| Project/Area Number |
22K04039
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
祖田 直也 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (80323210)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ナノ結晶軟磁性材料 / 積層鉄心 / ベクトル磁気特性 / 鉄損 / 小型モータ / 高効率 |
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| Outline of Research at the Start |
重量物運搬用ドローンや産業ロボット用のモータは，高効率・高出力密度である事が望ましい。小型モータの高出力密度化を行うためには多極化や高速化が必要となる。そこで高周波励磁下において有効である次世代ナノ結晶軟磁性薄帯NANOMETを小型モータ鉄心材料として用いることにした。しかしながらNANOMETは応力感受性が高く積層鉄心加工後は残留応力により磁気特性が劣化するため，積層後におけるNANOMETの磁気特性評価が重要である。本研究はベクトル磁気測定技術によるNANOMET積層鉄心の詳細な磁気特性評価およびNANOMETの磁気特性を有効活用できる小型モータの高効率・高出力密度化設計法の確立を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の課題は，ベクトル磁気特性技術を用いて次世代ナノ結晶軟磁性材料を活用した高効率・高出力密度小型モータの開発技術を構築することを目的とする。ナノ結晶磁性材料はFe基アモルファス材を熱処理しナノ結晶化させることで高透磁率・低鉄損を実現している高機能材料である。ナノ結晶軟磁性材料として着目したのは株式会社東北マグネットインスティテュートが製造するNANOMETである。NANOMETは板厚25μmと非常に薄くうず電流損の低減効果が高いだけでなく，飽和磁束密度が高いため高効率・高出力密度小型モータの鉄心として有用であると考えた。一方，NANOMETは応力感受性が高く，積層鉄心加工後は残留応力により磁気特性が劣化する。そのためNANOMET薄帯の磁気特性評価だけでなく積層鉄心としての磁気特性評価が重要である。2023年度は2022年度に引続き板厚0.5mmに積層された積層NANOMET試料のベクトル磁気特性の測定および評価を行った。結果として，NANOMETは積層加工後磁気特性の劣化がみられたが，高速モータ鉄心用の板厚0.2mmの電磁鋼板と比較して高透磁率であり，かつ低鉄損であることが分かった。しかしながら，株式会社東北マグネットインスティテュートが2024年1月をもって破産したためNANOMETの入手が不可能となった。そこで，今後は他社製のナノ結晶軟磁性材料を使って研究を進めて行くことにする。NANOMETのベクトル磁気特性に関する研究成果は，2023年11月のMAGDAコンファレンスin金沢で発表した。また，NANOMETは板厚が薄く低鉄損であるため，高周波励磁または多極化に有利である。この特性を活かすことが出来るモータ構造を検討し予備解析を行った。以上が，2023年度の研究実績の概要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本年度は，前年度に引続き板厚0.5mmの積層NANOMET試料のベクトル磁気特性の測定および評価を行った。また，NANOMETの特性を活かすことが出来るモータ構造を検討し予備解析を行った。しかしながら，NANOMETを製造する株式会社東北マグネットインスティテュートが2024年1月をもって破産したためNANOMETの入手が不可能となった。そこで，今後は他社製ナノ結晶軟磁性材料を使って研究を進めて行くことにする。なお，他社製ナノ結晶軟磁性材料はNANOMETとは磁気特性が異なるため，再度他社製ナノ結晶軟磁性材料で積層試料を製作し，ベクトル磁気特性の測定を行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
NANOMETを製造する株式会社東北マグネットインスティテュートが2024年1月をもって破産したためNANOMETの入手が不可能となった。そこで，今後は他社製ナノ結晶軟磁性材料を使って研究を進めて行くことにする。なお，他社製ナノ結晶軟磁性材料はNANOMETとは磁気特性が異なるため，再度他社製ナノ結晶軟磁性材料で測定用の積層試料を製作し，ベクトル磁気特性の測定を行う必要がある。また，他社製ナノ結晶軟磁性材料の磁気特性を活かした小型モータの解析検討を直ぐに行えるように，前年度まで行ってきたモータ構造の検討および予備解析を進めて行くことにする。
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