目次
相次ぐモータコア生産能力増強の報道
モータコアとは
モータ構造
モータコアと鉄損
モータコア技術・経済要素
プレス技術
金型技術
接合技術
電磁鋼板
モータコア製造参入群
金型メーカー
自動車部品メーカー
鉄鋼商社
モータコア製造会社
三井ハイテック
黒田精工
ニッパツ（日本発條）
ホンダ系自動車部品メーカー
成長するモータコア事業
相次ぐモータコア生産能力増強の報道
2023年11月後半、三井ハイテックとニッパツがそれぞれメキシコに新たに工場を建設するという発表をおこなった。黒田精工も2023年に伊藤忠丸紅鉄鋼との合弁会社紅忠黒田ラミネーションを立ち上げたほか、長野工場の生産能力増強を発表している。
HEVやBEV市場の拡大が見込まれる中での生産能力増強の発表であるが、モータコアというモータを構成する部材については三井ハイテックや黒田精工だけでなく、鉄鋼商社系の存在や他の自動車部品メーカーからの新規参入発表もあり、拡大する市場での競争が激しくなっている。ここでは自動車の駆動用モータに使用される積層モータコアについて、日系企業の動向についてまとめる。
モータコアとは
モータ構造
自動車の駆動用モータとして使用されている方式には、永久磁石同期モータ（PMSM）、DCモータ（DCM）、誘導モータ（IM）などがあるが、磁石とリラクタンスによるトルクを得ることができて小型化することができ、高回転で音も静かな埋込磁石型PMSM（IPMSM）が、多くのHEVやBEVに使用されている。
モータは電気の力を電磁力によって回転運動に変換させることで回転力を得ている。回転して軸が回るほうをロータと呼び、永久磁石が組み込まれた鉄の薄い板が何枚も重ねた構造をしている。ロータの外には固定された鉄心（ステータ）に銅線を巻いた巻線が組み合われていて、銅線に電流を制御して通すことで磁力を部分的に発生させ、ロータに組み込まれた永久磁石との吸引力と反発力、また、ロータ形状による突極性を利用したリラクタンス力によりロータに回転力を発生させる。
モータコアと鉄損
通常、ロータとステータを合わせてモータコアと呼ばれていて、0.3mm程の薄い鉄板が200枚程度積層されている。なぜ、薄い鉄板が積層されているかというと、モータが回転するときの損失を減らすためだ。モータの損失には大きく分けて鉄損と銅損があり、鉄損は鉄でできているモータコア部分、銅損は巻線に使用される銅線部分に由来する。さらに鉄損は磁性鋼材の材質特性によるヒステリシス損と鉄心の構造による渦電流損に分けられる。
電磁鋼板の中を磁界が通過するときは、電磁誘導によって電流が発生する。この電流によって鋼板の中では損失が発生する。渦電流による損失式は下記の通りで、電磁鋼板の厚みによって変わってくる。つまり、電磁鋼板の厚みが薄ければ薄いほど渦電流による損失は少なくなる。とはいえ、鋼板の強度や積層の生産性を考えた場合、鋼板の厚みや積層枚数が制限され、現在は0.3mm程度の電磁鋼板が数百枚程度積層されているものが多いと言われている。
モータコア技術・経済要素
プレス技術
積層モータコアは、電磁鋼板を設計形状になるように製作された金型をセットしたプレス機で打ち抜いて製造される。従って、モータコア製造のための技術要素は金型とプレスになる。モータコアはプレス機によって毎分間に数百枚を打ち抜かれる。電磁鋼板は脆く、プレス時に割れたり欠けたりしやすく、また、抜き方向にひずみを発生しやすい。高速で欠陥なく鋼板を打ち抜くプレス技術はモータコアの製造の重要な技術のひとつである。
金型技術
金型も重要な技術要素であり、順送で順次設計形状に合わせて打ち抜いて行くだけではなく、鋼板の幅・流れ方向の厚みムラを、打ち抜いた鋼板を回転させて積み重ねることによって偏りのない積層品を作る工夫も金型に求められる。
接合技術
積層モータコアの接合方法は、重要な技術となっていて、各社から特許が出願されている。モータの性能を向上させるには種々の損失を抑える必要があるが、モータコアは電磁鋼板の厚みを薄くすることで渦電流損失を抑えている。しかし、単に打ち抜いた鋼板を重ねただけではバラバラになってしまうので、一般的な方法としては抜いた鋼板の一部を凸状にしてこの部分を隣り合った鋼板の凹部と重ね合わせることで嵌合するカシメ方法や溶接による接合方法が用いられる。
