2013 Fiscal Year Research-status Report
低損失モータ用鉄心の応力ベクトル磁気特性制御のための誘導加熱処理技術の開発
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25820105
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
甲斐 祐一郎 大分大学, 工学部, 助教 (50595436)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | モータ鉄心 / 誘導加熱 / 応力 / ベクトル磁気特性 / 鉄損 / 渦電流 |
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| Research Abstract |
本研究課題では，モータの高効率・低損失化を目指し，モータ鉄心に誘導加熱処理技術を開発することを目的とする。研究代表者らのこれまでの研究成果によって，電磁鋼板に応力を印加することによってベクトル磁気特性を制御できることを明らかにしており，本研究課題では具体的な応力印加技術の開発を目指す。本研究課題の特徴としては，誘導加熱によって鉄心内の渦電流を発生させ，熱応力及び電磁力を利用し，モータ鉄心の応力印加・緩和技術を開発を目指す。これまでの技術とは全く異なり，モータ鉄心のベクトル磁気特性をコントロールするために,応力を積極的に利用し，その実現を目指す。誘導加熱によって2つの効果が期待でき，1つ目は，誘導加熱を用いて加熱物を急加熱することで，熱応力を発生させることができる。2つ目は，加熱コイルが作る磁場分布と渦電流が作用し，電磁力が働く作用がある。著者らは，熱応力と電磁力の作用を組み合わせることによって，モータ鉄心の応力印加・緩和を試みる。
本年度は，誘導加熱コイルを設計・作製することを目的とした。その設計方針として，前述したように渦電流による熱応力及び電磁力の作用を利用することによって，モータ鉄心に局所応力を印加する必要がある。そこで，誘導加熱コイルがモータ鉄心内に作る渦電流，温度や応力分を把握するために，熱・応力・磁場連成シミュレーション技術を開発した。その際，モータ鉄心材料である無方向性電磁鋼板の磁気特性の温度依存性を測定し，これらをデータベースとすることによって連成シミュレーションを行った。また，局所加熱を行うために円筒型磁束収束板を用いた解析を行い，誘導加熱コイルを設計した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は，熱・応力・磁場連成シミュレーション技術の開発ならびにその技術を用いて実際の加熱コイルの設計を終えたが，誘導加熱コイルの作製までには至っていない。特に，熱・応力・磁場連成シミュレーションのための電磁鋼板データベース収集に時間を有したためである。今後は，今回得られた知見を元に，誘導加熱コイルを作製する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 今年度設計した加熱コイルを作製し，試作実験を行う。
(2) モータ鉄心の誘導加熱処理とベクトル磁気特性の評価：作製した加熱コイルを用いて，モータ鉄心に誘導加熱処理を施し，その鉄心のベクトル磁気特性測定し，誘導加熱による応力効果を詳細に検討する必要がある。モータ鉄心のベクトル磁気特性の測定には，簡易ベクトル磁気特性測定装置を使用し，任意方向の交番及び回転磁束下のベクトル磁気特性，磁気異方性や鉄損を測定する。
(3) 誘導加熱処理による応力効果の現象解明：X線残留応力測定装置を用いて残留応力分布測定を行い，誘導加熱によって発生した応力とベクトル磁気特性の因果関係を明らかにし,モータ鉄心に最適な応力印加・緩和条件を検討する。これらの知見を踏まえた上で，誘導加熱の加熱条件（加熱時間，加熱温度，加熱領域）を変化させ，モータ鉄心のベクトル磁気特性をコントロールし,磁気損失が低減する最適な応力条件を模索する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度は誘導加熱コイルを作製する予定であったが，今年度はその作製まで至っておらずその費用分が未使用分となった。
加熱コイルの設計までは，おおむね完了しているので，次年度の早い時期に加熱コイルを購入する。
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