の操縦性や燃費、雪道などの滑りやすい路面での走破性に違いが出ます。例えば、前輪駆動は燃費が良く、雪道でも比較的安定した走行が可能です。後輪駆動は、スポーティーな走行に向いており、加速性能が高いのが特徴です。四輪駆動は、悪路走破性に優れており、雪道や山道などでも力強い走りを実現します。このように、駆動輪の種類によって車の特性は大きく変わるため、車を選ぶ際の重要な要素となります。つまり、駆動方式を理解することは、自分に合った車を選ぶ上でとても重要と言えるでしょう。

2024.12.14

駆動系

環境に優しい未来の車：ハイブリッド電気自動車

地球に優しい車を作るための工夫は、大きく分けて二つあります。一つは、ガソリンをなるべく使わずに走るための工夫です。もう一つは、排気ガスをきれいにするための工夫です。まず、ガソリンを使わずに走る工夫について説明します。最近よく耳にする「組み合わせ駆動車」は、電気で動く機械仕掛けと、ガソリンで動く機械仕掛けの両方を積んでいます。この二つの機械仕掛けをうまく組み合わせることで、ガソリンの消費を抑えることができます。例えば、車が動き出す時や、ゆっくり走る時は、電気の機械仕掛けだけで走ります。電気の機械仕掛けは、ガソリンを使わないので、排気ガスも出しません。また、ブレーキを踏んで車を減速させる時、生まれる力を電気に変えて、電池にためる仕組みも持っています。このため、減速する時に捨ててしまうエネルギーを再利用できます。次に、排気ガスをきれいにする工夫について説明します。排気ガスには、体に良くない成分が含まれています。そこで、排気ガスをきれいにする装置を取り付けて、有害な成分を減らしています。この装置は、複雑な構造をしていて、排気ガスの中の有害な成分を化学変化させて、無害なものに変えることができます。これらの工夫によって、地球に優しい車を作ることが可能になっています。組み合わせ駆動車は、ガソリンを使う量を減らすだけでなく、静かで滑らかな走り心地も実現しています。街中を静かに、快適に走ることができるので、環境にも人にも優しい車と言えるでしょう。地球環境を守るために、車の技術はこれからも進化していくでしょう。

2024.12.13

ハイブリッド

車の心臓部：インバーターの働き

電気で動く車や、電気とガソリンの両方で動く車にとって、電気の変換器であるインバーターは欠かせない部品です。インバーターの主な役割は、直流電気を交流電気へと変換することです。この変換がなぜ必要かというと、車の動力源であるモーターを動かすためです。車の電池は直流電気を出しますが、モーターを直接動かすには交流電気を使います。つまり、電池の電気はそのままではモーターを動かせません。そこで、インバーターが間に入り、電池から送られてくる直流電気を交流電気へと変換するのです。変換された交流電気はモーターに送られ、滑らかな加速や減速、安定した走行を可能にしています。インバーターは、電気を作る量を細かく調整することもできます。アクセルペダルを踏む強さによって、必要な電力の量が変化します。インバーターはこの変化に合わせて、モーターに送る電気の量を調整し、ドライバーの思い通りの加減速を実現するのです。近ごろは、電気で動く車が増えてきています。それに伴い、インバーターの重要性も増しています。静かで力強い走りを実現する上で、インバーターはなくてはならない存在です。表舞台に出ることはありませんが、縁の下の力持ちとして、電気で動く車の性能を支えている重要な部品と言えるでしょう。

2024.12.13

EV

磁石の力で走る車

磁石は、まるで魔法のような力を持つ不思議な石です。同じ種類の極（例えば北と北、または南と南）を近づけると、互いに押し合い、離れようとします。反対に、異なる種類の極（北と南）を近づけると、互いに引き合い、くっつこうとします。この不思議な力は、磁力と呼ばれる力の働きによるものです。磁力は、目には見えませんが、磁力線と呼ばれる線で表すことができます。磁力線は、磁石の北極から出て南極へと向かう、目に見えない道のようなものです。磁石が鉄を引き寄せるのは、この磁力線の働きによるものです。鉄は磁石ではありませんが、磁石の近くに置くと、磁力線の影響を受けて一時的に磁石のような性質を持つようになります。磁力線は常に短い道を通ろうとするため、鉄は磁石へと引き寄せられます。この鉄を引き寄せる力を、磁気抵抗による力と呼びます。この力は、回転する力を生み出すためにも利用されます。例えば、モーターは磁気抵抗による力を使って回転運動を作り出しています。モーターの中には、磁石と、磁石の影響を受けて磁力を持つようになった鉄の部分があります。磁石と鉄が引き合ったり反発したりする力をうまく利用することで、モーターは回転運動を生み出し、様々な機械を動かすことができます。まるで、目に見えない手で押したり引いたりして回転させているかのようです。磁石の力は、私たちの身の回りの様々なところで利用されています。冷蔵庫の扉を閉めるための磁石、電気を作る発電機、音を出すスピーカーなど、磁石の力は私たちの生活になくてはならないものとなっています。

