当需要增强磁场时，向辅助线圈中通入电流，以使第(1)种磁通流中从转子流向定子的磁通、以及从定子流向转子的磁通增加。需要减弱磁场时，向辅助线圈中通入电流，以消除磁铁的磁通。
在此次仿真过程中，实现了与2005年推出的雷克萨斯RX400h上配备的驱动用马达相同的尺寸、以及相同的输出功率密度(最高输出功率为123kW、输出功率密度为3.4kW/kg)。
另外，我们还制作了真机的1/3试制机。在试制机上，将转子与定子之间的空间(Gap)设为0.3mm，将转子与辅助线圈之间的空间设为0.5mm。虽然转子与辅助线圈之间的空间通过计算为0.2mm，但考虑到安装误差等，我们将其扩大到0.5mm后进行了组装。
与RX400h的驱动用马达相比，仿真时实现了同等的输出功率密度(表)。
本研究项目是在日本NEDO(新能源产业技术综合开发机构)的委托业务“新一代汽车用高性能蓄电系统技术开发”的支持下实施的。
电动汽车拆解：马达(十一)--通过切换马达线圈，在大转速范围内保持输出功
率
作者：山田健二 日期：2010-06-11 来源：日经BP
安川电机开发出了供EV(电动汽车)及HEV(混合动力车)使用的“QMET Drive”马达驱动系统，并实现了实用化(图1)。该系统的特点是采用了称为“QMET”(Qualified Magneto-ElectoronicTransmission)的技术，该技术可根据马达的转速来切换电流流经的线圈，从而使马达一直保持90%以上的效率。
图1：驱动马达系统“QMET Drive”采用通过半导体开关来切换驱动马达线圈的“QMET”技术。(a)驱动马达、(b)逆变器。
原来的马达在运转范围内存在某一扭矩和速度(转速)下效率达到最高值的点，偏离该点，效率就会逐渐下降。采用低转速下获得高效率的设计时，就会出现在高转速下效率显著下降的问题(图2)。
图2：马达效率分布效率高的点在低转速范围和高转速范围中有所不同。(a)通过切换线圈的数量，可大范围确保效率高的点。(b)线圈切换马达的效率分布示例。
而切换线圈的马达在高转速下也可保持高效率。这样，EV及HEV便可在控制所配充电电池容量的同时，确保持续行驶距离。
新开发的驱动马达系统在马自达2009年开始租售的串联HEV“普利马氢转子发动机混合动力车(Premacy Hydrogen RE Hybrid)”上首次被采用。安川电机运用QMET技术，在2010年开发出了输出功率不同的3种EV通用马达。
在串联HEV上采用
马自达普利马氢转子发动机混合动力车是一款串联HEV。串联HEV虽然配备有发动机，但并非将发动机直接用作驱动力，而是被用于使发电机旋转产生电力。
HEV起动时发动机停止工作，仅凭马达来驱动。行驶时电池停止向马达供电，通过发动机的旋转，凭借发电机生产的电力来驱动马达。另一方面，在坡道及超车等需要使用大功率进行加速时，发动机就会起动，通过电池和发电机同时提供电力来驱动马达。而减速时，马达就起到发电机的作用。
马自达采用的驱动马达系统“QMET Drive”由支持线圈切换的驱动马达、逆变器及电子式线圈切换电路(开关)构成。驱动马达在内侧配备了嵌入磁铁的转子，在外侧则配备带线圈的定子。
EV及HEV使用的驱动马达要求在低转速下实现高扭矩以及大额定功率，但问题是很难在整个转速范围内都保持高效率。而安川电机开发的马达在低转速时使用整个线圈，在高转速时只使用约半个线圈，通过切换线圈，同时具有低速和高速时的马达特性，从而可保持高效率。
马达的开发背景在于驱动马达存在的课题。驱动马达一般通过向线圈施加逆变器的电压，使电流流过线圈，由此来旋转转子。但这时线圈上会与转速成比例地产生反电动势。
在高转速范围内，只能施加从逆变器电压中扣除反电动势后的电压，不让电流流过线圈。由于扭矩与电流成比例，因此电流少的话，扭矩就会变小，进而在某一转速下变成零，这样马达转速就无法超过某个水平。EV及HEV需要在低转速到高转速的范围内输出扭矩，因此需要采取相应的对策。
为了解决这一课题，各公司以有别于向线圈输出扭矩的目的，在不同于扭矩输出用电流的相位上流过电流。也就是施加用以消除反电动势的“弱励磁”(图3)。虽然凭借弱励磁可在某一程度的转速范围内输出扭矩，但这样仍不足以支持EV及HEV所需要的大转速范围。于是，安川电机导入了根据转速来切换线圈的QMET驱动技术(图4、5)。当驱动马达的转速达到指定数值时，就会切换马达线圈，使反电动势降低。这时，在高转速下也无需弱励磁，从而保持高效率。
图3：抑制线圈产生的反电动势高转速时，为抑制线圈产生的反电动势，施加弱励磁。此外还采用了线圈切换及升压变频器等手段。
图4：驱动马达线圈的构成使用低转速用和高转速用两种线圈。低转速时使用整个线圈，而高转速时减少线圈。
日本最新电动汽车技术拆解（完整版62页）
