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渦電流磁気指紋法を用いた電磁鋼板における残留応力と損失の評価

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0263
補助金の研究課題番号 22J13483 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関東北大学

研究代表者

張 書睿 (2023)  東北大学, 流体科学研究所, 特別研究員(PD)

特別研究員 張 書睿 (2022)  東北大学, 流体科学研究所, 特別研究員(DC2)
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードnon-destructive testing / magnetic properties / elastic stress / plastic strain / iron loss / hysteresis loss
研究開始時の研究の概要

Nowadays, the demand and production of electrical vehicles (EV) surge due to their positive influence on the environment. Electrical steel sheet (ESS) is adopted in the motor core of the EV. However, mechanical deformation is inevitably introduced into ESS during manufacturing, leading to increased iron loss, and deterioration of magnetic properties. This will cause the low efficiency of the motor core.
This research will focus on the evaluation of the electromagnetic properties of electrical steel sheets to propose a technique for monitoring the efficient performance of the material.

研究実績の概要

1. Magnetic Behavior Analysis and Quality Testing: This study explores magnetic behaviors related to hysteresis loss in low-frequency ranges under stress-free conditions. Utilizing a low-frequency magnetic field isolates frequency-dependent iron loss, focusing on hysteresis loss evaluation. The reliability of hysteresis loss calculations was validated, proposing a methodology combining Magnetic Incremental Permeability (MIP) and BH curves. A dynamic-to-quasi-static transition threshold of 20 mHz was identified.
2. Elastic Stress Dependency of Magnetic Behaviors:This study investigates the elastic stress dependency of magnetic behaviors, focusing on micro-magnetic structures. Measurements using techniques like hysteresis curve analysis, Magnetic Barkhausen Noise (MBN), and MIP signals were conducted. Specific indicators plotted against elastic stress establish correlations, revealing changes in domain walls and pinning site strength.
3. Evaluation of Plastic Strain Effects:This study evaluates indicators sensitive to plastic strains across five electrical steel specimens. Comparative analysis identifies indicators with linear relationships with plastic strain or its square root. Notably, some indicators exhibit potential to predict plastic strian.
4. Reproducibility of Indicator Analysis:This research examines reproducibility of indicators sensitive to both elastic stress and plastic strain across different grades of electrical steel. Common indicators, particularly MIP and MBN, show significant linear correlations with both elastic stress and plastic strain.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 5件、 査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件) 学会・シンポジウム開催 (5件)

  • [国際共同研究] INSA Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] INSA Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetostrictive energy conversion ability of Iron Cobalt Vanadium alloy sheet: Experimental and theoretical evaluation2024

    • 著者名/発表者名
      Zangho Borel Franck Toutsop、Liu Yuanyuan、Zhang Shurui、Lallart Micka?l、Morel Laurent、Sebald Gael、Tsafack Pierre、Ducharne Benjamin
    • 雑誌名

      Journal of Intelligent Material Systems and Structures

      巻: 35 号: 4 ページ: 458-470

    • DOI

      10.1177/1045389x231225502

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Carburization depth evaluation from magnetic nondestructive testing2023

    • 著者名/発表者名
      Ducharne Benjamin、Tene Deffo Yves Armand、Zhang Shurui、Sebald Gael、Lallart Micka?l、Uchimoto Tetsuya、Gallais Christophe、Ghibaudo Olivier
    • 雑誌名

      NDT & E International

      巻: 137 ページ: 102864-102864

    • DOI

      10.1016/j.ndteint.2023.102864

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Barkhausen noise hysteresis cycle: Theoretical and experimental understanding2023

    • 著者名/発表者名
      Fagan Patrick、Zhang Shurui、Sebald Gael、Uchimoto Tetsuya、Ducharne Benjamin
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 578 ページ: 170810-170810

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2023.170810

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic indicators for evaluating plastic strains in electrical steel: Toward non-destructive assessment of the magnetic losses2023

    • 著者名/発表者名
      Shurui Zhang, Benjamin Ducharne, Gael Sebald, Sho Takeda, Tetsuya Uchimoto
    • 雑誌名

      NDT and E International

      巻: 134 ページ: 1027801-12

    • DOI

      10.1016/j.ndteint.2022.102780

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrical steel dynamic behavior quantitated by inductance spectroscopy: Toward prediction of magnetic losses2022

    • 著者名/発表者名
      Ducharne B.、Zhang S.、Sebald G.、Takeda S.、Uchimoto T.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 560 ページ: 169672-169672

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2022.169672

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Investigation of Elastic Stress Dependency of Magnetic Behaviors of Non-oriented Electrical Steel2023

    • 著者名/発表者名
      S. Zhang
    • 学会等名
      21st International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of the Magnetic Indicators Affected by Plastic Strain When Testing Electrical Steel Sheets2023

    • 著者名/発表者名
      S. Zhang
    • 学会等名
      Far East Non-Destructive Testing 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of the Magnetic Indicators Affected by Residual Strain When Testing Electrical Steel Sheets2023

    • 著者名/発表者名
      S. Zhang
    • 学会等名
      IEEE International Magnetics Conference 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NDT based on the magnetization mechanisms: last progress in the frame of BENTO. (Nonlinear and dynamic micromagnetic Behavior modeling and characterization for Non-Destructive Testing techniques optimization)2022

    • 著者名/発表者名
      S. Zhang
    • 学会等名
      ElyT Workshop 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic non-destructive testing for plastic strain and magnetic core losses evaluation in non-oriented electrical steel sheet2022

    • 著者名/発表者名
      S. Zhang
    • 学会等名
      The 14th International Conference on “Barkhausen Noise and Micromagnetic Testing: Micromagnetic sensors: From design to applications” (ICBM14)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Steel Plastic Strains Observation through Magnetic Signatures2022

    • 著者名/発表者名
      S. Zhang
    • 学会等名
      The 25th Soft Magnetic Materials Conference (SMM2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 21st International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2023)2023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Far East Non-Destructive Testing 20232023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] IEEE International Magnetics Conference 20232023

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] The 14th International Conference on “Barkhausen Noise and Micromagnetic Testing: Micromagnetic sensors: From design to applications” (ICBM14)2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] The 25th Soft Magnetic Materials Conference (SMM2022)2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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