アクシャルフラックスモーターはなぜ電気自動車で注目されているのか?

同じ体積あたりで2~4倍のトルクを生み出すアキシャルフラックスモーターは、電気自動車におけるパワー密度の新たな限界を切り拓いています.
同じ体積あたりで2~4倍のトルクを生み出すアキシャルフラックスモーターは、電気自動車におけるパワー密度の新たな限界を切り拓いています.

このページを共有する

アキシャルフラックスモーターにおける磁束は、モーターの回転軸に平行な方向に流れます.従来のラジアルフラックスモーターにおける半径方向(アンカー方向)の磁束とは異なり、ディスク状のローターを通って直線で極から極へと向かいます.この短い磁束経路と大きなアクティブ直径により、同じ体積からより多くのトルクとパワーを引き出すことが可能になります.そのため、アキシャルフラックス設計はパフォーマンス重視の電気自動車でますます注目されています.では、なぜすべての車に搭載されず、一部のモデルに限られているのでしょうか?

注目ポイント

  • 適切な設計のアキシャルフラックスモーターは、ラジアルフラックスの同等品と比較して 2~4倍 トルク密度が高くなることがあります.
  • ラボのプロトタイプでは 550 kW の出力、 13.1 kg の質量、 42 kW/kg の出力密度が報告されています.
  • Mercedes-Benzは、アキシャルフラックスモーターの大規模量産を2026年6月にベルリン・マリーエンフェルデで開始しました.
  • 熱管理と製造の複雑さが、このアーキテクチャの主なボトルネックとして残っています.

アキシャルフラックスとは何か、ラジアルフラックスとの違いは?

すべての電気モーターにおいて、磁束は磁石から放出され、エアギャップを通過して巻線に到達し、閉じた経路をたどって戻ります.違いはこの経路の幾何学にあります.ラジアルフラックスモーター(現在の電気自動車の支配的なトポロジー)では、ステーターは円筒状のパッケージであり、磁束は円筒の半径方向、つまり回転軸に垂直に通過します.磁束はローターの極からステーター歯へ、ステーターのヨークから別の歯へ、そして別のローターの極へと戻る間に、長い経路を移動します.

一方、アキシャルフラックスモーターでは、ローターとステーターはシャフトに沿って並ぶディスクへと変わり、エアギャップも平面になります.磁束はエアギャップから直接、軸に平行に極から極へと進みます.この短い経路は磁気回路の抵抗を下げ、磁束を強く保ち、効率と出力密度を高めます.さらに、磁束経路が一方向であるため、方向性電磁鋼板を使用できます.この材料はより高い透磁率を提供し、鉄損を低減することで最大2%の効率向上を実現できます.

代表的な構成

アキシャルフラックス機器は3つの基本構成で製造されます:

  • 単一ステーター - 単一ローター: 最もシンプルな構造ですが、片側からの磁気吸引力がローターに負担をかけ、ヨークが必要になります.
  • 複式ステーター - 単一ローター: 2つのステーターがローターを両側から挟み、磁気吸引力が均衡します.高出力用途で最も広く採用されている構成です.
  • 単一ステーター - 複式ローター: ヨークの必要性を解消し、より軽量で効率的な構造を実現します.

なぜ同じ体積からより多くのトルクが得られるのか?

トルクは力と半径の積です.ラジアルフラックスモーターではアクティブ材料が円筒状のパッケージ内に収められているため、トルクを生み出す面積は直径の2乗に比例して拡大します.一方、アキシャルフラックス設計では、アクティブ材料をディスクの外周半径に向かって広い面積に広げることができ、トルクはローター直径の3乗で増加します.同じ搭載体積でも、磁気面と冷却面もより大きくなります.

数字で見てみましょう.モーターによりますが、アキシャルフラックスモーターは標準的なラジアルフラックスモーターより2~4倍トルク密度が高くなることがあります.最も印象的なプロトタイプの例は、 550 kW (738馬力) を発揮し、わずか 13,1 kg の重量のモーター: 42 kW/kg の出力密度は、これまで公表された中で最高の値として提示されています.比較として、航続と効率を重視する競合他社の1社の500 kWモーターは31,4 kgの重量で16 kW/kgの水準です.量産に近い例はより控えめで、37 kg、800 Nmのトルク、98 mmの軸方向長さを持つスタック可能なモーターは、5 kW/kgを超える密度を実現しています.

