| 研究課題/領域番号 |
17K06309
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
甲斐 祐一郎 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (50595436)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 応力 / 磁気特性 / 鉄損 / 鉄心材料 / 磁区 |
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| 研究実績の概要 |
近年，電気自動車や産業機器用モータには高効率化が要求されており，鉄心材料の低損失化技術が必要不可欠である。本研究課題では，応力とベクトル磁気特性の因果関係を解明へ向けてミクロな観点から詳細な分析を行うため，磁気光学効果を用いた任意応力ベクトル磁区評価システムを開発し，応力及び励磁下におけるモータ鉄心材料のベクトル磁区構造を観察し，応力，磁区構造及び応力とベクトル磁気特性の関係を明らかにする。
平成29年度に任意応力・励磁下における鉄心材料の磁区構造を観察するために磁気光学効果を用いた任意応力ベクトル磁区評価システムを開発した。本システムの主要部分は，①面内任意応力印加機構，②任意励磁部分，③磁区観察部分であり，任意方向の応力を鉄心材料に印加した状態で磁気特性や磁区構造を評価できる。平成30年度は，平成29年度に開発したシステムを用いて，応力の大きさや応力角度を変化させたときの鉄心材料のベクトル磁気特性及び磁区構造を観察した。その結果，引張や圧縮応力を印加することによって，磁区構造が分割する応力条件が存在し鉄損が減少することを明らかにした。
今後も，応力の大きさや応力角度を変化させた時の鉄心材料のベクトル磁気特性及び磁区観察を行う。さらに，磁区もベクトル量として捉えることに着目し，応力下における磁束密度ベクトル，磁界強度ベクトル，ベクトル磁区の関係を明らかにする。さらに，これらの物理量を視覚的かつ磁気現象を正確に理解できるような新しい表現法を提案する。また，実用的な観点からモータ鉄心材料の磁区制御を目指し，従来の誘導加熱コイルを改良した新しいコイル（改良円筒型磁束収束板）を作製し，本システムを用いて鉄心材料の損失が低減する最適なベクトル磁区構造を明らかにする。
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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
平成30年度は，前年度開発した任意応力ベクトル磁区評価システムを用いて，応力印加時における磁区構造を観察し，応力とベクトル磁気特性の関係について検討した。まず，今回開発したシステムにおける磁区構造観察において，試料の設置段階で発生する応力が磁区構造へ及ぼす影響について検討し，試料設置時の応力が磁区構造へ影響がないことを確認した。さらに，鉄心材料の磁区構造は，材料の不均一性から測定箇所で異なると考えられるため9箇所の異なる位置における磁区構造分布を測定することによって，応力と磁区構造の関係を明らかにした。さらに，鉄心材料に引張及び圧縮応力を印加することによって，磁区構造が変化し，磁区構造が分割し，鉄損が減少する応力条件があることを明らかにした。特に，圧延方向に圧縮応力を印加した場合，もしくは，圧延直角方向に引張応力を印加した場合に磁区が分割する。磁区が分割することによって，励磁方向に対して磁区が移動しやすくなり，鉄損が減少したと考えられる。これまで報告されている結果とは異なった新しい現象であり，非常に興味深い結果が得られた。研究の進捗状況としては，当初の予定通り進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
成31年度も引続き，応力の大きさや応力角度を変化させた，鉄心材料のベクトル磁気特性及び磁区観察を行い，ベクトル磁気特性と磁区構造関係を明らかにしていく。特に，磁区が分割した原因について詳細に検討する。また，実際に観察される磁区構造は二次もしくは三次元構造を有するため，磁区構造もベクトル量として取り扱う必要があると考えられる。今回は磁区もベクトル量として捉えることに着目し，応力下における磁束密度ベクトル，磁界強度ベクトル，ベクトル磁区を同時に測定し，これらの物理量を視覚的かつ磁気現象を正確に理解できるような新しい表現法を提案する。実用的な立場からの鉄心材料の磁区制御を目指し，改良円筒磁束収束板を用いた誘導加熱コイルを新たに作製する。これまでの研究成果から，誘導加熱処理を施すことで，鉄心材料に応力を生じさせることが可能である。平成31年度は，改良型円筒型磁束収束板を用いた加熱コイルによって鉄心材料に誘導加熱処理処理を施し，その効果を検討する。今回提案する誘導加熱コイルは局所部に磁束を集中させることが可能であり，局所部加熱及び応力印加が期待できる。さらに，誘導加熱処理により鉄心材料の損失が低減する最適磁区構造についても検討する。
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