EVのための着磁設備 NDK EV着磁器ソリューション

世界的な脱炭素化の流れをうけて、自動車業界(四輪/二輪車メーカー、部品サプライヤーを含む)は、従来自動車の「レシプロエンジン+ガソリン」から、電気自動車(EV)の「モータ+バッテリー」への移行が急加速しています。
日本電磁測器(以下NDK)では「EV化の波」を受けて、自動車メーカー様や自動車部品サプライヤー様のため「NDK EV着磁ソリューション」をご提案します。

NDKは、駆動や車載モータなどの開発・生産に欠かせない、「着磁関連製品」を多数ラインナップし、自動車メーカー様や部品サプライヤー様のEV開発・生産向上と、世界のEV化加速へ貢献いたします。

EV普及における着磁器の役割

EVモータ用マグネットに強力で安定した
着磁性能をもたらす着磁器をご提供

「EV普及の鍵」のひとつがEVの心臓部である駆動用モータの「小型・軽量化」と「高効率・高出力化」です。
EVの厳格な技術的要求を満たすモータにするためには、性能を左右する構成部品である「マグネット」の特性を最大限に活かすことが求められています(写真1)。マグネットは最初から磁気を帯びているわけではなく、まずマグネット材料として生産され、次に「着磁器」で強力な磁界を加えることで、はじめて「磁化」されてマグネットとなります。

NDKは、自動車部品用のモータ関連製品(図1)に欠かせない、マグネット対応の着磁器と周辺機器をご提供しております。またNDKは、磁石の高性能化や、モーター高性能化に伴う磁石配置の複雑化など、EV時代の新しい着磁課題の解決に積極的に取り組み、製品改善を進めています。

写真1 モーターを構成するロータとステータ
写真1 モーターを構成するロータとステータ。ステータの後方に「インバータ」があり、直流から交流へ変換し、変換する際に周波数や電流量を調整する
  • 走行モータ
  • MGモータジェネレータ他
  • ETB電子制御スロットル
  • エアコン用コンプレッサ
  • EOP電動オイルポンプ
  • パワーステアリング
  • 高出力オルタネータ
  • e-4WDモータ
  • ESC横滑り防止装置
  • インホイールモータ

図1 EVやHEV(ハイブリットカー)、FCEVなどの主要部品には、無数のモータが組み込まれ、大部分は着磁器で磁化されたマグネットを内蔵している

海外拠点でグローバルサポート体制を確立

国内外導入実績多数の実力で
EVの性能と機能を引き出す

NDKは、東京・立川で約70年にわたり、技術の研究・開発・製造を続ける磁気応用機器専門メーカーです。

国内の主要な自動車メーカー様はもちろん、グローバルにビジネス展開する国内外の自動車メーカー様や部品サプライヤー様へ、数多くの導入実績を誇ります。

例えば、国内最大大手自動車メーカーのNDKシェアは100%。レシプロエンジン車(ガソリン車)を含む国内自動車業界全体でのNDKシェアは、約50%におよびます(図2)。各メーカーがEV化に舵を切る中、EV向けの納入実績も急加速しています。

また、着磁器とヨークはもちろん、周辺機器、各種システムのご提案が可能です。ご要望にお応えするカスタマイズ製品の開発・製造を得意とし、中国・上海とタイ・バンコクをハブ拠点として、海外ビジネスを展開(図3)。アジアでの自動車・部品製造ビジネスを手厚くサポートいたします。

着磁・脱磁器をはじめ、幅広い磁気関連製品を持ち、ハード、ソフトを含めて、トータルでのご提案が可能です(図4)

図2 国内最大手自動車メーカー
図2 国内最大手自動車メーカーへの着磁器納入シェア率100%!
図3 海外2拠点、国内3拠点でグローバルにビジネス展開
図3 海外にハブ拠点を持ち、グローバルにビジネス展開。海外自動車メーカー様や部品サプライヤー様のニーズに、パーフェクトにお応えします
  • 1 日本製
  • 2 対応力
  • 3 実績多数
  • 4 高品質
  • 5 総合力

図4 NDKの5つの強み。技術力、製品力、サポート力を含めた総合力が自慢

前着磁と後着磁のメリット、デメリット

高品位で安定した着磁を実現
EV着磁ソリューションの4つの特長

NDKの「EV着磁器ソリューション」は、すべて日本で開発・製造・検品を行います。特に次の4つにおいて、競合他社を圧倒する品質と製品力を誇ります(図5)