モーターピーク出力質量出力密度
プロトタイプアキシャルフラックスモーター (2025)550 kW13,1 kg42 kW/kg
ラジアルフラックスリファレンスモーター (上級セグメント)500 kW31,4 kg16 kW/kg
量産向けアキシャルフラックスモーター-37 kg>5 kW/kg
航空宇宙グレードのアキシャルフラックスモーター (参考範囲)--4,58-5,02 kW/kg

表から読み取れる結論は明快です.アキシャルフラックスはピーク出力密度で明らかに優位に立っています.しかし、この優位性がすべての回転数とすべての動作点に当てはまるわけではありません.低回転ではアキシャルフラックスがより良いトルクを発揮する一方、高回転ではラジアルフラックスがより多くの出力を生み出せる可能性があります.また、アキシャルフラックスがすべての動作点で自動的に効率的というわけでもありません.効率は設計、材料、速度、冷却戦略に依存します.

なぜ電気自動車のアキシャルフラックスモーターが注目されているのか?

パフォーマンスセグメントで具体的な製品がすでに現れているからです. Mercedes-AMG GT 4-Touring Coupeは、アキシャルフラックスモーターを搭載した最初の量産応用例の1つとして際立っており、そのバリアントは3基のアキシャルフラックスモーターにより 860 kW (1,169馬力) のピーク出力を発生すると発表されました.同社は2026年6月にベルリン・マリーエンフェルデ工場でこれらのモーターの大規模量産を開始し、生産には並外れた精度、プロセスの信頼性、自動化が必要であると述べました.コンセプト段階では、3基のアキシャルフラックスモーターを搭載した AMG GT XX Conceptのモーターは3倍の出力密度と3分の1低い質量を持つと発表され、AMG.EAプラットフォームはこれらのモーターを直接冷却式バッテリーセルと組み合わせています.

2つ目の理由は、このトポロジーが提供するパッケージングの自由度です.アキシャルフラックスモーターは薄いディスク状にスタック可能で、軸方向で98 mmという短い長さは、アクティブに密集したドライブトレインの内部に組み込まれたモーターを可能にします.同じジオメトリはインホイールモーターにも魅力的です.低い質量がサスペンションのばね下質量をあまり増やさないため、アキシャルフラックスはインホイールアーキテクチャの最有力候補の1つと見られています.ただし、トランスレス、デュアルローターのラジアルフラックスインホイールモーターを開発している競合もおり、このアーキテクチャをめぐる議論は続いています.

3つ目の参照先は航空宇宙です.電動速度記録を樹立した航空機は3基のアキシャルフラックスモーターで飛行し、モーターサプライヤーは航空機クラス向けに50 kW/kgの目標に取り組んでいます.自動車と航空宇宙が同じトポロジーに向かうことは、エンジニアリングコミュニティの関心と世間の好奇心を高めています.

YASAの足跡

YASA - その名前はYokeless and Segmented Armatureアーキテクチャに由来し、現在はMercedes-Benzの傘下です - はアクシャルフラックス(軸方向磁束)モーターの自動車業界における最もよく知られた存在です.そのモーターは Koenigsegg Regera、 Ferrari SF90 Stradale や 296 GTB、 Lamborghini Revuelto や McLaren Artura といったハイブリッドおよび電動パフォーマンスカーに採用されました. Jaguar C-X75 コンセプトにも搭載されています.これらの車両がすべてパフォーマンスセグメントに属しているのは偶然ではありません.この技術は依然として高価で製造が難しいため、まずは上位セグメントから導入されるのです.

量産化への障壁

Aksiyel akı motorların henüz her garajda olmamasının sebebi mühendislik zekâsı değil, onlarca yıllık üretim zincirine sahip radyal akı rakiplerinin olgunluğudur.

