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　プロテリアル（旧日立金属）は、電気自動車（EV）など電動車両の駆動用を想定したフェライト磁石を使ったモーターを試作し、最高出力として約100kWを得られることを確認した（図1）。同磁石は多くの駆動用モーターで使われるネオジム（Nd）磁石と異なり、希土類（レアアース）を使わない。駆動用モーターで高まる「レアアースフリー」の需要に対し、選択肢を広げる。自動車メーカーやモーターメーカーに提案を進め、2030年代前半に駆動用モーターで実用化することを目指す。

図1　フェライト磁石を搭載したモーターのローター（回転子）
図1　フェライト磁石を搭載したモーターのローター（回転子）
プロテリアルが同社のフェライト磁石「NMFシリーズ」の高性能品「NMF-15」を使って試作した。（写真：プロテリアル）
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　プロテリアルは2022年12月、フェライト磁石を搭載したモーターで約100kWの最高出力を得たとのシミュレーション結果を公表していた。この発表に対して「国内外からの反響が非常に大きく、実機での検証を望む声が寄せられていた」（同社）という。

　シミュレーション結果を受け、同社はフェライト磁石「NMFシリーズ」を駆動用モーター向けに提案し始めた。同フェライト磁石は元々、パワーウインドーや電動パーキングブレーキ（EPB）などに使う補機モーター向けに展開してきたものだ（図2）。

図2　プロテリアルのフェライト磁石「NMFシリーズ」
図2　プロテリアルのフェライト磁石「NMFシリーズ」
既に量産している。従来、車載向けではパワーウインドーや電動パーキングブレーキ（EPB）などの補機モーター用に展開してきた。（写真：日経Automotive）
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　同社は今回、シミュレーション結果に基づいてフェライト磁石を搭載したモーターを設計・試作し、性能試験で最高出力102kWを得た（表）。モーターの最高回転数を1万5000rpmまで上げたほか、磁石の寸法や配置、磁石を挿入するスロットの形状などを適正化することで、モーターの出力を高めた。

表　シミュレーション結果と試作モーター（実機）の測定値
表　シミュレーション結果と試作モーター（実機）の測定値
比較の基準は、Nd磁石を使った最高回転数1万rpmで最高出力110kWのモーターである。（出所：プロテリアル）
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　モーターの出力はトルクと回転数の積で決まる。フェライト磁石はNd磁石に比べ磁力が弱く、試作モーターの出力密度はNd磁石を搭載したモーターより低い。約100kWの最高出力を確保するためには、回転数を上げる必要があった。一般的にモーターを高回転化すると渦電流による鉄損注）が増えるが、フェライト磁石はNd磁石より電気抵抗が高いため同損失を抑えられる。

注）モーターの鉄心（コア）における磁束変化を原因とし、主に熱として発生する電力損失。

レアアースの中国リスクが課題に

　プロテリアルの「フェライト磁石を電動車両の駆動用モーターに適用する」との提案が注目を集めるのは、レアアースの供給への懸念が強くなっているためだ。レアアースは中国に生産が集中し、同国への依存度も高まっている。米・地質調査所（USGS）によると、2022年における中国のレアアースの生産量は21万t（トン）で世界全体の7割を占めた。2021年に比べ増えている。

　フェライト磁石は主成分が酸化鉄（Fe2O3）であるため、レアアースを使うNd磁石に比べて安価で、供給リスクも減らせる。Nd磁石は軽希土類のNdのほか、高温環境下での保磁力を高めるためにジスプロシウム（Dy）やテルビウム（Tb）といった重希土類を添加しているのが一般的である。

　地政学リスクの回避や電動パワートレーンのコスト低減などのため、自動車メーカーや1次部品メーカー（ティア1）もレアアースを使わない駆動用モーターへの取り組みを加速させている。現在主流のNd磁石を使った永久磁石式同期モーター（Permanent Magnet Synchronous Motor、PMSM）以外のモーターを開発、実用化するメーカーが増えてきた。