2024.12.13

駆動系

車の進化を支えるブラシレスモーター

一昔前の玩具や家庭電化製品の中には、小さな回る部品を動かすための装置が入っていました。この装置は「ブラシ付きモーター」と呼ばれ、構造が単純で費用も安く済むため、今でも様々な場所で使われています。例えば、自動車のドアの鍵を開け閉めする装置や、窓を上下させる装置、鏡の角度を変える装置などにも、このブラシ付きモーターが活躍しています。これらの装置は小さく軽い部品で済むため、車の中で使うのに適しています。また、電気をあまり使わないことも、車に搭載する装置として選ばれる理由の一つです。ブラシ付きモーターは、大きく分けて回転する部分と固定されている部分の二つからできています。回る部分を「回転子」、固定されている部分を「固定子」と呼びます。回転子にはコイルと呼ばれる、針金をぐるぐると巻いたものが付いています。固定子には永久磁石と呼ばれる、常に磁力を持っている物が付いています。この磁石とコイルの間に電気を流すことで、回転子は回り始めます。電気を流す役目を果たすのが「ブラシ」と呼ばれる部品です。ブラシは、回転子に電気を送るための接点の役割を果たし、常に回転子に触れながら電気を供給し続けます。ブラシ付きモーターは簡単な構造で、製造費用も抑えられるという利点があります。そのため、今でも多くの自動車部品で使われています。しかし、ブラシと回転子が常に接触しているため、摩擦でブラシが摩耗したり、火花が発生したりする可能性があります。そのため、定期的な交換が必要となる場合もあります。技術の進歩により、ブラシを使わないモーターも開発されていますが、小型軽量で低電力という点では、ブラシ付きモーターは今でも重要な役割を担っています。特に自動車のように限られたスペースや電力で様々な機能を実現する必要がある場面では、まだまだ活躍が期待される装置と言えるでしょう。

2024.12.13

駆動系

誘導モーター：EVの心臓部

電気自動車の動力源である原動機には、大きく分けて同期原動機と誘導原動機の二種類があります。このうち、誘導原動機は永久磁石を使わないという特徴があります。永久磁石を使う同期原動機と異なり、誘導原動機は電磁石のみを使って回転力を生み出します。では、誘導原動機はどのようにして回転するのでしょうか。誘導原動機は、固定子と回転子という二つの主要な部品で構成されています。どちらも電磁石、つまり電流を流すと磁力を発生させる巻き線が使われています。固定子に電流を流すと、回転する磁場が発生します。まるで磁石がくるくる回っているような状態です。この回転磁場が回転子に影響を与えます。回転子には、固定子からの回転磁場によって電流が発生します。これは電磁誘導と呼ばれる現象です。この誘導電流によって回転子も磁石のような働きを始めます。回転子に発生した磁力は、固定子の回転磁場と引き合ったり反発したりすることで回転力を生み出します。このように、誘導原動機は電磁誘導という現象を利用して回転力を発生させています。永久磁石を使わないため、資源の節約やコスト削減につながるという利点があります。また、構造が比較的単純であるため、頑丈で故障が少ないというメリットもあります。これらの特徴から、誘導原動機は電気自動車の原動機として広く採用されています。

2024.12.13

EV

電気自動車の心臓部、同期モーター

同期モーターは、交流モーターの一種で、回転子の回転速度と供給される交流電流の周波数が常に一致していることからその名が付いています。電気自動車の動力源として広く使われているほか、家電製品や産業機械など、様々な分野で活躍しています。同期モーターの回転の仕組みは、電磁石と永久磁石の相互作用を利用しています。モーターは大きく分けて、回転する部分である回転子と、静止している部分である固定子から構成されています。回転子には永久磁石が取り付けられており、固定子には電磁石が配置されています。固定子の電磁石に電気を流すと磁界が発生し、この磁界が回転子の永久磁石と引き合ったり、反発したりする力を生み出します。この力によって回転子が回転するのです。自転車のペダルを漕ぐことを想像してみてください。足が磁界、ペダルが永久磁石、自転車の車輪が回転子だと考えると分かりやすいでしょう。足でペダルを交互に踏むことで車輪が回転するように、磁界を変化させることで回転子を回転させます。永久磁石を使うことでエネルギーの損失を減らし、効率的な回転を実現できることが同期モーターの大きな利点です。また、供給する交流電流の周波数を変えることで、回転速度を細かく制御することも可能です。電気自動車の場合、アクセルペダルを踏む強さに応じて電流の周波数を調整することで、滑らかで力強い加速を生み出しています。まるで熟練の職人が自在に操るように、電気自動車の動きを緻密に制御できるのは、同期モーターの優れた特性のおかげと言えるでしょう。電気自動車の普及と共に、同期モーターの需要はますます高まっており、更なる性能向上に向けた研究開発が活発に行われています。

