| 研究課題/領域番号 |
23K03798
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
槌田 雄二 大分大学, 理工学部, 教授 (80284785)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | モータ積層ステータコア / 鉄損低減 / 二次電流加熱 / 直接加熱 / 産業用途向けモータ / 低損失モータ / モータ / 積層ステータコア / 二次電流加熱法 / モータ製造工程 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
モータに用いられている電磁鋼板などの積層ステータコアは，打ち抜き，積層等の各製造工程で残留応力が発生し，磁気特性は劣化し，鉄損が増加することが知られている。以前は，製造工程内で焼鈍処理を行い，磁気特性の改善，鉄損低減化が図られていたが，コスト削減のため，産業用途向けモータに関しては，この焼鈍処理は現状行われていない。本研究では，研究代表者らが考案した「二次電流加熱法」により，モータ積層ステータコアを短時間で効率的に加熱することによって鉄損低減化を可能とし，既存のモータ製造工程にも容易に導入可能で，かつ運用も低コストな「モータ低損失化・高効率化のための熱処理システム」の実用化研究を実施する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は，短時間の熱処理によってモータ積層ステータコアの鉄損を低減する技術の実用化を目的とする。モータに用いられている積層ステータコア(電磁鋼板などの積層)は，打ち抜き，積層等の各製造工程で残留応力が発生し，磁気特性は劣化し，鉄損が増加することが一般的に知られている。以前は，製造工程内で焼鈍処理を行い，磁気特性の改善，鉄損低減化が図られてきたが，コスト削減のため，産業用途向けモータに関しては，この焼鈍処理を行っている企業は国内には一社も無いのが現状である。本研究課題では，研究代表者らが考案した「二次電流加熱法」により，モータ積層ステータコアを短時間で効率的に加熱することによって鉄損低減化を可能とし，既存のモータ製造工程にも容易に導入可能で，かつ運用も低コストな「熱処理システム」の実用化を目的とする。
今年度は，打ち抜き，積層，かしめがなされた実モータの積層ステータコアを対象とし，ティースを有する複雑形状の積層ステータコアを加熱するため，装置の主要部品である補助ヨークの最適形状・材料を検討し，新たに金属円環をステータ内部に設置した。その結果，補助ヨークのための最適な磁性材料と適切な形状・寸法を明らかにした。また，金属円環を内側に設置することによって，金属円環を発熱させ，内部から加熱し，ティース部を有効加熱する検討を行なった。温度分布は均一になったが，全体の最高温度は下がり，外側のバックヨーク部を発熱させ，外部からティース部分を加熱することが有効であることが分かった。以上の検討により，二次電流加熱法を用い，実モータ積層ステータコアの鉄損を50％以上低減出来ることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り，二次電流加熱法により，実モータ積層ステータコアの直接加熱を実現し，直接加熱の最適化を計るため，補助ヨークの検討，内側金属円環の検討，二次電流加熱装置の一次巻線・印加電圧・周波数の検討を実施した。その結果として，実モータ積層ステータコアの鉄損を50％以上低減できることを明らかにしており，これは「おおむね順調に進展している。」と言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究課題は，材料工学，熱工学，磁気工学，計測工学，モータ工学と多彩な分野に渡る学際的なものである。本研究を遂行する上での必要不可欠な研究環境として，研究代表者は，2023年4月より，電気学会・研究委員会「次世代電磁機器のための電力用磁性材料活用技術調査専門委員会」の「委員長」を務めていることを上げる。年に数回，モータメーカ，コア積層メーカ，材料メーカ，磁性材料，磁気計測における第一線の研究者・技術者の方々と議論できる立場にある。更に，電気工学，機械工学を主体とする日本AEM学会の編集委員を務めるなど，本研究に関連がある学術団体で重要な役割を担っている。
本研究が当初の計画通り進んでいるため，上記研究委員会，上記研究委員会が企画する電気学会・研究会，及び日本AEM学会年次国内会議MAGDAコンファレンスにて，研究成果を報告し，各分野の専門家の意見を聴取し，研究計画に取り入れることで，これまで以上に研究を推進する。更に，本研究分野に関連が深い国際的に権威がある国際会議IEEE・INTERMAGにて研究成果を報告し，国際的な動向を取り入れることで，国際的な立ち位置を明確しながら研究を推進する。
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