2014 Fiscal Year Research-status Report
機械的応力を考慮したマルチフィジクス鉄芯材料磁気特性モデルの研究
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26420232
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松尾 哲司 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20238976)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 耕二 同志社大学, 理工学部, 教授 (20190093)
美舩 健 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20362460)
開道 力 北九州工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20373558)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電気機器工学 / 電子・電気材料 / シミュレーション工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
［１．電磁鋼板ベクトル励磁下の磁歪測定］ ベクトル励磁時における電磁鋼板の磁歪を計測するシステムを構築し，交番または回転磁束条件における磁歪特性の計測を行った。
［２．電磁鋼板の磁気特性の外部機械応力依存性の測定］ 無方向性電磁鋼板に引張および圧縮応力を外部から印加した状態で磁気計測を行った（同志社大学において実施）。
［３．６磁区集合磁区モデルの開発と応力特性の表現］ まず，６磁区単純化磁区構造モデルを単位セルとした集合磁区モデルを開発し，方向性電磁鋼板の圧延方向および直角方向の交番磁化特性の表現に成功した。また，磁気弾性エネルギー項を追加することにより，無方向性電磁鋼板の交番磁化特性に対する機械的応力の影響を表現することに成功した。いずれも，異方性定数などの材料定数からマクロ磁化特性を再現したもので，計測結果と定量的な一致を得ている。
［４．応力依存性の解析的検討］ 磁気特性の応力依存性の由来を，計測結果に基づいて定量的に説明するため，初期磁区方向分布と磁壁移動・磁化回転により応力既存性を表現する手法を開発した。
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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
無方向性電磁鋼板に対して磁気弾性エネルギーを導入した集合磁区モデルを開発し，本研究の目的である機械的応力の表現に成功している。また，応力特性や磁歪特性の計測装置の構成が進んでおり，当初目的を達成する見通しがついている。
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| Strategy for Future Research Activity |
［１．応力依存詳細モデルの開発］ 材料内の磁区構造は一般に一様でなく，磁歪の発生する方向も非一様である。歪量は，応力と機械的な境界条件や拘束条件の兼ね合いで定まるため，この機構をモデル化することにより，より現実に近い応力依存性が表現されると考えられる。この詳細な集合磁区モデル化手法を開発し，計測データおよび前年度に開発した簡易モデルとの比較によりその有効性を検証する。
［２．電磁鋼板の各方向磁気特性の外部機械応力依存性の測定］ 方向性電磁鋼板を各方向に切り出した試料を用いて外部応力印加時の磁気特性を測定することにより，応力依存性と磁気異方性の関係を明らかにする。
［３．各種電磁鋼板ベクトル励磁下における磁歪測定］ 方向性／無方向性の各種電磁鋼板についてベクトル励磁下における磁歪特性を計測する。また，開発する集合磁区モデルは基本的に静的な磁気特性のモデルであるが，渦電流磁界の影響を考慮した動的磁区モデルの検討を開始するため，10～500Hzで磁歪の周波数依存性を測定する。
［４．エネルギー極小化高速解法の開発と大規模計算の実用化］ 現在の集合磁区モデルは計算コストが大きいので，効率的なエネルギー極小化の計算手法を開発するとともに，並列計算による高速解法を開発する。
［５．材料データ推定法と現象論的モデルの開発］ 上記磁区モデルでは，材料データから磁気特性を算出することを目的とするが，ピンニング磁界については，結晶粒サイズや不純物密度などを用いた統計的な算出が必要である。磁気特性の計測結果からピンニングサイトの分布を逆算する手法を開発することにより，材料データの詳細が不明な場合にも，計測結果を用いて磁気特性を現象論的に（計測結果にフィッティングさせる形で）再現することが可能な手法を開発する。
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| Causes of Carryover |
残額は8円なので、ほぼ全額使用している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度に使用予定。
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