2024.12.13

駆動系

未来の駆動：インホイールモーター

車輪の中に駆動の力を秘めた技術、それが輪内駆動装置です。読んで字のごとく、車輪の内部に駆動装置を組み込むという、画期的な仕組みです。実は、この技術は全く新しいものではありません。油圧の力を用いた輪内駆動装置は、建設機械などで既に活躍していました。ショベルカーなどの重機が、力強く土砂を掘削したり、機体を自在に動かしたりできるのは、この技術のおかげです。電気で動く車においては、輪内駆動装置の中心は電動式になっています。この電動式の輪内駆動装置は、遠い昔、今から３０年以上も前に、未来の車を実現する技術として大きな注目を集めました。１９８０年代末から１９９０年代終盤にかけて、多くの試作車に搭載され、夢の技術として期待されました。しかし、当時の技術では乗り越えられない壁がありました。車輪の回転を速めたり遅くしたりする制御機構が複雑で、実用化するには難しかったのです。また、安全のために欠かせない、車輪を止めるための機械式の装置との組み合わせも難しく、広く世の中に広まることはありませんでした。ところが近年、技術の進歩によって状況は大きく変わりました。電子制御技術が飛躍的に向上し、左右の車輪の回転を非常に細かく制御できるようになったのです。さらに、装置の小型化も進み、機械式の停止装置とも問題なく組み合わせられるようになりました。これらの進歩により、輪内駆動装置は再び脚光を浴び、未来の車を実現する鍵として期待されています。より自由自在な動きの制御や、車内の空間の有効活用など、多くの可能性を秘めた技術として、今後の発展に大きな注目が集まっています。

2024.12.13

駆動系

車の電動化：P0～P4ハイブリッドシステム

自動車の電動化の流れが加速する中で、様々な組み合わせ式の動力装置が登場しています。これらは、燃料消費量を抑えたり、走行能力を高めることを目指し、動力源としてエンジンと電動機を組み合わせた仕組みを採用しています。中でも、P0からP4と呼ばれる組み合わせ式動力装置は、ヨーロッパの技術開発会社や大手部品製造会社が提案した比較的シンプルな仕組みです。これらの仕組みは、電動機の設置場所や役割によって分類され、それぞれ異なる特徴を持っています。まずP0は、エンジンの回転を補助する電動機を、エンジンの回転軸とベルトでつなぐ簡単な仕組みです。この電動機は、始動時や加速時の補助、発電機の役割などを担います。比較的安価に導入できるため、燃費改善の入門的な方法として人気です。次にP1は、エンジンと変速機の間にある電動機が、エンジンの始動や変速を滑らかにする役割を果たします。こちらもP0と同様に、導入しやすい仕組みです。P2は、変速機に直接電動機を組み込んだもので、エンジンと電動機の出力を組み合わせることで、力強い加速を実現できます。 P3は、駆動軸に電動機を配置する仕組みで、エンジンを停止した状態での電動走行も可能です。より高度な電動化に一歩近づいたシステムと言えます。最後にP4は、後輪の駆動軸に電動機を配置し、前輪をエンジンで駆動する仕組みです。これにより、四輪駆動を実現でき、走行安定性を向上させる効果があります。このようにP0からP4は、電動機の配置や役割が異なることで、それぞれ異なる特性を発揮します。自動車製造会社は、これらの多様な選択肢を活かすことで、様々な利用者の要望に合わせた電動化戦略を進めています。

