移動体用電動力応用システムの要素技術の開発動向と展望
移動体用電動力応用システムの要素技術調査専門委員会編

次目
1.

2.

3.

はじめに

03

5.3 船舶関連電動力応用技術の変遷

31

1.1 まえがき03

5.4 要素技術

33

1.2 移動体用電動力応用システムの開発動向

03

35
37

開発動向

05

6.1 はじめに

3705

6.2

37

航空機のエネルギー消費

2.2 鉄心材料

05

6.3 電動航空機

37

2.3 永久磁石

07

6.4 航空機システムの MEA/AEA

41

2.4 巻線

09

6.5 MEA/AEA 機器技術

41

2.5 軸受11

6.6

2.6 パワーエレクトロニクス

13

2.7 おわりに

14

鉄道用電動力応用システムの開発動向

16

新たな電動化システム/電子制御コントローラの認証

6.7 おわりに
7.

4747

自動車用電動力応用システムの非駆動系の

16

開発動向

3.2 電化区間用車両の駆動システムの構成

16

7.1 はじめに49

3.3 非電化区間用車両の駆動システムの構成

17

7.2 電動ウォータポンプ(EWP)

49

49

3.4 駆動用電動機の要素技術

18

7.3 電動パワーステアリング(EPS)50

3.5 電力変換器の要素技術

21

7.4 おわりに

52

3.6 おわりに

5.

航空機用電動力応用システムの技術動向

2.1 はじめに

3.1 はじめに4.

5.5 おわりに
6.

移動体用電動力応用システムの要素技術の

22

8.

自動車用電動力応用システムの駆動系の

23

開発動向

53

4.1 はじめに23

8.1 はじめに53

4.2 建機業界における電動化背景と動向

23

8.2 車両システム

53

4.3 システム構成

23

8.3 車両システムをささえる要素技術

54

4.4 乗用車との比較

25

8.4 将来技術

59

4.5 要素技術

26

8.5 部品サプライヤが進める電動車用 e-Axle の4.6 おわりに

30

建機用電動力応用システムの開発動向

船舶用電動力応用システムの開発動向31

5.1 はじめに

31

5.2 船舶における電動化の要求

31

Sample : DO NOT PRINT

最新動向
9.

61

8.6 おわりに

61

おわりに

63

移動体用電動力応用システムの要素技術調査専門委員会委員
佳 朗(デンソー)

委 員 長

竹本真 紹(岡山大学)

幹事

加納善 明(大同大学)

千葉貞一郎( 小 松 製 作 所 )

幹

委

員

竹本

事

小 坂

卓( 名 古 屋 工 業 大 学 )道木慎 二( 名 古 屋 大 学 )幹事補佐

小 川徹()

朝永

岳 史( ト ヨ タ 自 動 車 )委

赤 津観( 横 浜 国 立 大 学 )員

菱電機

西村博 史( 豊 田 自 動 織 機 )阿部貴 志(長崎大学)

日野徳 昭( 日 立 製 作 所 )新政 憲(中央大学)

藤綱

雅 己( 名 古 屋 国 際 工 科 専 門 職 大 学 )有田秀 哲(三菱電機)

藤本博 志(池田祐 司( 日 立 A s t e m o )北条善 久( 東 洋 電 機 製 造 )

石丸

英 児(前

健 一(富士電機)

稲山

博 英( ジ ェ イ テ ク ト )前村明 彦(安川電機)

上野友 之( 住 友 電 気 工 業 )水谷良 治( 古 河 電 気 工 業 )大石

康 博(テクニカルサポート)

光岡

大 輔( 島 津 製 作 所 )大竹

新 一(アイシン・エイ・ダブリュ)

山下幸 生( 三 菱 重 工 業 )齋藤

達 哉( 住 友 電 気 工 業 )土方大 樹( 小 松 製 作 所 )明電舎)

加藤崇( 日 産 自 動 車 )鎌田

剛 史( 本 田 技 術 研 究 所 )

木船弘 康( 東 京 海 洋 大 学 )

執筆協力

東京大学)

佐野真 也( ト ヨ タ 自 動 車 )久 保 田 晃 弘( 多 摩 川 精 機 )真田雅 之( 大 阪 府 立 大 学 )近藤稔(鉄道総研)

中川貴 紀( 日 立 A s t e m o )堺

和 人(東洋大学)

松延

豊( 日 立 A s t e m o )

健(明舎)

持田

敏 治(真 生( 村 田 製 作 所 )渡辺直 樹( 信 越 化 学 工 業 )諏訪園
関Sample : DO NOT PRINT

三電途中退任富士電機)

電気学会技術報告 第1528号 3

機構部品の信頼性向上が求められる。また，省消費電力化

1.