しかし、この方法では嵌合部は鉄同士が接合されているので渦電流が発生してしまう。そこでモータコア製造各社は、積層モータコアを絶縁性の接着剤で接着させることで金属同士が結合することなく接合し、鉄損を抑えられる方法を考案している。接着モータコアを製造できるかどうかは、OEMからモータコアの生産を受注できるかどうかの重要な要素となる。
電磁鋼板
自動車駆動用モータのモータコアに使用される鋼板は、全方向で優れた磁気特性を有する無方向性電磁鋼板である。日本の製鉄メーカーは電磁鋼板を早くから開発してきて技術的な優位性があり、グローバルでのシェアもあるが、電動自動車の今後の市場拡大予測に対して、2025年以降には無方向性電磁鋼板の供給が不足する可能性を指摘する声もある。
モータコアは電磁鋼板を金型／プレスで打ち抜いたものであり、もし生産技術での差がなければ、電磁鋼板の供給面で優位性のある鉄鋼メーカーやその関連商社などが直接モータコアを生産し、供給するほうがコスト面での優位性を確保することができる。
モータコアを生産するには、ブレス・金型技術、特に接着接合技術および電磁鋼板の調達力によるコスト面での要素が重要となる。
モータコア製造参入群
モータコアの技術的・経済的な要素を踏まえて、自動車駆動用モータコアを製造する、また参入するメーカーは金型ローカー、自動車部品メーカー、鉄鋼系商社、モータメーカー、自動車OEMとなる。
金型メーカー
トヨタ自動車が世界で初めてとなるハイブリッドカー初代プリウスを発売したのは1997年である。この時の駆動用モータのモータコアを製造したのは、金型メーカーの三井ハイテック（本社：福岡県北九州市）であった。以後、トヨタとの協力関係も強化し、世界でトップクラスのモータコア製造会社になった。本田技研工業がハイブリッド車のモータコアを依頼したのが金型メーカーの黒田精工（本社：神奈川県川崎市）である。そのほか、城山産業などもモータコアを生産している。
自動車部品メーカー
トヨタ自動車には三井ハイテックのほかに、トヨタ系列内のトヨタ紡織からもハイブリッド車用モータコアを納入している。日産自動車は電気自動車（BEV）リーフの駆動モータ用モータコアを自動車懸架バネやシートを手掛けるニッパツ（日本発條、本社：神奈川県横浜市）から供給を受けている。
上記の自動車部品メーカーは2000年代初めからモータコア製造を行っているが、近年、自動車の電動化トレンドによって従来手掛けていた部品以外として電動化部品のモータコア生産事業に参入するメーカーがある。ホンダ系列のユタカ技研、田中精密工業、ジーテクト、エフ・シー・シーなどである。
鉄鋼商社
モータコアのコスト優位性は、電磁鋼板をいかに安く確保できるかというところにかかっている。その点では電磁鋼板を製造する鉄鋼メーカー、あるいはその関連商社がモータコアを製造すれば安く製造することができる。韓国の鉄鋼大手ポスコの子会社ポスコインターナショナルは国内外でモータコアの生産を行っているのが一例である。
日本国内では、JFE HDのグループ会社であるJFE商事が電磁鋼板中日本事業部の名古屋工場で自動車用モータコアの生産を行っているほか、海外でも単独あるいはフランスのr. bourgeois S.A.と合弁会社を設立し、北米などでモータコアを製造販売している。また、伊藤忠丸紅鉄鋼は金型メーカーの黒田精工やプレス加工メーカーのEURO GROUPと合弁会社を成立し、国内外でモータコア事業を展開している。一方、住友商事は2013年にドイツのモータコア製造・販売会社Kienle + Spiess GmbHの100%株式を取得したが、2021年12月にスイスの精密部品会社に売却している。
モータコア製造会社
モータコアを製造するには、金型及びプレス加工技術や電磁鋼板の調達力が必要となる。いくつかの日本のモータコア製造会社の動向についてまとめる。
三井ハイテック
