目前各國都在開發佔全球用電量一半的電機所用節能技術。美國一家初創企業銷售的電機可透過軟體微調功率,已開始面向能源消耗較大的運輸行業生產這種節能電機。日本方面,大金工業等也在開發改進了磁鐵性能的節能電機。
大金工業等正在開發節能電機,圖爲電機的性能測試裝置(圖片由大金工業提供)
電機廣泛應用於工廠、辦公設備、電動車輛及家電產品等,已成爲人類社會不可或缺的核心器件。全球的用電量大約有一半是用來驅動電機的,但提高電機效率的技術難度一直比較高。
美國初創企業Turntide Technologies從2019年開始生產和銷售利用迷你電腦控制的電機。據說可以將客戶的能耗平均削減64%。
熟悉節能電機技術的金澤工業大學的小山正人教授介紹:「類似的技術此前就有,但在美國等電價便宜的國家並沒有普及,這項技術的引入將產生重大的影響。」
Turntide Technologies公司的電機此前主要用於零售業和餐廳等建築物的空調等,但2021年6月宣佈開始面向運輸用途生產。該公司收購了位於英國的車載蓄電池企業,開始面向運輸企業和汽車企業銷售電池、電機及管理系統。還預定向高檔車企業阿斯頓·馬丁等銷售產品。
日本與美國不同,根據需要精細控制電機的頻率和電壓的技術已經廣泛普及。目前正在進一步提高技術。
大金工業等正在開發以數十微秒(1微秒爲100萬分之1秒)爲單位精確控制操控電機工作的微弱電流和電壓的軟體。透過操作調節電流的逆變器,來「減量強化磁力的鐵芯部分的能源有效能損失」(大金的負責人)。這樣可以減量沒有用於旋轉,而是變成熱量流失掉的能源。
豐田將自主開發的新型磁鐵嵌入電機,目前正在調查性能。新磁鐵利用鈰和鑭部分更換了高性能磁鐵使用的稀土釹。
節能電機爲避免各種磁鐵的磁力相互干擾,最適化了磁鐵的排列。預計可將能源有效能損失削減40%,將能量消耗削減4%。除了用於空調設備等的電機外,還將推進在純電動車(EV)等領域的應用。
電機的能量消耗減量幾個百分點,在整個日本節約的電力就相當於幾座核能電廠的發電量。而且還有助於削減二氧化碳(CO2)排放量。隨着電動車等的普及,節能技術已成爲提高產業競爭力的關鍵。
日文:三隅勇氣、草鹽拓郎,《日經產業新聞》,2021/10/13
中文:JST客觀日本編輯部