電動機製造支援システムのためのベクトル磁気特性プローブ

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05947
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 長田 尚一郎 宮崎大学, 工学部, 助教 (20218001)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 二次元ベクトル磁気特性 / 三次元電磁界解析 / 磁気プローブ / 損失測定

Outline of Annual Research Achievements

数値解析の導入が遅れたため、28年度実施予定の二次元ベクトル磁気特性測定装置の小型化に関する実験による検討を行った。最終的には磁気プローブは２次元ベクトル磁気特性を測定できることが望ましい。過去に作成して良好な測定結果が得られた 50 mm x 50 mm のコアの測定装置を 25 mm x 25 mm のコアで作成し直し、小型化による測定結果の影響を検討した。コアの小型化に伴いコア両脚からの漏れ磁束が増大し、センサが漏れ磁束をピックアップする。このため磁界強度 H が通常の２倍程度の大きさに測定されていることが判明した。この段階の小型化においてケイ素鋼板試料の損失測定に適した構成でない。
本研究の励磁方式（トランスデューサ方式と呼ぶ）はケイ素鋼板試料の片面に対して垂直に励磁するため平面に大きな渦電流が流れる。これが漏れ磁束の原因と考えているが、磁気プローブとしての励磁方式としては他に選択の余地がない。励磁磁束の入射角度を緩やかにする、試料との接触面積を大きくするなどの検討を行うべきであるので、三次元電磁界解析によるコアの設計が必要である。
トランスデューサ方式に対し、ケイ素鋼板試料の両面から励磁する両側励磁方式は試料内部に発生する渦電流をキャンセルすることができる。磁気プローブとしての用途においては両側励磁方式は現実的ではないが、渦電流の影響が排除できるのでトランスデューサ方式との差異を比較検討することにより渦電流が影響を及ぼしている漏れ磁束の手がかりが得られると考えている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度の予定は３次元電磁界解析ソフトウェア JMAG を導入しての磁気プローブの形状検討を行うことであった。本研究室開発の解析プログラムとの互換性を検討した結果、JMAG よりミューテック社の μ-MF シリーズがより適切であると判断した。形状検討のため３次元メッシュ生成ソフトウェアの導入が必須で、ミューテック社との交渉の末、メッシュ生成ソフト FEMAP とセットでの導入にこぎつけた。仕様策定や交渉に時間がかかり、納品は３月。解析は次年度に行うことになった。

Strategy for Future Research Activity

磁気プローブには 4 mm x 4 mm のダブル H コイル（x-y）を使用しているが、より小型のものにするか、Rogowski-Chatok コイルの２軸化したものを使用するか、今後実験で明らかにしたい。前者のセンサは他研究者がすでに 2 mm x 2 mm のものを開発しているので、研究期間中に新たに開発を行うよりその提供をうけることが適切であると考えられる。しかしながら最終目標の 4 mm x 4 mm 範囲の磁気特性測定には 2 mm x 2 mm でも大きいことが考えられる。後者のセンサは小型化に適すると考えられるので、校正用装置の製作も含めて検討する予定である。磁界強度 H の測定にはケイ素鋼板試料の表面から 0.1 mm 以内の高さであれば漏れ磁束の影響が少ないことが明らかになっているので、Rogowski-Chatok コイルは優位であろうと考えている。