2014 Fiscal Year Annual Research Report
逆磁歪を利用した異方性制御機構の解明とそれを利用した低損失モータ用電磁鋼板の開発
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26289084
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
石山 和志 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20203036)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電磁鋼板 / 磁気異方性 / 磁区 / 損失 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
異方性制御手法として張力による異方性制御技術を提案し、その手法の妥当性を実験的に検証した。具体的には以下の手法で張力と磁気特性の関連について定量的に検討した。
1.面内一様な張力の定量的印加手法確立：本研究は板厚方向成分を持つ異方性の容易軸を張力で面内に回転させるため、面内で一様な張力を与える必要がある。そこで本研究では圧電素子を利用する方法と、熱膨張係数の異なる材料を利用する方法の2種類の手法を用い、それらにより定量的に制御可能な面内一様な張力を印加可能であることを明らかにした。
2.磁区観察による異方性変化の直接観察：カー効果を利用した磁区観察手法を用いた異方性変化の直接観察手法を確立した。この磁区観察手法は磁化の特定一軸方向成分の大きさに応じてコントラスト得るため、試料を回転させて種々の方向から観察することにより磁化ベクトルの方向を直接知ることができ、張力印加による磁化の回転挙動を明瞭に観察することが可能となった。
3.張力に伴う異方性変化の計測と評価：上記の検討結果を踏まえ、定量的計測により張力印加下での異方性を評価した。それを通じて磁歪定数や材料の機械定数を用いて磁気弾性エネルギーを評価でき、磁化の垂直成分の変化量を定量的に算出した。
以上本研究ではこれまでに、面内一様に張力を印加した際の電磁鋼板の異方性の変化について定量的に明らかにし、次年度に遂行予定の異方性と損失の関連検討のために必要なデータを完全に収集できた。
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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
予定通り異方性の制御に成功し、磁区観察により提案したメカニズムの妥当性が裏付けられている。よって当初の計画通りに進行していることから、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、異方性制御による損失低減化メカニズムの明確化を行う
１．異方性の変化に伴う面内渦電流損失減少量の算出：26年度の研究で張力と異方性の関連が明確化され、工業的に印加可能な大きさの張力で制御可能な異方性の範囲が明確化されている。そこで本年度は、制御可能な異方性によって減少する面内渦電流損失の大きさを定量的に算出する。具体的には、電磁鋼板が有する結晶磁気異方性の大きさと、張力で制御する異方性、ならびに電磁鋼板の形状から実効的な異方性の大きさを見積り、それにより磁化ベクトルの方向を算出する。さらに、それが交流磁界中に置かれた際に磁化ベクトルが振動する量を算出し磁化の板厚方向成分変化量を見積もる。これにより、異方性の変化と面内渦電流損失低下の関連性が定量的に明らかになる。
２．損失計測：上記の計算の正確性を吟味するために、張力を印加した試料の損失計測を行う。電磁鋼板の標準的な損失計測手法であるエプスタイン試験を行うには多量の試料が必要であるため、本研究では、微小資料に適した手法により損失計測を行う。具体的には、単盤時期試験器、探針法、温度計測などの手法から適切なものを検討し採用する。これらの測定により、本研究が提案するアイディアの正当性を実証するとともに、損失と異方性の定量的な関連性を明確にする。
３．総合評価と材料設計：これらの計測を通じて、申請者らの提案である張力による磁気異方性の制御が実証され、また、磁歪を仲立ちとして張力として与えた機械的弾性エネルギーが磁気異方性エネルギーに変換される様子を定量的に把握することが可能となる。そこでこれらを通じて最適な張力値を確定することで、極めて低損失の電磁鋼板を実現する。この検討については平成28 年度以降も継続して遂行する。
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Research Products
(3 results)
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[Journal Article] Quantitative Analysis of 90° Closure Domains Occurring by Compressive Stress in Fe3%Si(110) Steels2014
Author(s)
Keiji Iwata, Kazushi Ishiyama, Masahiko Suzuki, Michihiko Hashimoto, Masato Ueda, Yoshiaki Matuoka, Tsuneo Yasue, Takanori Koshikawa, Masato Kotsugi, Takuo Ohkochi, Toyohiko Kinoshita, Yoshio Watanabe
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Journal Title
IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS
Volume: 50
Pages: 2007004
DOI
Peer Reviewed
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