福岡県北九州市に本社がある三井ハイテックは、1949年に創業者三井孝昭氏が金型の製造販売を開始したのが始まりとなる。1974年には積層鉄心を金型内で自動的に結束する装置MACシステムを開発していて、接着剤による接着接合技術も保有している。1997年にトヨタ自動車からハイブリッド車（HEV）駆動モータ用のモータコア金型の生産を依頼され、金型及びモータコアの生産を開始した。一時期はトヨタのHEV用モータのモータコアをほとんど一手に引き受けていたとも言われ、トヨタ自動車とのつながりが深く、生産量も多いことから電磁鋼板の調達力にも定評がある。また、トヨタだけでなくホンダや日産向けなどにもモータコアを提供している。
現在の事業は、金型・工作機械事業、ICリードフレームやICの組立てなどの電子部品事業、モータコア製造などの電機部品事業に分類されている。ICリードフレームなどの電子部品事業の売上割合が長く高かったが、2020年にモータコア製造などの電機部品事業の売上割合が50%を上回り、2023年1月期の同割合は57%まで向上した。三井ハイテックにとって、電機部品事業は平均で8%程度の営業利益率を確保できる安定した事業となっている。
2023年11月22日、三井ハイテックはメキシコ中部のグアナファト州に約59億円をかけてモータコアの新工場を建設すると発表した。2010年代後半以降、2017年にカナダ、2019年に岐阜、2021年にポーランドと相次いでモータコア生産拠点を拡大してきた。今回の発表で、三井ハイテックのモータコア生産拠点は国内外を含めて8拠点目となる。
三井ハイテックの三井社長は2021年8月のインタビューで、2030年のモータコア生産は、2020年生産実績の300万台分強に対して3倍となる1,000万台分になる可能性は十分にあると述べている。メキシコでの新工場建設の発表は、計画の通過点のひとつにすぎないかもしれない。
黒田精工
神奈川県川崎市に本社を置く黒田精工の歴史は古く、1925年に創業者黒田三郎氏が各社ゲージの製造販売を行う目的で個人創業したのが始まりだ。1946年には精密プレス金型の製造販売を開始している。1978年には金型内での積層接合システムFASTECの開発を行っていて、現在はFASTECの進化版である接着剤による接着接合積層金型システムGlue FASTECが展開されている。ホンダの電動車用モータコアやテスラのBEVモータ用モータコアの生産をしているが、テスラのブランド力は大きく、テスラ向けのモータコアを生産しているというのは大きな宣伝効果になっているようだ。
現在の黒田精工の事業セグメントは、ボールねじなどを手掛ける駆動システム事業、研削盤や油圧治具などの機工・計測システム事業、そしてモータコアを手掛ける金型システム事業に分類されている。2023年3月期の金型システム事業の売上高に占める割合は43%と前年度に比べ10ポイントも向上した。モータコア事業が成長していることを示している。一方、金型システム事業の営業利益率は3.7%であり、年度によっては赤字計上もあり、黒田精工にとって金型システム事業は必ずしも利益を産む事業ではないように見える。
自社工場では2022年11月に長野工場に大型プレスを増設しモータコアの生産能力を倍増させる生産能力増強をおこなっているが、モータコア事業は利益率が出にくいことを反映してか、国内外でのモータコア生産についてライセンス提携や合弁事業での展開を推進している。
2014年に世界トップレベルのモータコアメーカーであるイタリアのEURO GROUPと提携を行い、同年米国に合弁会社を設立している。黒田精工はEURO GROUPと提携することでグローバルでのサプライチェーン供給体制を手に入れている。また、2023年には茨木県那珂市に伊藤忠丸紅鉄鋼との合弁会社紅忠黒田ラミネーションを設立してモータコアの生産を開始している。ここでも、電磁鋼板の供給に対して鉄鋼商社と組むことでリスク低減を図っている。
黒田精工のモータコア事業の見通しも拡大基調だ。2023年3月の取材では、2025年までにモータコアの生産能力を現在の2倍以上に、2025年以降は3倍近くまで高める計画としている。
ニッパツ（日本発條）
