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2019 年度 実績報告書

磁性材料の革新的活用技術を用いたステータモジュール型バーニアモータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06308
研究機関大分大学

研究代表者

戸高 孝  大分大学, 理工学部, 教授 (50163994)

研究分担者 佐藤 尊  大分大学, 理工学部, 助教 (90647554)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード電気機器工学 / 電子・電気材料 / 磁性 / 計測工学 / 金属物性
研究実績の概要

本研究では,低鉄損磁性材料を用いた軽量・高効率モータの開発支援技術の構築を目的として,薄帯磁性材料の巻鉄心カットコアを利用したステータモジュール型ラジアルバーニアモータの開発を行った。超急冷法で製作される薄帯状の低鉄損磁性材料は,その低い加工性やモータ形状での熱処理の困難性から,現状の積層型ラジアルモータコアに置き換えることが難しい実状がある。そこで,薄帯磁性材料を有効活用できる巻鉄心カットコア構造での加工・組み立てを実現するための技術開発と実証に向けての検討を行った。
具体的には,①応力依存磁気特性の測定結果を基に応力下磁気特性のデータベース形モデリングを開発した。数値モデルを独自開発の有限要素解析コードに組み込み,巻鉄心の磁気特性の異方性を考慮するとで,モータの鉄損評価の精度を向上させた。最終年度には,エアギャップ長等の鉄心の加工公差がモータ特性に与える影響について検証し最終仕様を決定した。また,②低応力加工技術の開発のため,アモルファス積層試料に対する高周波励磁が可能な磁気試験器を製作し,形状や径を変えた巻鉄心試料ならびに短冊状アモルファスシートを接着積層した試料を用いて,曲げや接着により加わる応力が磁気特性に及ぼす影響ならびに熱処理効果を評価した。各種整形条件での残留応力の影響や熱処理の有無による磁気特性の変化を明らかにした。アモルファスシートを面接着すると占積率が大きく低下することから,熱処理後に側面接着することが有効であることを明らかにした。
さらに,③巻鉄心や単板並びに積層試料に対して応力下・磁場中熱処理を行う前後の磁気特性を評価し,磁気異方性の発現ならびに磁気特性の改善方法を明らかにした。④試作機は,U字型ステータモジュールの試作段階で,加工組立後の磁気特性を評価中である。モータとしての特性評価と解析結果との比較は今後の課題である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] FeSiBアモルファス磁性材料の引張り応力下焼鈍効果2019

    • 著者名/発表者名
      上杉一進,佐藤尊,戸高孝
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 27-3 ページ: 329-334

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 熱的測定によるかしめ積層ステータコアの鉄損分布評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤尊,成瀬俊己,発生川幸嗣,戸高孝
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 27-2 ページ: 226-231

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アモルファス磁性材料を使用したステータモジュール型バーニアモータの特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      中川博貴,佐藤尊,戸高孝
    • 雑誌名

      日本AEM学会誌

      巻: 27-2 ページ: 194-199

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ステータモジュール型バーニアモータの有限要素法による特性解析2020

    • 著者名/発表者名
      前田純弥,佐藤尊,戸高孝
    • 学会等名
      2020年電気学会全国大会
  • [学会発表] 電磁鋼板の加工誘起残留応力が磁気特性に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      幟立祐希,佐藤尊,戸高孝,下地広泰
    • 学会等名
      2020年電気学会全国大会
  • [学会発表] 熱的鉄損分布測定精度に対する熱伝導ならびに熱伝達の影響2020

    • 著者名/発表者名
      宮城光太郎,佐藤尊,戸高孝
    • 学会等名
      2020年電気学会全国大会
  • [学会発表] アモルファス磁性材料の積層効果の検討2019

    • 著者名/発表者名
      片岡優貴,佐藤尊,戸高孝
    • 学会等名
      2019年度(第72回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [学会発表] FeSiB系アモルファス磁性材料の引張応力下焼鈍効果2019

    • 著者名/発表者名
      上杉一進,佐藤尊,戸高孝
    • 学会等名
      2019年度(第72回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [学会発表] 熱的鉄損測定法の測定精度検証ならびに校正法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      清末雅大,佐藤尊,戸高孝
    • 学会等名
      2019年度(第72回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [学会発表] ステータモジュール型バーニアモータ用巻鉄心構造の検討2019

    • 著者名/発表者名
      中川博貴,佐藤尊,戸高孝
    • 学会等名
      2019年度(第72回)電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • [学会発表] 鉄系アモルファス薄帯の磁気特性制御とバーニアモータへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      戸高孝,上杉一進,中川博貴
    • 学会等名
      2019年電気学会産業応用部門大会

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公開日: 2021-01-27  

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