ブラシレス技術、精密歯車、NVH設計を用いて、車載電動モーターの静音性、快適性、性能を高めるPower Motorの技術を紹介します。
電気自動車の時代、静かな車室は究極の上質さです。エンジン音に隠れないため、補助機器にも申し分のない動作が求められます。OEMにとって、電動シートやテールゲートなどに静かなモーターを採用することは重要です。
静音モーターの製造経験を持つPower Motorが、ブラシレス設計から精密歯車まで、静かな動作を実現する技術を紹介します。
図：シート調整用の静音電動モーター
車載電動モーターの静音化
静音モーターの実現は、NVH（騒音・振動・ハーシュネス）設計の課題です。機械、電磁、空力など、騒音の発生源に対処する必要があります。
ごく静かな動作に貢献する8つの重要な要素を紹介します。
1. ブラシレス技術
低騒音化の大きな進歩は、ブラシレスDC（BLDC）技術への移行です。従来のブラシ付きモーターは、カーボンブラシを整流子に接触させて電流を切り替えます。この機械的摩擦が耳に聞こえるうなりや電気火花を生みます。
BLDCモーターはこの物理的接触を完全になくします。電子整流により、機械的摩擦音の主要な原因を取り除きます。
さらに、摩耗粉の蓄積によるブラシ音もなくなり、使用期間を通じて静かさを維持できます。
Power Motorもこの技術を活用しています。例えば、当社の高級車向け電動シート用BLDCモーターソリューションは35dB未満で動作する設計で、走行中の車内ではほとんど聞こえないほど静かです。
2. 高度な軸受技術
固定部と回転部の接点である軸受は、音の制御に重要です。低騒音化のため、高精度のボールベアリングや、潤滑を最適化した焼結青銅製スリーブ軸受が使われます。
高品質の軸受システムは摩擦を減らし、ローター軸を安定させます。特に高速時に振動やがたつき音の原因となる径方向の動きを防ぎます。ワイパーや窓昇降用モーターが代表的な用途です。
例えばPower Motorの建設車両・農業車両向けワイパーモーターは、独自の軸受構造を採用しています。高い耐圧性と低い摩擦係数により、効率向上と騒音低減を狙った設計です。
3. スキュースロット設計
モーター騒音の見落とされがちな原因に、低速時に特に目立つコギングトルクがあります。ローター磁石とステーターの鋼製歯の間の磁気吸引力により、滑らかな回転ではなく段階的でぎくしゃくした動きが生じ、その振動がうなり音になります。
スキュースロットは、運転中のコギングトルクやトルクリップルを減らす効果的な構造技術です。ローターの積層板やステータースロットを軸方向にねじり、スロット高調波の影響を空間的に平均化します。
先進的なメーカーは3D有限要素（FE）シミュレーションで最適化し、段階スキューやヘリンボーン（V字）形状を用いて電磁的な利点と機械荷重を両立し、滑らかで静かな回転を実現します。
4. 歯車形状の最適化
電動テールゲートなどの車載用途では、ギヤードモーターでトルクを増幅します。ただし歯車は、伝達誤差（TE）による歯車のうなり音の原因にもなります。
高品質のギヤードモーターには高度な歯車形状が使われます。セルフロック用途のウォームギヤや、平歯車より滑らかにかみ合うはすば歯車などです。
さらに、非対称設計を用いる場合も含めて歯形を最適化し、動的なかみ合い力を小さくします。歯車同士が衝突せず滑らかに転がり接触することで、機械騒音を大きく減らします。
5. 材料技術
ハウジングと内部部品の材料は制音に重要です。高品質モーターでは専用の制振材料や高グレードの複合材を使い、振動を車体へ伝えずに吸収します。
例えば比較的低トルクの用途では、金属歯車を高強度のエンジニアリングプラスチックへ置き換えることで、動作音を大きく和らげられます。
6. 精密製造
優れた設計でも製造公差が緩ければ騒音が生じます。ローターのアンバランスやステーターの位置ずれなどの機械的な不完全さが振動を増幅します。
ローターを厳密に動バランス調整すれば、軸受への過大な力を防ぎ、部品寿命と静音性を保てます。動的偏心を管理して径方向力を安定させることが、一流自動車ブランドの静音モーター基準への適合につながります。
7. パルス幅変調（PWM）
騒音は機械要因だけでなく電気要因でも発生します。コントローラーの電源切り替え方によって、電動ドリルの高い音のような可聴周波数が生じることがあります。
現代の制御システムは、高いスイッチング周波数を使う高度なPWM技術を採用します。人間の可聴上限である20kHzより高くすることで、モーターの電気的動作音が人の耳に聞こえなくなります。
これは、走行中に連続運転する空調ブロワーなどで重要です。
8. ソフトスタート／ソフトストップのアルゴリズム
急な動作は騒音と振動を生みます。窓のレギュレーターがガラスを枠へ強く当てたり、シートが急に動き出したりすると衝撃音が出ます。ソフトスタート／ストップのアルゴリズムは半導体素子で電圧とトルクを徐々に変化させ、機構を滑らかにかみ合わせることで、機械的衝撃と過渡的な騒音をなくします。
経験豊富な車載モーターメーカーとの連携
OEMやサプライヤーが業界をリードするNVH性能を実現するには、電気機械設計と精密製造の双方に深い知見を持つパートナーが必要です。
Power Motorは20年以上のカスタムモーター設計経験から、車載用途専用の膨大な試作データベースを蓄積しました。研究開発チームが自動車メーカーと緊密に連携し、材料から制御アルゴリズムまであらゆる変数を管理して静音モーターをカスタマイズします。
30mmのシート用モーターでも、高トルクのテールゲートストラットでも、当社は現代の自動車業界の厳しい要求を理解しています。
まとめ
現代の車室では、静かなモーターは任意の付加価値ではなく、感じられる品質を決めます。低騒音化には高度な設計、精密製造、深いNVH知識が必要です。
Power Motorはその3つを組み合わせ、実績ある車載グレードのソリューションを提供します。次のプロジェクトで信頼性の高い静音性能が必要な場合は、Power Motorへお問い合わせの上、カスタムモーターをご相談ください。