2024.12.13

ハイブリッド

車の動力回路：隠れたる心臓部

車は、ガソリンや電気などのエネルギーで動きますが、様々な機器を動かすためには電気も欠かせません。この電気を供給し、制御するのが動力回路です。人間で例えるなら、心臓や血管のような役割を果たしています。動力回路は、バッテリーから電気を送り出し、様々な機器に電気を届ける役割を担っています。例えば、エンジンを始動させるためのモーター、前方を照らすためのライト、車内を快適な温度にするためのエアコン、音楽を流すためのオーディオなど、多くの機器が動力回路によって動いています。家庭で使う電気と同様に、車の中で使われる電気もプラスとマイナスの流れがあり、回路が形成されています。バッテリーから出た電気は、まずヒューズボックスと呼ばれる安全装置を通ります。ヒューズボックスは、過剰な電気が流れた際に回路を遮断し、機器の故障や火災を防ぐ役割を担っています。そして、それぞれの機器に必要な量の電気が配線を通して供給されます。配線は、電気抵抗の少ない太い銅線でできており、電気の流れをスムーズにするために絶縁体で覆われています。また、接続部はしっかりと固定され、振動などで外れないように工夫されています。多くの電気が流れるため、接続部が緩んでいたり、配線が傷ついていたりすると、過熱やショートによる火災の危険があります。動力回路が正常に機能しないと、車は動かなくなります。エンジンが始動しないだけでなく、ライトが点灯しなかったり、エアコンが作動しなかったり、様々な不具合が生じます。そのため、定期的な点検と整備が重要です。普段から車の状態に気を配り、異常に気付いたらすぐに整備工場などで点検してもらうようにしましょう。

2024.12.13

機能

電動パワステ：進化する操舵支援システム

電動式の動力で操舵を補助する仕組み、それが電動式動力操舵装置、略して電動パワステです。これは、文字通り電気の力でハンドル操作を軽くする装置で、近年の自動車において広く採用されています。従来の油圧式とは異なり、油圧を使わずに電気モーターを用いることが大きな特徴です。この電動パワステの心臓部は、様々な情報を統合して最適な補助量を決定する制御装置です。制御装置は、車速感知器と回転力感知器から送られてくる情報を基に、状況に合わせた的確な指示を電動機に送ります。具体的には、街中など速度が低い時は大きな補助力でハンドル操作を軽くし、運転者の負担を軽減します。一方、高速道路など速度が高い時は補助量を少なくし、安定した操舵性を実現することで安全性に貢献します。このように、速度に応じて補助量を調整することで、どんな状況でも滑らかで正確なハンドル操作を可能にしているのです。さらに、電動パワステは駐車時などハンドルを大きく回す際にも大きな役割を果たします。通常、ハンドルを大きく切る場合は大きな力が必要ですが、電動パワステはこの時、より強力な補助力を発揮します。これにより、狭い場所での車庫入れや方向転換も楽に行うことができます。このように、電動パワステは運転のしやすさを向上させるだけでなく、安全性にも大きく寄与していると言えるでしょう。加えて、電動パワステは油圧式と比べて燃費向上にも貢献します。油圧式はエンジンから動力を常に得ているため、燃費に悪影響を及ぼしますが、電動パワステは必要な時にだけ電動機が作動するため、エネルギーの無駄を省くことができます。この点も、近年の自動車で電動パワステが主流となっている理由の一つです。つまり、電動パワステは快適性、安全性、そして環境性能の向上に役立つ、現代の自動車には欠かせない装置と言えるでしょう。

2024.12.12

運転補助

ＤＣスピンドルモーター：精密な回転の心臓

軸を回転させることに特化した直流電動機、それが直流回転軸電動機です。この電動機は、回転する軸に直接道具や回転する部品を取り付ける構造となっています。まるで心臓のように、様々な機械の中で正確で安定した回転を生み出し、精密な動きを支えています。直流回転軸電動機は、電圧を変えることで回転の速さを調整できます。ゆっくりとした回転から高速回転まで、幅広い速さで動かすことができるので、様々な用途で使われています。例えば、工作機械では金属を削る道具を回転させ、ロボットでは腕や関節を正確に動かします。また、医療機器では精密な手術を助ける役割も担っています。小さな体でありながら大きな力を出せることも、直流回転軸電動機の特徴です。そのため、装置全体の大きさを小さくすることにも役立ちます。大きな装置の中に組み込む場合でも場所を取らず、装置の小型化、軽量化に貢献します。回転の速さを精密に制御できる直流回転軸電動機は、高い精度が求められる作業には欠かせません。例えば、ミクロン単位の加工が必要な部品作りや、顕微鏡を使った手術など、高い正確さが求められる場面で活躍しています。まさに縁の下の力持ちとして、様々な産業分野を支える重要な部品と言えるでしょう。安定した回転は、製品の品質を左右する重要な要素です。直流回転軸電動機は、その安定した回転によって、高品質な製品作りを支えています。ものづくりの現場で、なくてはならない存在と言えるでしょう。

2024.12.12

駆動系