エンジン部門がモーターを開発、「持続可能」へ舵を切りつつ「ニュル最速」を目指す。ヤマハ発動機の変化と変えないモノづくりの心を見た

公開日 2022/06/23 17:00
更新日 2024/10/20 16:11
著者まめ蔵

■エンジンは「ヘリテージ」、EVこそ「アバンギャルド」で始動したプロジェクト

●ニュルブルクリンクで最速をSTIとともに目指す

ヤマハのハイパーEV用モーター02 — 展示用にカッコいい装飾が施されたEV用モーターモックアップ。これは2基をドッキングしたもので、STI E-RA CONCEPTに搭載されるものとはレイアウト等が異なる

やっぱりヤマハ発動機（以下、ヤマハ）はイケイケです。EVモーターの試作開発をはじめたと思ったら、いきなりニュルブルクリンクでのタイムアタックを行うプロジェクトに参画するとは。

東京オートサロン2022、SUBARUブースに展示されたSTI E-RA CONCEPT

当サイトでも過去に少しお伝えしましたが、東京オートサロン2022のスバルブースに展示されたSTI（SUBARU TECNICA　INTERNATIONAL株式会社）のEVコンセプトカー「STI E-RA CONCEPT」には、ヤマハのモーターユニットが搭載されています。このSTI E-RA CONCEPTは、ドイツ・ニュルブルクリンクの北コースでラップタイム6分40秒という、2座の電動スポーツカーとしてニュル最速を目標に開発されているコンセプトカーですが、ヤマハ製のハイパーEV向けモーターを4基搭載します。1基あたり200kWを発生するこのユニットを4基搭載することにより計800kW。馬力にすると1088psというハイパワーマシンです。

ヤマハのEV用小型モーター — これは50kWクラスの小型試作モーター。出力の目安としては自動車よりも小さい乗り物用だ

ヤマハといえば、もちろんエンジンが有名です。MotoGPで活躍していることからわかるとおり、2輪車用はもちろん、トヨタ2000GTやレクサスLFAといった市販スポーツカー向けエンジンや、そしてかつてはF1エンジンまで手掛けたことがある、高性能エンジンの開発を得意とするメーカーです。

でも、モーターはどうなのでしょうか？

●エンジン屋がモーターを創り出すことになった

ヤマハで4輪EV向けとしてのモーターの開発が始まったのは2017年。AM（オートモーティブ）開発統括部長の原さんがモーター開発に携わるようになったのもそのときからです。AM開発統括部は、トヨタ2000GT用エンジン開発などをルーツとする、4輪向け高性能エンジン（内燃機関）を創り出すことで始まった部門。LFAのエンジンもここから生まれています。

「これからは内燃機関だけでやっていく時代ではない」ということでプロジェクトが始まったそうですが、原さんもそれまではエンジン開発が専門でした。ヤマハには2輪用のモーター開発の実績はあったので、そのスタッフに加えてエンジン系の技術者、さらに社内で募集をした電気系に詳しいスタッフなどでメンバー構成をし、5名でスタートしました。

ヤマハ発動機_原さん — EV用モーターの開発をしている技術・研究本部AM開発統括部長の原隆さん

そんなモーター開発の初期に、原さんが大きく影響を受けた出来事がありました。それはEV開発をするアメリカのスタートアップ（ベンチャー）企業を訪問したときのことでした。

そのスタートアップ企業はモーターもギヤも評価も内製で、独自性もスピード感もある会社でしたが、そこで、ヤマハが誇りを持って作っているトップカテゴリーのエンジンを、もう「ヘリテージ（伝統文化的なもの）です」と、そして、それに対してEVこそが「アバンギャルド（前衛）です」と断言されたのです。

エンジン車とEVのポジションが、もはやどうやってもひっくり返せない軸に置かれているというその認識に、原さんは衝撃を受けました。そこから原さんは「これはもうがんばってモーターをやらなきゃいかん」と意気込みをあらたにしたそうです。モーター開発スタッフは、社内の別部門、他メーカー、あるいは大学などを訪問していっそう熱心に勉強し、懸命に開発を進めました。

●軽量で高出力なハイパーEV用モーターで差別化

そうして2020年にヤマハはEV用モーターの試作を受託することを発表したのですが、日本電産、アイシン、ボッシュ、コンチネンタルといったライバル企業と比べると後発です。その中で、ヤマハならではの特色を出していかないと差別化できないということで、2021年に350kW級のモーターを発表しました。軽量コンパクトでハイパワーなモーターです。ヤマハの強みとして、スポーツ性を打ち出したのです。

ヤマハのハイパーEV用モーター_350kWクラス — これがSTI E-RA CONCEPTに搭載されるモーターのベースとなるモデル。本来350kWくらいまで出せるが、STI E-RA CONCEPTでは全体のコンセプトやパッケージングの関係で、1基あたり200kW程度で使用する

モーターはエンジンと比べると部品点数が少なく、構造もシンプルで、部材も容易に入手でき、ちょっとがんばって作るとスタートアップ企業でもそこそこの性能や効率が出せてしまうものだそうです。そのため、内燃機関に比べ参入障壁が低いカテゴリーと言えるのだそうです。

ところが、性能を追求していくとそう簡単ではありません。ヤマハにはアドバンテージがありました。エンジンで培った“ものづくり”のノウハウは、モーターにも活用できたのです。