はじめにや高出力密度化に伴う損失密度増大を抑制する観点から，モータ構成部品やその制御回路における損失低減も不可欠

1.1 まえがき
低炭素社会実現のために，国内メーカーにより HEV，EV，である。加えて，磁石材料の資源リスクへの対策も必要である。そこで，要素技術の開発動向として，下記の項目に

FCV の実用化および普及が加速的に進められており，我がついて，最新の開発動向について報告している。

国の自動車技術の進展に果たしている役割は大きい。そし(1) 鉄心材料て，2020 年 12 月には，経済産業省から成長戦略会議におい① 電磁鋼板の薄厚化，高 Si 材，高強度化て，「2050 年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦② アモルファス材，ナノ結晶材

略」の一環として，2030 年代半ばまでに，国内の乗用車の③ 圧粉磁心新車販売で電動車100%を実現する(1-2)ことが報告されたこともあり，HEV，EV，FCV への注目は非常に高まっている。
自動車は移動体の 1 種であり，その構成部品には，限られた積載スペースおよび厳しい動作環境での安定かつ信頼(2) 永久磁石① 省・脱重希土類磁石② Nd 焼結磁石以外の強力磁石開発(3) 巻線性の高い動作が要求される。その部品の中でもモータ・発① 占積率向上に貢献する銅線開発

電機は多点数におよび，外見的には従来の回転機を踏襲す② 銅線渦損低減るものの，その性能は飛躍的に向上し，我が国は世界の自③ 導体の軽量化

動車用電動力応用技術をリードしている。他方，移動体を④ アスターコイルキーワードとすれば，鉄道・船舶・航空機・建機などがあ(4) 高速回転に対応した軸受

り，自動車と類似あるいは異なる環境条件を持つものの，(5) パワーエレクトロニクス機器の低損失化

それぞれの分野で使用される電動力応用技術も世界的に高い水準にある。
そこで，自動車技術委員会の傘下で，「移動体用電動力1.2.2 鉄道用電動力応用システムの開発動向
鉄道車両の電動機による駆動システムについて，最近の応用システムの要素技術」調査専門委員会を設置し，我が車両におけるシステム構成と，これに対応する電動機等の国における移動体用電動力応用技術の優位性を確保しつ要素技術について紹介する。具体的には，駆動システムのつ，一層の競争力向上に資することを目的に，移動体用電構成として，まず，電車の駆動システムの構成について紹

動力システムに求められる要素技術，具体的には熱冷却，介し，次に，燃料電池車両等の非電化区間用の車両の駆動振動・騒音低減，絶縁方式・材料，磁性材料，巻線材料おシステムについて紹介する。そして，それらに対応する要よび対応巻線技術などについて調査活動を進めてきた。本

素技術として，鉄道車両用の永久磁石同期機と誘導機の技技術報告では，調査した各々の移動体用電動力システムに術，及び，それらに共通の巻線絶縁技術について紹介し，対応する要素技術について，国内外の最新技術動向調査を更に，それらの発展と深い関係がある車両用電力変換器のベースに紹介する。

技術について紹介する。

1.2 移動体用電動力応用システムの開発動向

1.2.3 建機用電動力応用システムの開発動向

本技術報告は，「移動体用電動力応用システムの要素技術建設機械（以下，建機）の電動化に関する調査内容につの開発動向」，「鉄道用電動力応用システムの開発動向」，「建いて報告する。ハイブリッド油圧ショベルのみならず，フ機用電動力応用システムの開発動向」，「船舶用電動力応用

ォークリフトを含めた建機全般の電動化の状況を俯瞰し，システムの開発動向」，「航空用電動力応用システムの開発乗用車での使われ方と比較しながら建機特有の要素技術や動向」，「自動車用電動力応用システムの非駆動系の開発動特徴を考察する。国内外の文献調査，展示会情報ならびに向」，「自動車用電動力応用システムの駆動系の開発動向」

議論に基づいた建機への電動力応用の技術動向と予想されの七つの内容より構成されている。本章では，この七つのる今後の進展を紹介する。

内容に関する概略を説明する。
1.2.4 船舶用電動力応用システムの開発動向
1.2.1 移動体用電動力応用システムの要素技術の開発動前委員会での報告において，船舶は海水の流体抵抗が極めて大きいこと，加減速が少なく回生機会が限定されて二向移動体用電動力応用システムに用いられるモータには，次電池をエネルギーバッファとして使えないこと，さらに高出力密度化が強く求められている。そして，モータを高主機となる低速ディーゼルエンジンの効率が極めて高いこ

出力密度化するには高トルク化や高速回転化が必須であり，とから，電気推進化はそれらの不利な点を勘案しても代えこれらの実現のために，鉄心や磁石の高磁束密度化，巻線がたい効果が得られる用途に限られることを述べた。そこの高占積率化に加え，高速回転に耐え得るベアリング等ので，本技術報告では，上記に加えて，船舶においては遠洋Sample : DO NOT PRINT