斬新な設計で効率化　2025年より市場投入

大手自動車部品メーカーであるZF（ゼット・エフ）社は、新世代のモジュール式電気駆動装置（電動パワートレイン）を発表した。

新設計の電動モーター・ジェネレーター、新タイプのEVトランスミッション、インバーター（ACモーターとDCバッテリーの間に位置するパワーエレクトロニクス）、そしてそれらを統合するソフトウェアなど、主要自動車メーカー向けに2025年から供給される予定だ。

まず、モーターから見ていきたい。モーターは、従来品よりも小型で高効率、持続可能性にも優れ、高出力（サイズと重量に対して強力）、そして手頃な価格で製造できるという。

その主張の根拠となっているのは斬新なデザインで、例えば、銅の巻線の冷却技術と設計はまったく新しいものだ。

永久磁石モーターの固定子（動かない部分、電磁界を発生させる銅の巻線が入っている）の周りには冷却用のウォータージャケットがあるのだが、そのさらに奥にも溝がある。この溝は、電気を通さない冷却用オイル「ゼット・エコフリュードE」を流し、巻線に直接触れさせて熱を回収するためのものである。

これにより、モーターの連続出力はピーク出力の約85％まで向上したという。重希土類の使用を1％にまで削減できたのも、冷却性の向上によるものだ。

巻線の設計も変わり、ヘアピンのようにワイヤーを何百本も溶接してつなげた「ヘアピン方式」から脱却。溶接箇所が24箇所と少ない、編み組み式巻線技術を新たに開発した。巻線ヘッドも28mmから15mmに小型化し、設置スペースを削減。全体で10％小型化し、パワーとトルクの密度を高めるとともに、原材料の使用量を10％削減した。

トランスミッションの設計も、これまでの常識から大きく逸脱している。2011年以降、ZF社のEV用トランスミッションは、モーターの高回転を1段目と2段目で減速する、ごく一般的な2段式ギアで構成されている。そして、別のディファレンシャル（差動装置）を介して車輪に駆動力を伝達するのが従来のシステムだ。

新たに開発されたトランスミッションは、2つのプラネタリギアを統合したもので、減速だけでなくディファレンシャルの役割も担うという。これは、2011年にZF社が前輪駆動の9HPオートマチック・トランスミッション（9速AT）に導入した同様の技術がベースになっている。

結果として、現在のオフセット設計に比べて25％の省スペース化と、10％の軽量化を実現、トランスミッションの損失も20％削減した。同時に、騒音や振動レベルは維持されているという。

統合されたモジュール式電気駆動装置は、さまざまなタスクに対応することが可能だ。内部構造が標準化されているため、新型車にも迅速に対応することができるとZF社は述べている。

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