ニッパツの名称で知られる自動車用懸架ばね、シート製造メーカー日本発條（本社：神奈川県横浜市）も、HEV、BEV駆動モータ用モータコアの生産を行っている。ニッパツがモータコア事業への参入を発表したのは2010年12月で、米国子会社が米国ケンタッキー州ボーリンググリーンにモータコア工場を新設し、2011年度から生産を開始するというものであった。その後、日本国内の厚木工場で国内OEMのHEV向けにモータコアの生産を開始した。
ニッパツが本格的にモータコア事業に力を入れるようになったのは、2018年に社長直轄組織として電動化事業推進室が設置されたころからのようだ。自動車のエンジンやトランスミッション関連のバネなどを生産するニッパツにとって、自動車の電動化によって受注が減ることに関して危機感があった。2023年度からは開発と生産、営業が一体となったモータコアプロジェクトが発足した。
積層モータコア製造技術の鍵として接着剤による打ち抜き後の鉄心の接着があるが、ニッパツは2019年に「接着剤塗布装置及び積層鉄心の製造装置」特許を出願し特許化している。技術面の進化と共に上記プロジェクトでの営業拡販も推進された。
2023年11月、ニッパツはメキシコ拠点に約75億円を投資して新工場棟を建設し、モータコアの生産能力を増強すると発表した。国内厚木工場のモータコア生産能力増強と合わせ、日本、メキシコ、中国での生産能力を2022年度比で約4.5倍に増強し、現在のモータコア事業の売上高80億円を2030年度には300億円超を目指すとしている。
ホンダ系列自動車部品メーカー
ニッパツが自動車の電動化トレンドによって、既存エンジン、トランスミッション部品の縮小を懸念しているように、いくつかのホンダ系自動車部品メーカーも、将来の既存事業の縮小の可能性に対応して、電動化部品であるモータコア事業に参入を模索する動きがある。
トルクコンバータ―などの駆動系部品や排気系部品を製造しているユタカ技研（本社：静岡県浜松市）は、2015年に駆動系モータコア事業に参入の発表をしている。報道によると受注はスターター部分のみで一日あたり250台分となっている。積層モータコアの接着接合に関する特許は見当たらない。
ロッカーアームなどを生産する田中精密工業（本社：富山県富山市）は、モータコアの接着接合技術に磨きをかける。2018年に出願したモータコアの「接着剤塗布装置及び接着剤塗布方法」の特許化を行っているほか、2023年2月には接着方法を進化させ、ティース部でもはみ出しのない接着積層方法を実現する技術を開発したと発表した。田中精密は金型製作及びモータコア製造メーカーである城山産業（本社：岐阜県大垣市）と協働開発を行っている。
自動車の骨格部品製造しているジーテクト（本社：埼玉県さいたま市）もモータコアをEV領域での新事業として注力するとしている。ステータ側はプレスの積層加工まで、ロータ側はマグネットの挿入や組み立てまで手掛けることを検討していて、同じく電動化対応部品であるバッテリーハウジングを合わせたEV関連で2032年には売上高1000億円を目指すとしている。
二輪・四輪クラッチ大手のエフ・シー・シー（本社：静岡県浜松市）も、モータコア生産に向けて着々と準備を進めている。2018年に精密金型メーカーであるフリント（本社：福岡県遠賀郡）を買収したのを機に、モータコアの研究開発を進めてきた。2023年に出願した「積層鉄心の製造装置および積層鉄心の製造方法」で接着接合技術を特許化。二輪車向けモータコアの生産準備をインドで開始し、2024年度中には生産を開始する予定のほか、静岡県浜松市にある細江新工場でもモータASSYの量産検証ラインを設置している。また、中国佛山では新工場を建築し、四輪用モータコアの生産準備を開始したと発表している。
成長するモータコア事業
HEVやBEVが成長する中、電動化部品であるモータコアも成長が確実視されている。そんな中、従来からモータコアを生産してきた企業は、海外を含めて生産能力の増強に力を入れている。一方、従来エンジンやトランスミッション部品を生産してきた自動車部品メーカーはモータコア事業への参入のための技術開発、準備を進めてきている。とはいえ、黒田精工の営業利益率が示すようにモータコア事業の収益性は技術力だけでは簡単には補えないようだ。今後も多くの参入者が現れ競争が厳しくなる中で、生き残っていくのはどこなのか注目をしていきたい。