電磁的な優位性は一つのことであり、それを数十万台規模にスケールすることはまた別のことです.アクシャルフラックスが普及できていない具体的な理由があります.

  • 機械的限界: 幅の広いローターディスクは大きな慣性モーメントと重大な遠心力を生み出し、最大回転数を制限する可能性があります.ローターディスクは機械的応力と厳しいエアギャップ公差に耐えなければなりません.
  • 製造精度: 平面度、同心度、バランス、公差管理は、ラジアルフラックス(半径方向磁束)の場合よりもはるかに重要です.爪形状のセグメントは不均一な磁束分布を招く可能性があり、中心に向かって狭くなるセグメントは巻線のスペースを制限します.
  • コスト: 高価な接合・組み立て工程が、多くのコンセプトの量産化を阻んできました.自動車メーカーは量産化のために長期にわたる信頼性の証明を求めています.
  • 成熟度の差: ラジアルフラックスモーターには何十年にもわたって蓄積された、多数のサプライヤーを擁する生産チェーンがありますが、アクシャルフラックスの生産設備はまだ成熟度が低いのです.

熱管理:成約条件としての制約

コンパクトなアクシャル構成は、熱を外部に放出するための表面積を狭めます.連続性能のための熱管理は、文献において明示的な制約条件として定義されており、高い熱密度のために液体冷却ソリューションの研究が進められています.同じ体積でより大きな冷却面積を持つことは有利ですが、熱源の幾何学はラジアルフラックスとは異なり、冷却チャネルをディスク平面内に配置することは別の設計課題を生み出します.実用上の帰結:アクシャルフラックスモーターはピーク出力を短時間で楽に出せますが、連続出力は熱的限界によって決まるのです.

コギングトルクと音響

永久磁石式アクシャルモーターにおけるコギングトルク - ローターが磁石とステーターの歯と整列しようとする傾向から生じるトルクの変動 - は、振動や低回転時の騒音の原因となることがあります.交互磁極配置などの低減手法は存在しますが、これは製造公差に加わるさらなる設計最適化の層です.

最近の動向と未検証の限界

このアーキテクチャのフロンティアは拡大し続けています.2026年6月、中国の研究者が18,000回転において 25,73 kW/kg'a に到達し、従来のモーターと比較して約50%の軽量化と軸方向サイズの縮小を実現したと報告されています.これらの数値はまだ独立した検証がされていない二次報道に基づくものです.SNS上で流れている0-100 km/h加速時間などの主張も公式な確認を待っている状況です.一方、航空分野ではより確実な動きがあります.2025年、ある貨物航空機開発企業が、専門のアキシャルフラックスモーターサプライヤーからモーターを調達すると正式に発表しました.

トポロジーの専門家には重要な警告があります.アキシャルフラックスが電磁的に優れているかどうかという問いは、それ単体では間違った問いだということです.モーターはシステムの構成要素であり、インバーター、冷却、トランスミッション、製造コストと合わせてシステムとしての価値を生み出せない so レなら、優位性は自動的には得られません.このため多くのアナリストは、ラジアルフラックスが主流の業務用車両であり続け、アキシャルフラックスは高性能およびニッチなセグメントで地歩を築くと予測しています.

結論:優位性は本物だが、道のりは長い

アキシャルフラックス設計は、物理の面で正当な根拠に基づいています.短い磁束経路、大きな有効直径、そしてトルクが直径の3乗で増大することです. 42 kW/kgに達するプロトタイプの数値は、この優位性が単なる話ではないことを示しています. しかし同じ物理法則は、大きなローター、難しい熱管理、そして厳密な製造公差ももたらします.今日の結論はこうです.ラジアルフラックスモーターは効率、コスト、製造の成熟度によって主流を担っており、アキシャルフラックスは、高いトルクとパワー密度が決め手となるあらゆる分野(高性能車、インホイールモーター設計、電動航空)において、強力な選択肢として進んでいます.Mercedes-Benzが2026年に開始する大規模な量産は、このトポロジーがニッチを脱する過程における最初の本格的な試練となるでしょう.

出典