大阪府立大學森本茂雄教授與大金工業共同開發出毋需使用永久磁鐵不可或缺的稀土類元素(Rare Earth)便能發揮高輸出功率的馬達技術。以往,高功率的馬達必須要使用強力的永久磁鐵,但現在已經找出即便是使用磁性較弱的磁鐵也能夠提高馬達推進力的構造。除可以亞鐵鹽(ferrite)磁鐵等低價磁鐵代替、可減少成本之外,也能夠降低原料採購之風險。
圖一、無稀土類元素之試作馬達
圖二、大阪府立大學與大金工業共同開發之馬達構造
(馬達部分之斷面示意圖)
油電複合車(HV)等使用之馬達,其中心的迴轉軸必須安裝永久磁鐵。永久磁鐵與固定部導線的磁力互相排斥而產生迴轉力;為能產生強力磁性,便需使用釹(Neodymium)或鏑(Dysprosium)等稀土類元素,一輛油電複合車的使用量約為300公克。
一般而言,馬達內部的迴轉軸與固定部之間有一公厘(mm)以下的縫隙,縫隙越長、磁力就會越弱。森本教授團隊便在迴轉軸和固定部相接面之處,設計良好的凹凸咬合面構造,藉由增加相接面之面積來補強不足的磁力。此次的試作品藉由相接面的凹凸構造,縮短為約0.3公厘的縫隙距離,此簡便的馬達輸出功率約為5KW,其迴轉軸內的永久磁鐵因位置達到最佳化效果而提升了磁性,迴轉推進力(torque)較以往型號提高了百分之三十以上。
今後將試作油電複合車用馬達十分之一功率的5KW馬達,確認是否能夠充分發會性能。對於2011年底達到實用化的想法,森本教授認為如果要達到與油電複合車馬達相同水準,就技術面而言是相當有可能的。
由於新馬達的構造相當複雜,故大金工業便進行低價製造技術的開發。稀土類元素多用於冰箱、冷氣等各式電器用品之馬達中,需求量相當龐大。全世界稀土類的年產量預估為12萬噸左右,其中又以中國為最主要之產地;除了有供給面不穩的疑慮之外,因輸出限制而使價格高漲的風險也相當的高。以氧化鐵為主要成分的亞鐵鹽磁鐵,雖然價格較為低廉,但是也有與使用稀土類元素的磁鐵相較之下,磁束密度僅約三分之一的缺點。