●エンジン開発の経験がモーター開発に生きる

たとえば、熱マネジメントはエンジン技術者の得意な分野です。モーターにとっても冷却は重要で、しっかり冷やしてやらないと出力が落ちてきてしまいます。ヤマハのEV用モーターは、冷却に有利な油冷方式を採用していますが、油冷は作りが難しくなります。油冷の場合、モーターの中でもっとも発熱するコイルの部分に直接オイルをかけて冷やしますが、すべての部位にまんべんなくオイルがかかるようにしないといけない。オイルが行き渡らないところがあると、そこが焦げてしまったりするのです。

またオイルは循環させるので、回収しないといけない。これも変なところで圧力が高くなっていたりすると、ちゃんと戻ってこないことがあります。

しかしヤマハは、もっと高温になるエンジンの冷却をやってきた実績があります。開発や実験のノウハウが生きるところです。試作モーターのケースにオイル観察用の窓をつける作業ひとつにしても、オイルが漏れないように窓をつけるのは簡単ではないのですが、ヤマハにはそうした経験があり作業が得意なスタッフもいます。よく見えるようにどこにLEDを仕込んだらいいか、なんていうことも熟知しています。また、各部に圧力センサーをつけてオイルの圧力を計測し、それをバランスよくチューニングし、しっかり回収・循環させるという経験も豊富でした。

エンジンの技術はしっかりモーターにも生かせたのです。

●STIは冷却性能でヤマハと組んだ

ニュルブルクリンク北コースでは、20kmにもわたるコースの最後に長いストレートがあります。ヤマハのモーターがSTI E-RA CONCEPTに採用されたのは、冷却性能がしっかりしていて、最後までしっかりパワーを出せる見込みがあったからでもありました。

ヤマハのEV用モーターは高回転型です。コイルを多く巻くとトルクは太くなるけれど回転は上がりにくく、コイルを少なく巻くと、回転は上がりやすくなるけどトルクは細くなるという傾向があるので、単に回転が上がればいいというものではないそうです。ただ、EVでは減速機でモーターの回転を減速させることで低速トルクを稼ぐという仕組みになりますが、パワーが出せる回転数が低いと減速比が大きくとれずに低速トルクが細くなり、使える回転域が狭くなってしまうそうです。

それを避けるために、ヤマハではこのくらいのサイズとしてはかなり高回転型となる1万5000rpmという回転数をターゲットに開発されました。それも、ベアリングやバランス、潤滑がしっかりできているから実現した回転数です。ヤマハのエンジン技術者は、鉄やアルミのさまざまな材料の特性や加工の方法や、高速運動部品の加工製技を高いレベルで持ち、またそのコストまでも熟知しています。そういう知見が「モノづくり」に生きてくるのです。

●モーターも、楽しいもの、心地いいものにこだわるヤマハのモノづくり

ところで、ヤマハのモーターのユニークなところは、音にもこだわっているところです。もちろんエンジンに比べると音は小さいですが、それでもスポーティな心地いい音を目指しているそうです。EVの本当に純粋な音は1000Hzを超える音域になるとのことですが、そうなると人間の心地よさにとってはちょっと高すぎるので、もう少し低め、エンジンの高音よりは少し高いくらいの音を演出する試みをしています。そこには、楽器メーカーのヤマハ株式会社の音源チップも活用されているというのが面白いところです。

世の中は持続可能な社会の実現に向けて、化石燃料の消費を減らすために、エンジン車からEVへシフトしていこうという流れになっています。ただ、ヤマハのモーター開発を見ていると、しかたなく移行しているというよりは、新しいモビリティ体験を切り拓いていくというワクワク感が強いように思えます。

ハイパーEV用モーターを4基搭載したイメージ図。STI E-RA CONCEPTではもっとボディの四隅に配置するので、レイアウトは若干異なる。

たとえばレスポンスに関していえば、ガソリンエンジンの場合、0.1秒単位ぐらいが限界です。なぜなら、それ以上速く空気を制御できないからです。

それに対して、モーターなら0.001秒単位のレスポンスが可能になります。「タイヤが滑った瞬間に止められる」「滑る瞬間ギリギリまでトルクをかけられる」。ガソリンエンジンではできなかったことができるパワーユニットは非常に魅力的です。EVモーターというのは大きな可能性が広がっているジャンルのようです。

そして、ヤマハの魅力は、単に“エコ”のためのものを作るのではなく、つねに楽しさや気持ちよさを最新技術で追求していくところにもあります。ニュルブルクリンクでタイムアタックするモーターなんて、エキサイティングではありませんか！エンジン開発で培ってきた技術は、最新のモーターにも生かせるヘリテージだったようです。

ちなみに、そのエンジンを手掛けたノウハウを最大限に活かしたモーターユニットは「Electric Engines」とネーミングされました。やはり、動力源としての「エンジン」というワードに対し、リスペクトは外しません。

ヤマハはこれまで、ガソリンエンジンで画期的かつ独創的な新機軸をいくつも打ち出してきました。しかし、次に2000GTやLFAのような車両が作られるとしたら、そのパワーユニットはモーターになるかもしれません。ヤマハはEV用モーターでも新しい価値と感動を創り出していくことになりそうです。まずは、「STI E-RA CONCEPT」の「CONCEPT」の文字がいつ外れていくのか、その動向に注目したいところですね。