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電気機器鉄芯材料の応力依存ベクトル磁気特性の物理的/現象論的モデル化手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06300
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関京都大学

研究代表者

松尾 哲司  京都大学, 工学研究科, 教授 (20238976)

研究分担者 藤原 耕二  同志社大学, 理工学部, 教授 (20190093)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード電気機器工学 / 電子・電気材料 / シミュレーション工学 / 電気電子材料
研究成果の概要

[1. 応力依存ベクトル磁気特性計測手法の開発] 円盤試料を用いたベクトル磁気特性計測において,円盤試料に圧電フィルムを接着し,圧縮応力を印加する機構を追加した。
[2. 磁区モデルの改良] 集合磁区モデルにおける静磁界計算を簡略化する手法を開発し,応力依存性の予測精度を損なうことなく計算時間を1/5程度に短縮した。ベクトルプレイモデルの同定法を利用して,磁区モデルに用いるピンニング磁界分布を,無応力時の磁気測定結果から直接算定することを可能にした。
[3. 等価応力モデルの検討] 一方向の応力依存磁気特性の測定結果から,任意方向の磁気特性の応力依存性を予測する等価応力モデルを比較検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

応力下の磁気計測と物理的モデルによるシミュレーションにより,磁化と応力の方向が異なる場合の磁化特性の応力依存性を明らかにするとともに,その結果を用いて,応力依存性を簡潔に表現するためのベクトル等価応力モデルを開発した。この技術を用いて,応力下での計測をすることなく,あるいは最小限の計測に基づき,応力・磁界連成解析を行うことが可能になり,モータ製造時の特性劣化とその要因を評価することが可能になった。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Pinning field representation using play hysterons for stress-dependent domain-structure model2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Matsuo, Yasuhito Takahashi, Koji Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 499 ページ: 166303-166303

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.166303

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient multiscale magnetic-domain analysis of iron-core material under mechanical stress2018

    • 著者名/発表者名
      Nishikubo Atsushi、Ito Shumpei、Mifune Takeshi、Matsuo Tetsuji、Kaido Chikara、Takahashi Yasuhito、Fujiwara Koji
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 5 ページ: 056617-056617

    • DOI

      10.1063/1.5007005

    • NAID

      120006543405

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Simulation of the stress dependence of hysteresis loss using an energy-based domain model2018

    • 著者名/発表者名
      Ito Shumpei、Mifune Takeshi、Matsuo Tetsuji、Kaido Chikara、Takahashi Yasuhito、Fujiwara Koji
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 4 ページ: 047501-047501

    • DOI

      10.1063/1.4993661

    • NAID

      120006543404

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain Structure Model Including Pinning Effect based on the Statistical Density Function2018

    • 著者名/発表者名
      Ito Shumpei、Mifune Takeshi、Matsuo Tetsuji、Kaido Chikara、Takahashi Yasuhito、Fujiwara Koji
    • 雑誌名

      電気学会論文誌. A

      巻: 138 号: 3 ページ: 71-75

    • DOI

      10.1541/ieejfms.138.71

    • NAID

      130006407378

    • ISSN
      0385-4205, 1347-5533
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Partially-Implicit Method for Fast Magnetization Analysis Using Assembled Domain Structure Model2017

    • 著者名/発表者名
      S. Tejima, S. Ito, T. Mifune, T. Matsuo, T. Nakai
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn.

      巻: 53 号: 6 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2017.2661338

    • NAID

      120006800729

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetomechanically Coupled Domain Model of Electrical Steel Sheet for Electric Machine Core2017

    • 著者名/発表者名
      Ito Shumpei、Mifune Takeshi、Matsuo Tetsuji、Kaido Chikara、Takahashi Yasuhito、Fujiwara Koji
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)

      巻: 137 号: 12 ページ: 736-741

    • DOI

      10.1541/ieejpes.137.736

    • NAID

      130006235377

    • ISSN
      0385-4213, 1348-8147
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 多磁区粒子集合モデルを用いた電磁鋼板に対する等価応力理論に関する検討(その2)2020

    • 著者名/発表者名
      三島隆,松尾哲司
    • 学会等名
      電気学会・静止器回転機合同研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Computational Verification of Equivalent Stress Theory for Silicon Steel Sheet2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuji Matsuo, Yutaka Mishima, Takeshi Mifune
    • 学会等名
      19th Biennial IEEE Conf. Electromagnetic Field Computation
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多磁区粒子集合モデルを用いた電磁鋼板に対する等価応力理論に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      松尾哲司, 三島隆
    • 学会等名
      電学静止器・回転機合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Pinning Field Modeling Using Stop Hysterons for Multi-domain Particle Model2019

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuo, Y. Nishimura, Y. Mishima, T. Mifune, Y. Takahashi, K. Fujiwara
    • 学会等名
      22th Conference on Computation of Electromagnetic Fields, Paris, France
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pinning Field Model Using Play Hysterons for Stress-Dependent Domain-Structure Model2019

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuo, Y. Takahashi, K. Fujiwara
    • 学会等名
      24th Soft Magnetic Materials Conference, Poznan, Poland
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気的に独立な多磁区粒子を用いた電磁鋼板磁化解析に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      西村悠希, 服部智瑛, 美舩健, 松尾哲司
    • 学会等名
      電気学会静止器・回転機合同研究会, SA-18-074/RM-18-093
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Efficient Magnetization Analysis of Silicon Steel Using Magnetically Independent Particles2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nishimura, T. Hattori, T. Mifune, T. Matsuo
    • 学会等名
      18th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation, Hangzhou, China
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分的陰的解法を用いた集合磁区モデルによる電磁鋼板の磁化解析に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      西窪篤志, 美舩健, 松尾哲司
    • 学会等名
      電学マグネティックス研資MAG-17-123
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Energy-Based Multiscale Modeling of Magnetic Material2017

    • 著者名/発表者名
      S Ito, T. Mifune, T. Matsuo, C. Kaido, Y. Takahashi, K. Fujiwara
    • 学会等名
      23th Soft Magnetic Materials Conference, Sevilla, Spain, P3-31
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Energy-Based Multiscale Modeling of Magnetic Material2017

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuo
    • 学会等名
      JSST 2017 Intl. Conf. Simulation Technology, Symposium on Numerical Simulation and Visual Analytics of Nonlinear Problems, Session 14
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient Multiscale Magnetic-Domain Analysis of Iron-Core Material under Mechanical Stress2017

    • 著者名/発表者名
      A. Nishikubo, S. Ito, T. Mifune, T. Matsuo, C. Kaido, Y. Takahashi, K. Fujiwara
    • 学会等名
      62th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials, Pittsburgh, U.S.A., BU-03, 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 部分的陰的解法を用いた集合磁区モデルによる電磁鋼板の磁化解析に関する検討(その2)2017

    • 著者名/発表者名
      西窪篤志, 美舩健, 松尾哲司, 開道力, 髙橋康人, 藤原耕二
    • 学会等名
      電学マグネティックス研資 MAG-17-190
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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