新式馬達(dá)要求比以前有更高的效率、更小更薄的體積和更低的成本。為攻克這些目標(biāo)，大學(xué)、汽車(chē)廠商和馬達(dá)廠商的行動(dòng)一直都很活躍。開(kāi)發(fā)出的技術(shù)不僅將影響移動(dòng)體，還將波及到家電等領(lǐng)域，將促進(jìn)各種馬達(dá)的進(jìn)步。
目前，動(dòng)力一直仰賴(lài)內(nèi)燃機(jī)的移動(dòng)體，開(kāi)始了馬達(dá)的配備。例如，從電動(dòng)汽車(chē)（EV）及混合動(dòng)力車(chē)等汽車(chē)的電動(dòng)化快速發(fā)展，不難預(yù)料到2020年，全世界的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)達(dá)到每年1000萬(wàn)輛以上。在電動(dòng)摩托車(chē)領(lǐng)域，摩托車(chē)和自行車(chē)的電動(dòng)化在世界上也在持續(xù)擴(kuò)大。特別是在中國(guó)，受政府的環(huán)境政策影響，電動(dòng)摩托車(chē)已擴(kuò)大成為每年超過(guò)2000萬(wàn)輛規(guī)模的市場(chǎng)。
加速電動(dòng)化的不僅僅是汽車(chē)和摩托車(chē)，建筑機(jī)械領(lǐng)域的混合動(dòng)力化也在急速推進(jìn):“2020年將擴(kuò)大到1萬(wàn)2000臺(tái)左右”（日立制作所）。用馬達(dá)取代內(nèi)燃機(jī)的理由十分簡(jiǎn)單：馬達(dá)的能源效率高。
內(nèi)燃機(jī)最多只能將所產(chǎn)生能量的約30％左右轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。而如果高性能的馬達(dá)得以使用，則可將投入能量的近90％轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。加之，減速時(shí)馬達(dá)可作為發(fā)電機(jī)工作，還可獲得回生電力。這是內(nèi)燃機(jī)所無(wú)法做到的。
而目前，因電池成本及容量限制問(wèn)題，一般是像豐田汽車(chē)的“普銳斯”那樣，將馬達(dá)用作內(nèi)燃機(jī)的輔助。不過(guò)，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看情形將相反：效率低下的內(nèi)燃機(jī)最終將從移動(dòng)體上消失（圖1）。
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| 圖1 移動(dòng)體推動(dòng)的新馬達(dá)時(shí)代 為追求燃效和舒適性提高的目標(biāo)，此前配備內(nèi)燃機(jī)引擎的設(shè)備開(kāi)始了電動(dòng)化。今后這種趨勢(shì)的進(jìn)一步加速，將拉開(kāi)新馬達(dá)時(shí)代的帷幕。而在此培育出的技術(shù)將會(huì)擴(kuò)展至家電及工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域。 |
始于電動(dòng)車(chē)的家電節(jié)能
馬達(dá)受到關(guān)注的領(lǐng)域不僅僅限于對(duì)內(nèi)燃機(jī)的替代。在已經(jīng)采用了馬達(dá)的領(lǐng)域，馬達(dá)的創(chuàng)新日益活躍。鐵路車(chē)輛是一個(gè)很好的例子：傳統(tǒng)的鐵道車(chē)輛一直以感應(yīng)感應(yīng)馬達(dá)（IM）為主流，現(xiàn)在卻開(kāi)始采用效率更高的永久磁鐵式同步馬達(dá)（PMSM）。這種可用于汽車(chē)的新用途和鐵道車(chē)輛等的傳統(tǒng)用途、面向移動(dòng)體的馬達(dá)不由得人們不予關(guān)注。
以移動(dòng)體用馬達(dá)為目標(biāo)開(kāi)發(fā)的新構(gòu)造和新技術(shù)等技術(shù)，其影響很快會(huì)波及家電及機(jī)器設(shè)備等。如果新構(gòu)造和材料獲得廣泛采用，將會(huì)有室外機(jī)比以前更小的空調(diào)及耗電量小的工業(yè)設(shè)備面世。實(shí)際上，東芝已將面向電動(dòng)車(chē)輛研發(fā)的磁力可變馬達(dá)用在了洗衣機(jī)上，開(kāi)發(fā)出了功耗最多比以前降低了16%的產(chǎn)品。
新式馬達(dá)最有望在節(jié)能方面收到廣泛的效果。有試算結(jié)果表明，馬達(dá)的耗電占到日本國(guó)內(nèi)總耗電量9850億kWh的51%（圖2）。如果馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器效率能提高1%，則可節(jié)約1.5座核電站的發(fā)電量。
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| 圖2 提高節(jié)能效果好的馬達(dá)的效率 如果能使馬達(dá)整體效率提高1％，則可節(jié)省相當(dāng)于1.5座核電廠的發(fā)電量。圖依松下馬達(dá)的資料制成。 |
以移動(dòng)體用馬達(dá)的盛況為契機(jī)，各種馬達(dá)其容積及節(jié)能性將大幅度提高的“新馬達(dá)時(shí)代”大幕正在拉開(kāi)。
必須有“面”上的高效率
話(huà)雖如此，但現(xiàn)有馬達(dá)卻不足以迎接“新馬達(dá)時(shí)代”的到來(lái)。要適應(yīng)移動(dòng)體用馬達(dá)的要求，技術(shù)還需要再上一層樓。舉例來(lái)說(shuō)，“新馬達(dá)時(shí)代”要將馬達(dá)裝入車(chē)輪，因此需要使它們?cè)谟脩?hù)眼前消失。而且，也應(yīng)該能以更小的電池容量行駛較長(zhǎng)距離。但這些如何才能做到呢？（未完待續(xù) 記者 中道理、狩集浩志）
