今回の分解検証により、各手法の長所と短所が明らかになりました。
- ムンロ＆アソシエイツ社が、ゼネラルモーターズ（GM）とテスラの電気モーターをそれぞれ分解検証しました。
- 両社のエンジニアが発見したのは、冷却方法における全く異なる二つのアプローチです。
- 一方の設計は簡素性を優先し、もう一方は驚きの技術を実装して効率を最大限に引き出しています。
テスラとGM、電気モーター冷却技術の基本的な違い
電動モーターの冷却は、長年確立された技術のように思われます。冷却液を配管に循環させ、十分なサイズのラジエーターに風を当てるだけで十分だと考えられがちです。しかし実際には、各部品を適切な場所で適切な温度まで冷却するためには、精密な技術が求められます。
最近の、サンディ・ムンロ氏のエンジニアリング会社「ムンロ＆アソシエイツ」が、2台の電気駆動モーターを分解調査しました。1台はテスラ・サイバートラック用、もう1台はシボレー・エクイノックス用です。つまり、シリコンバレーの最新鋭技術（テスラ）と、デトロイトが手掛けた手頃な価格の電気パワートレイン（GM）の両方を検証できる機会となりました。両社の差異は、駆動モーターの冷却戦略が自動車メーカーによって大きく異なることを示しています。
両モーターの技術解説はムンロ氏のポール・ターンブル氏が行います。ターンブル氏は両モーターの内部構造と冷却に必要な各種部品を実物で見せながら、二つのプラットフォームにおけるトレードオフを指摘しています。
GMのシンプルで堅実な冷却システムの仕組みと課題
まずはGMのモーター冷却手法から見ていきましょう。ターンブル氏によれば、GMの優れた点は冷却方法の簡潔さにあります。複雑な配管やポンプを実装する代わりに、モーター自体を巧妙なギアシステムとして実装して、オイルを上方へ噴射する仕組みです。鋳造された水路に導かれたオイルは重力によってモーター全体に降り注ぎます。これにより巻線、磁石、鋳造金属を同時に冷却するのです。
この方法は設計コストが低く、可動部品が少ないため故障リスクも少ないという利点があります。さらに、外部冷却装置を駆動するために車両バッテリーから追加パワーを消費する必要もありません（この点については後ほどテスラのアプローチで詳しく触れます）。また、トヨタが10年以上前にプリウスCで採用した古い手法でもあります。
しかし、この巧妙な仕組みには限界があります。基本的にモーター速度に依存しており、高速道路を疾走している時はオイルが自然に循環しますが、渋滞でモーターが停止している時は循環量が減少します。また急勾配の坂道やサーキットでの激しい走行時には、この「降雨式」冷却システムが性能目標から外れる可能性があり、約10,000回転/分という高速で回転する電気モーターには必ずしも最適とは言えません。
テスラの高度な冷却技術とその革新的な効果
一方、テスラはより精密な冷却方法を採用しています。高圧ポンプでオイルを強制的に導管に送り込み、電気巻線や磁石といった特定部品の上を流すことで、これらを適切に冷却します。この冷却手法こそが、テスラがパワートレインに希土類金属ではなく、より安価なネオジム磁石を使用できる理由でもあります。
モーター本体を過度には冷却せず（温度管理が最も重要な箇所にのみオイルを精密に供給する）、テスラのアプローチでは内部が低温であるにもかかわらずモーター筐体自体は高温を維持します。これにより筐体の電気抵抗が増加し、渦流の発生が抑制されます。
渦流とは、EVモーターが回転する際に磁界が変化することで生じる微小な電気の渦流です。これはEV特有の問題ではありませんが、本日取り上げるのは、EVが駆動モーターの動力源として磁石を実装しているからです。モーターが回転し内部の磁界が反転するたび、不要で微小な電流ループが発生し、金属製の筐体部品に漏れ出します。これらの微小な磁界は余分な熱を発生させ、エネルギーを浪費します。つまり、効率性の問題を引き起こすのですが、モーターの筐体をより高温に保ち、電気に対する抵抗を自然に高めることで、この問題を軽減できるのです。
その代償として、冷却用のポンプがバッテリーから電力を消費します。しかしGMの手法を実装して物理的な抵抗を生む場合も同様です。ただしテスラのモーターでは特定の通路に追加加工が必要で、部品や配管、ポンプ自体も増設されるため、構造がやや複雑になります。
要するに、GMは物理学を信頼し、テスラは配管技術を信頼していると言えます。しかし間接的ではあるものの、より複雑なテスラの方法は技術的に画期的です。独自の電気的工夫によりモーター内部のコスト削減を実現し、性能の限界を徹底的に引き出せるからです。
どちらの方法も賢明であり、確実に機能します。少なくとも、EVの世界では全く異なる手法を実装して同じ課題を解決する多様な道筋が存在することを証明しています。問題は、自動車メーカーが効率性を優先するのか、簡素さを優先するのかという点です。それが解決策を形作るのです。
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