プリウスのモーターはミニ四駆の何倍？ HV・EVに使われるモーターの仕組みとは

電気自動車（EV）やハイブリッドカーもミニ四駆もモーターを動力にするという点では同じですが、当然、車体を動かすモーターの仕組みやサイズは大きく異なります。手のひらにおさまるミニ四駆に比べて、クルマのモーターはどのくらい力が大きいのでしょうか。

■クルマとミニ四駆、モーターの違いは？

　1997年にトヨタ「プリウス」が世界初の量産ハイブリッドカーとして発売されました。その後、1999年にはホンダ「インサイト」が発売され、2000年以降は一気にハイブリッドカーが新たなクルマのトレンドとなりました。

　プリウスなどのハイブリッドカーや、電気のみで動く電気自動車（EV）の登場によって、クルマはエンジンだけではなくモーターで動くことが当たり前となりつつあります。

　モーターは、ミニ四駆などに使用されていることから、子どもの頃から馴染みの深いものですが、そもそもモーターとはどういった構造なのでしょうか。

　モーターは、大きくDCモーターとACモーターの2種類に分けられます。

　DCモーターは直流モーターとも呼ばれ、電池やクルマのバッテリーなどの直流電源によって動作し、電圧の上下によって回転数を変化させています。

　構造がシンプルなために小型化しやすく製造コストも低いため、飛行機やラジコンなどの模型や、ミニ四駆などに使われています。

　一方で、ACモーターは交流モーターとも呼ばれ、家庭用コンセントなどの交流電源によって動作します。周波数によって回転数を制御するため、DCモーターに比べ回転数を細かく変えることが可能です。

　しかし、ACモーターはモーター単体では回転数を変えることができません。そのため、モーターを制御するためにインバーターなどの装置が必要となってしまい、製造コストはDCモーターよりも高額となります。

　例えば、ミニ四駆はDCモーターで動いているため、常に一定の速度で走り続けています。もしACモーターで走ることができれば、コーナーでは回転数を落とし、ストレートでは回転数を上げるなど、場所に応じた最適な回転（速度）を得ることができるのです。

　しかし、そうした制御を実現するためには、モーター以外にも回転数を制御する装置が必要となってしまいます。

　このように、小型なミニ四駆ではデメリットの多いACモーターですが、状況に応じて加減速するハイブリッドカーや電気自動車にとってはなくてはならないものです。そのためハイブリッドカーや電気自動車ではACモーターを採用しているのです。

■クルマのモーターの大きさはミニ四駆の10万倍！？

　では、実際にハイブリッドカーに使われているモーターはどのようなものなのでしょうか。

　例えば、ハイブリッドカーであるプリウスのACモーターは「トヨタ・ハイブリッド・システムII（THSII）」という、エンジンとトランスミッションなどが一体となったパワーユニットに組み込まれています。

トヨタ「プリウス」のハイブリッドシステム構造

　このTSHIIには、EVモード走行やバッテリー充電に使用するモーターと、そのモーターへの電力供給やエンジン始動の2種類のモーターを備え、充電や電力供給もおこなえることから「モータージェネレーター」と呼ばれています。

　EV走行・充電用のモーターはぶ厚い筒状、電力供給・始動用モーターはぶ厚い皿のような形状で、どちらも両手で持ち運ぶほどの重量があり、片手に収まるミニ四駆のモーターに比べ数十倍の大きさがあります。

　数も大きさもミニ四駆とは大きく異なるクルマのモーターですが、発揮する力もミニ四駆に比べはるかに強力です。

　モーターの力の指標のひとつである「トルク数値」について、タミヤの販売するミニ四駆用モーターは1.2mN・mから2.1mN・mとされていますが、現行型プリウスのモーターは207N・mとなり、およそ10万倍以上という途方も無い差があります。

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　クルマのモーターは、アクセルの踏みしろに応じて回転数を上げなければならないため、細かい制御が必要です。

　また、ACモーターを動かし、モーターが発電した電気を蓄電するバッテリーも、交流電流用でなければなりません。

　そのため、ハイブリッドカーや電気自動車では、サイズや重量などの効率に優れる水素バッテリーやリチウムイオンバッテリーを使用しています。

　ミニ四駆と電気自動車、そしてハイブリッドカーは、いずれもモーターを動力源（のひとつ）としています。

　しかし、モーターと電池によって動くシンプルなミニ四駆に対して、電気自動車やハイブリッドカーでは、細かな回転数の制御をおこなう必要があるため、ミニ四駆とは異なるACモーターと、インバーターなどの関連装置が必要になるのです。