2016 Fiscal Year Annual Research Report
電気自動車モータ用磁性材料開発のための波長選択型磁界・磁区構造イメージング
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15H02255
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
齊藤 伸 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344700)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁気カー効果 / 磁区観察 / 磁界検出 / 磁気光学スペクトル / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気自動車において基幹部材として用いられるモータは、軟磁性材料と永久磁石材料との組み合わせから成り立っており、各々の磁性材料の特性向上が必須である。これらの磁性材料の開発の際には、磁性材料の磁化状態とモータとしての最終形態での固定子－回転子間の漏洩磁界および磁界勾配等の静的・動的特性との相関を把握することが必須である。モータ等の巻き磁芯形態の試料に対し、非接触で磁化状態や漏洩磁界分布を評価できる分析システムの開発が渇望されている。本研究では、低損失軟磁性材料ならびに少・脱希土類永久磁石材料の迅速な開発を行うため、磁界については「磁性材料からの漏洩磁界の分布を可視化する技術」、磁区構造については傷つき試料であっても「局所領域の磁気光学効果を短時間で分光検出する技術」ならびに「選択した波長を用いた磁性材料の磁化ベクトルの可視化技術」を確立し、これらを両立させたシステムを構築する。
平成28年度は、プラズモンを励起したナノドット配列体薄膜をイメージングプレートとして用いて局所空間磁界の「一括イメージング」法を確立する。まず、局在プラズモン共鳴による局所電解増強についてFDTD計算を行い、多種のモードと増強波長について導いた。次に既に開発済みの磁区観察技術を適用し、局在プラズモン励起貴金属薄膜(イメージングプレート)に対する線型応答の増強現象を活用し、イメージングプレートでの磁気光学偏光像として、磁界分布像を一括撮像した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「局在プラズモン共鳴を励起したAuナノドット配列体薄膜をイメージングプレート」については、まずFDTD法により計算を行い、作製されるAuの周期配列体と励起されるプラズモン共鳴のモードに注目し、波長と光学特性の計算を行った。（研究内容は、IEEE Magnetics Society Sendai-Sappro Joint ChapterのBest student presentation awardを受賞するなど、評価されている。）次にイメージングプレートを用いた磁界の可視化に関してはセンチメートルオーダの磁界分布については時間分解観察も含め、良好に観測されている。マイクロメートルオーダの磁界分布については、そのような分布を持つ試料を準備する必要があり、継続して取り組む。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画書にて提案した内容に挑戦する。すなわち、平成27年度に確立した「分光型の磁化ベクトル可視化」技術と、平成28年度に取り組んだイメージングプレートを用いた「空間磁界の可視化」技術とを組み合わせ、モータ材料の磁区構造と漏洩磁界観察を同一装置で行うシステムを開発する。検討してきたように磁気光学効果には波長依存性があるため、超高速中赤外カメラを導入することがポイントになると考えている。
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