  1. 他社の追随を許さない耐久性を誇る着磁ヨーク
  2. 要求される磁場を確保しつつ低電力設計
  3. 形状を選ばないEV向け着磁ノウハウを保有
  4. 「前着磁」「後着磁」のどちらも対応可能

「前着磁」は、磁石を着磁してからロータに取り付けます。「後着磁」は、未着磁の磁石をロータへ取り付けてから着磁を行うことです。前着磁と後着磁には、それぞれメリットとデメリットがあり、製造工程や着磁する部品の特性などで使い分けることが必要になります(表)

図5 EV着磁器ソリューションの4つの特長+α
図5 EV着磁器ソリューションの4つの特長+α
  • 前着磁

    メリット:マグネットを100%着磁可能
    デメリット:モータに取り付けるときにくっつくなど、マグネット破損や作業者がけがをする原因になる
    必要な機械や装置:着磁電源、着磁コイル
  • 後着磁

    メリット:モータへの磁石の取りつけは簡単。数が増えると生産効率がアップ
    デメリット:マグネットを100%着磁可能。ただしマグネット位置により着磁率が100%より下がることがある
    必要な機械や装置:着磁電源、着磁ヨーク

表 前着磁と後着磁におけるメリット、デメリット、着磁電源や着磁コイルなど必要機器

高電圧、大容量に対応したコンデンサ式「着磁電源」「着磁ヨーク・コイル」(写真2)のほか、「着磁システム」「超多極着磁装置」「測定器」など、多彩なラインナップをご用意しています。

製品カスタマイズのほか、国内と海外での万全のサポート体制を確立しているので、安心して導入いただけます。NDKは解析や経験、ヨークの素材選定などから、できる限り「後着磁」ができるように対応します。他社で後着磁ができないものがNDKでは対応可能になった事例も多数あります。あきらめずにお気軽にご相談ください。

写真2 着磁電源、着磁ヨーク、着磁コイルとも数多くの製作事例を持つため、お客様が目指す着磁性能を満たす製品を提案可能

写真2 着磁電源、着磁ヨーク、着磁コイルとも数多くの製作事例を持つため、お客様が目指す着磁性能を満たす製品を提案可能

解析の必要性

最新コンピュータ解析によって
製品購入後の性能トラブル0(ゼロ)へ

NDKでは、お客様の磁石が組み込まれたロータでベストな着磁ができるよう、事前に解析シミュレーションを実施します。

お持ち込みいただいたロータを用いて、最新コンピュータ解析を行い、その解析データを元にして、安定した着磁が可能なヨーク・コイルの形状やサイズ、必要なシステム機器をご提案します(図6)

製品購入前に解析データに基づいた「後着磁」の有効性が検証できるため、お客様の着磁性能を満足する着磁器を提案いたします。長年にわたる磁気応用機器開発の技術力とノウハウ、最新のコンピュータ解析技術によって、お客様が理想とする着磁性能を実現できます。

着磁ヨークと一緒に用いる着磁電源、自社で独自開発した充放電制御ユニット『CU1/CU3』を用いて、「お客様のご要望に合わせた、詳細なパラメータを設定できる」ため、メンテナンス性の高い製品提携が可能です。

図6 左は着磁ヨークに通電した際、マグネットに発生するベクトルの図(磁界の方向)。
図6 左は着磁ヨークに通電した際、マグネットに発生するベクトルの図(磁界の方向)。右は、発生する磁界の強さを色分けしたもの。シミュレーションからの「試作→量産」という流れで生産することが可能

磁気応用機器が充実

磁気応用機器のパイオニア
ネオジム磁石成型装置も開発中

高電圧、大容量に対応した「コンデンサ式着磁器」のほか、「超多極着磁装置」「着磁ヨーク・コイル」「着磁システム」「測定器」など充実した製品群を用意しています。
また、ネオジム磁石の発明者である佐川眞人氏と共同で、新しい成形方法を用いた「ネオジム磁石成型装置」の開発にも取り組んでおります。EVをはじめ高トルクを必要とする「トラクションモータ」のほとんどは、「ネオジム磁石」が使われており、ネオジム磁石成型装置の需要が見込まれています。
導入実績のみに頼らず、NDKならではの強みを活かした新製品の開発にも注力しています。

  • ネオジム磁石成型装置

    [ネオジム磁石成型装置]

    ネオジムは、自動車、ロボット、センサー、医療機器などに多ジャンルに応用

  • 厚さ計

    [厚さ計]

    材料の肉厚を測定する装置。工業規格や規制に準拠しているか確認できる

  • 含浸

    [含浸(がんしん)]

