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これが中国に依存しないモーターだ

レアアースを使わない電気自動車の可能性が見えた

2010年11月5日(金)

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 「脱中国依存」、「脱レアアース」が叫ばれる中、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が、2007年度より5カ年計画で、「次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発事業」の一環として、レアアースを使わない次世代自動車用モーターの研究開発を推進している。現在、7つのプロジェクトが進行中で、その中の1つが、北海道大学の竹本真紹准教授が研究開発を進めている「フェライト磁石を用いた3次元モーター」だ。

北海道大学の竹本真紹准教授

 「ここまで苦労するとは思わなかった。しかし、ついに、磁力がネオジム磁石の10分の1しかないフェライト磁石を使って、同等の出力を出すモーターの開発に成功した」。そう語るのは、北海道大学の竹本真紹准教授である。

 現在、竹本准教授が研究開発に取り組んでいるのが、レアアース(希土類元素)を使わない電気自動車(EV)やハイブリッド車(HEV)用のモーター、「フェライト磁石を用いた3次元モーター」だ。

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)は、2007年度より5カ年計画で、「次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発事業」を開始。その一環として、レアアースを使わない次世代自動車用モーターの研究開発を推進している。現在、7つのプロジェクトが進行中で、その中の1つが、竹本准教授が研究開発を進めている「フェライト磁石を用いた3次元モーター」プロジェクトである。

レアアース生産量の97%が中国

 HEVやEVの重要な構成要素であるモーターには、現在、レアアースである「ネオジム」と「ジスプロシウム」を含むネオジム磁石が使われている。高出力で、エネルギー変換効率が高いからだ。

 ネオジム磁石は、1982年に日本人が発明した永久磁石で、数ある磁石の中で、最も強い磁力を持つ。そのため、今では、エアコンや冷蔵庫、パソコンなど、多くの電気製品で使われている。次世代自動車のキーデバイスの1つでもある。

 しかし、現在、レアアースの生産量の97%を中国が占めている。2004年末頃からレアアースの価格は上昇し始めていたが、今年に入り、中国政府による輸出枠の前年比40%削減等に伴い、一気に高騰。ここにきて、レアアースを使わず、同程度の出力とエネルギー変換効率を出せる次世代自動車用モーターの開発が重要性を増してきている。NEDOの各プロジェクトでも、研究開発が加速している。

 「大量生産を考えた場合、ネオジム磁石が使えないとなると、フェライト磁石を使うしかないな」。

 各プロジェクトがさまざまな方法でレアアースを使わないモーターの開発に取り組む中、竹本准教授が選択した道は、「ネオジム磁石の代わりに、フェライト磁石を使う」ということだった。

スーパーカーと軽自動車ほどの差

 フェライト磁石の原料は酸化鉄。レアアース資源に乏しい日本であっても、中国の資源戦略の影響を受ける心配がほとんどない。価格もネオジム磁石の約10分の1と安価だ。しかしながら、その分、磁力もネオジム磁石の約10分の1であるのが弱点だった。

 現在のフェライト磁石の主な用途は吸着用や小型モーター用である。子供がよく遊んでいる棒磁石もフェライト磁石だ。身近な磁石の1つであることには間違いないが、パワーの面でネオジム磁石と比べると、スーパーカーと軽自動車ほどの差がある。

 ネオジム磁石の代わりにフェライト磁石を使って、同等の性能を出すことなど果たしてできるのだろうか――。

 しかし、竹本准教授はプロジェクト開始当初、漠然とした自信を持っていた。「モーターの構造を少し改良すれば、すぐにネオジム磁石に匹敵する性能は出せるようになるだろう」。モーターの研究開発一筋でやってきた竹本准教授は、いわばモーターのプロ。企業との共同開発の経験も豊富だった。

コメント19件コメント/レビュー

3代目プリウスのモーターへの言及がありましたが、こちらは、回転数を倍増させ、トルクを半減させ、計算上での出力をほぼ同等にした、そういう事のようです。希土類マグネットの熱対策が進んだという事でしょう。 この記事のモーターがどの程度まで実用的に回転数を上げれるのか、は今後の興味ですね。(2010/11/11)

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「これが中国に依存しないモーターだ」の著者

山田 久美

山田 久美(やまだ・くみ)

科学技術ジャーナリスト

早稲田大学教育学部数学科出身。都市銀行システム開発部を経て現職。2005年3月、東京理科大学大学院修了(技術経営修士)。サイエンス&テクノロジー、技術経営関連の記事を中心に執筆活動を行っている。

※このプロフィールは、著者が日経ビジネスオンラインに記事を最後に執筆した時点のものです。

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記事のレビュー・コメント

いただいたコメント

3代目プリウスのモーターへの言及がありましたが、こちらは、回転数を倍増させ、トルクを半減させ、計算上での出力をほぼ同等にした、そういう事のようです。希土類マグネットの熱対策が進んだという事でしょう。 この記事のモーターがどの程度まで実用的に回転数を上げれるのか、は今後の興味ですね。(2010/11/11)

 他の記事で体積、重量は2代目プリウスとほぼ同等、回転数を上げる事により出力を同等としていることは知っていました。 ですが、普通に考えたらマグネットを希土類に変えたらもっと出力上がるよな、と思っていたのですが、この記事で認識を新たに出来ました。成る程、フェライトの性質をかなり生かした構造を取っているのですね、これでは希土類マグネットによる単純置き換えは無理でしょう。 構造も、量産をかなり意識していますし(無論知財として申請されています。NEDOの事業でもあるので国も知財監視をお願いします)、希土類モーターとの住み分けは可能ではないでしょうか。(2010/11/11)

本研究は素晴らしい成果ですが、発表時に報じられた通り、比較対象となっているネオジム磁石モーターは2003年発売の2代目プリウスのものであることに注意しなければなりません。ネオジム磁石を使ったモーターでも性能向上の為の技術開発は進んでおり、3代目のプリウスのモーターでは2代目に比べ、出力は50kWから60kWに高めながら体積・質量は半減されています。◆その為、ネオジム磁石に性能面で完全に追いつくのは厳しいように思います。低価格帯向けとしては用途があるかもしれませんが、廉価品はコストに不利な国産には向かないですし、日本が最先端に居続ける為には、やはり完全なレアアースからの脱却は不可能ではないでしょうか。本技術にネオジム磁石と併用することで効率化を図るなど、省レアアースの方向性の検討も必要だと思います。◆また、ネオジムに並んで、モーターの材料となるジスプロシウムは磁石の耐熱性を向上させるために使われる物です。モーターはかなりの電力を使い高温になるものですが、フェライト磁石は高温に弱いという弱点も持っている等、課題が多いとは思いますが頑張って頂きたいですね。◆尚、詳細な発表は9月末に北海道大学等からされておりますので、今回の記事が技術流出にはならないでしょう。(2010/11/09)

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