技術者インタビューEngineer interview

高効率誘導モータ開発

高効率誘導モータでハイパワーと稼働時間を両立。
持続可能な社会の実現に貢献

トヨタL&Fカンパニー R&Dセンター
SC開発部SC開発第一室
ワーキングリーダー 小崎 智広

はじめに

世界トップのフォクリフトメーカである豊田自動織機製のフォークリフトには、高効率誘導モータが採用されています。今回モータ開発ワーキングチームリーダーである小崎さんに、高効率誘導モータ開発の背景と当時の開発状況について聞きました。

豊田自動織機製フォークリフトには高効率誘導モータが採用されています。
高効率誘導モータを開発することになった理由は、どのようなものでしたか?

2015年に量産を開始した GENEO Ecore(3輪カウンターバランス車)の開発にあたって、稼働時間の向上:従来車比20% という非常に高い開発目標が設定されました。電動フォークリフトの消費電力の最も大きな割合を占めているのは電動モータであり、今回の目標である業界トップレベルの稼働時間を実現するためには、消費電力の少ない、高効率モータを開発することが非常に重要でした。

モータの開発にあたり、どのような方向性が議論されましたか?

今回のモータ開発では、効率向上が最重要な開発テーマでした。効率をあげやすい希土類永久磁石を使用した永久磁石モータもひとつの選択肢でしたが、材料の入手性やコスト面での優位性から、これまで使用してきた誘導モータを、フォークリフト向けに極限まで最適化することに開発の方向性を絞りこみました。

フォークリフト用モータということで、特に重視されていたことは何でしたか?

目指したのは単に最高効率をあげることではなく、走行モータに要求される幅広い動作点(速度・トルクポイント)での高い効率を実現することでした。また、効率向上の効果として、損失による発熱が減り、出力密度を上げられます。その結果、加速性や荷役性能をあわせて向上させることが、期待されていました。

その上で、構造がシンプルで堅牢性の高い、またメンテナンスも容易な誘導モータを、いかに高効率に、かつコストとのバランスをとって製品化するか、とてもチャレンジングな開発テーマでした。

高効率モータの開発に、苦労したことはありますか?

先ほどお話した、幅広い動作点(速度・トルクポイント)で高い効率を実現することは、とても大変な作業でした。モータコアやスロット形状を、千通りを超える組合せから選択し、大量に解析して、最適なバランスを見つけ出すことに非常に苦労しました。
実際の開発にあたっては、シミュレーションと試作品の評価結果をつきあわせて構造を決めるのですが、とても地道な作業を繰り返すことで、効率と出力密度の改善を果たしました。

今回開発したモータは、当社のフォークリフト用誘導モータとしては第5世代の構造にあたりますが、これまで先輩達が開発してきた設計資産を活用して、世代を経ることで、広範囲の動作点で高効率を実現した、フォークリフトに最適なモータを開発することができました。

高効率モータ導入後の評価はどうでしたか?

当初からの機台の開発目標であった20%の稼働時間向上を実際に達成することができ、またその後発売されたRinova(リーチ車)では、高効率誘導モータが、経済産業省賞最優秀賞を受賞した理由のひとつになったと聞いています。
また海外では、出力密度を上げたことで、加速性能や荷役の操作性が向上したと、お客さまにも大変好評いただいています。

今後どのような開発をしていきたいですか。

これからは高効率モータのラインナップを更に拡大して、世界で、特に電動化が先行しているヨーロッパの市場で、フォークリフトだけでなく、他のアプリケーションも含めて、持続可能な社会の実現に貢献していきたいです。

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