    気体や液体のもれ、部品強度確保、メッキ/塗装処理の前処理を含浸剤で封孔処理

お客様対応フロー(納品までの流れ)

着磁が初めてのお客様でも安心
ベテラン技術営業がフルサポート

NDKは、お客様のご希望や仕様、ご都合に合わせた万全のカスタマーサポート体制を確立。お問い合わせから情報取得、解析データ、ヨーク試作、納品まで、ベテラン技術営業が専任となり、お客様の高度なご要望にお応えします(図7)。自社内に充実した設備を誇る「NDK テストルーム」を完備。短期間のうちにワークの実験を行い、最適な仕様書や図面に落とし込みます。

なお、ご対応可能なサービスエリアは日本全域なので、全国各地にオフィスや事業所、工場などをお持ちになられるお客様でも安心してご依頼いただけます。また、海外のお客様にも海外拠点や商社様を通してサポートさせていただきます。

図7 NDKのお客様対応フロー
図7 NDKのお客様対応フロー

日本のモータリゼーションを支えて70年
NDKはEV化貢献を通して脱炭素に貢献します

用語解説

ブラシレスモータ、
ロータとステータ

EV駆動用には、主に「ブラシレスモータ」と呼ばれるモータが採用されています(図8)。電流を流すと回転する「1. ロータ(回転子)」と、ロータを回転させるための「2.ステータ(固定子)」の2つの部品で構成され、ロータ内には、主に「ネオジウムマグネット」が使用されています。中心に回転軸を持つマグネットの周りで、電磁石に電力を流すと反発する磁界が発生。N極とS極が引き合う力と、同じ極が反発し合う力の相互作用によって、回転軸を持つ磁石が回ります。

図8 ブラシレスモータの断面図
図8 ブラシレスモータの断面図。中央に配したのが「ロータ(回転子)」、電磁石が組み込まれたステータに電力が流れると、ロータが回転運動を開始する

EV(Electric Vehicle)
エコカー

EVとは、電気自動車のこと(図9)で、電気モーターを回転させて得られる動力を使って走らせる 自動車のことです。ガソリンを使用しない、走行中に二酸化炭素を排出しないといったメリットが あり、脱・化石燃料、地球温暖化対策の観点からも世界中でシェアが急増しています。 その他、エコカーには次のような種類があります。

  • ハイブリッド自動車(HV):電気モータとエンジンの2つの動力を活用(低燃費実現)
  • プラグインハイブリッド自動車(PHV):外部電源からの充電を可能にしたHVのこと
  • 燃料電池自動車(FCV):水素と酸素で発電させ動力とする
  • 天然ガス自動車(CNGなど):天然ガスを燃料にしてエンジンを動かす

※ EVや各種エコカー搭載の駆動用モータや発電用モータには、主に希土類磁石が使われる

図9 EVは、大きく分けて3つで構成
図9 EVは、大きく分けて駆動用モータと電池、パワーコントロールユニットの3つで構成。その他 部品でも、モータの数は増加傾向にある

着磁器

永久磁石を磁化(着磁)するためには、「磁石素材(磁性体物質)の持つ最大磁束密度の飽和点に達する強さの磁界」を与えることが必要です。この高磁界を作り出すエネルギー供給装置が「着磁器(装置)」です。着磁装置は着磁器・着磁電源とも呼ばれており、着磁ヨークやコイルと組み合わせて磁石の着磁を行う際に用いられます(図10)。商用電源より内部のコンデンサに充電し、そのエネルギーを着磁ヨークにパルス電流を通電することで高磁場を発生させ、永久磁石の着磁を行います。

図10 着磁装置の構成図
図10 着磁装置の構成図

ネオジム磁石

ネオジム磁石(Neodymium Magnet)とは、ネオジム、鉄、ホウ素(ボロン)を主成分とする希土類磁石(レアアース磁石)の1つ(図11)。それ以前に存在していたサマリウム-コバルト合金を超え、永久磁石のうちで最も強力で、更には素材が安価で大量製造が可能だった為、個人用コンピューター(パソコン)時代の幕開けにも決定的な役割を果たし、風力発電機や電気自動車など、エコエネルギー技術の具現にも中核的な材料として使われています。1984年に佐川眞人氏によって発明されたものです。日本電磁測器株式会社は佐川氏と共同でネオジム磁石成型装置の開発にも取り組んでいます。

図11 工業用ネオジウム磁石
図11 工業用ネオジウム磁石。モータなどのサイズや形状に合わせ、千差万別
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