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2020 年度 実施状況報告書

高周波モータシステムの磁気特性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K14721
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

八尾 惇  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (70779074)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード鉄損 / 磁性材料 / モーター / インバータ / 高周波
研究実績の概要

本研究では、高効率な高周波・高速モータシステムの実現を目指し、インバータ(直流交流変換回路)駆動時の高周波磁性材料研究を行う。ここでは、高周波 (MHzオーダー)インバータ駆動時の磁性材料の基礎特性の測定等を行う。
本年度、下記の3点の成果を得た。(1)高周波インバータ駆動時 (MHzオーダー)の磁性材料の評価システムを作製し、高周波インバータ励磁下のNO (無方向性電磁鋼板)材の磁気ヒステリシス曲線を実験的に評価した。高周波領域での、駆動電圧の立ち上がり時間が鉄損増加の原因になる事を明らかとした。以上の結果をまとめた論文 (Journal of the Magnetics Society of Japan, Vol. 44, No. 4, pp. 87-90 (2020))が出版された。
(2)作製した高周波インバータ励磁下の評価システムを用い、アモルファス材およびナノ結晶材の磁気ヒステリシス曲線を実験的に評価した。また、ナノ結晶材では、アモルファス材と比較し、高周波領域でのデットタイムによる鉄損増加を抑制できることを示した。以上の結果に関連する内容をまとめ、65th Annual Conference on MMMで発表した。また、論文 (Journal of the Magnetics Society of Japan, Vol. 44, No. 6, pp.129-132 (2020))が出版された。
(3)高周波領域において、SBD (Schottky Barrier Diode)を内蔵したインバータ駆動時のNO材の鉄損が、ボディダイオードを用いたインバータ駆動時と比較し、低減することを示した。以上の結果をまとめた論文 (AIP Advances, Vol. 10, No. 12, pp. 125129-1-5 (2020))が出版された。

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

本年度は、高効率な高周波・高速モータシステムの実現を目指し、インバータ(直流交流変換回路)駆動時の高周波磁性材料特性の研究を行い、以下の3つの成果等を得た。
(1) 高周波インバータ駆動時 (MHzオーダー)のNO (無方向性電磁鋼板)材の磁気ヒステリシス特性および鉄損特性
(2) 高周波インバータ駆動時のアモルファス材のおよびナノ結晶材の基礎磁気特性
(3) 高周波領域において、SBD (Schottky Barrier Diode)を内蔵したインバータ駆動時のNO材の鉄損特性
この結果は、ほぼ当初計画の予定通りの結果となった。

今後の研究の推進方策

今年度は、磁性材料の差異による特性の変化を把握し、実験および数値計算により、高周波インバータ駆動時の磁気特性をより詳細に評価する。

次年度使用額が生じた理由

申請者の異動と、COVID-19の影響により学会がオンライン開催に変更等されたため、旅費が不要となるなど、当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020

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 (2件)

  • [雑誌論文] Iron Losses and Magnetic-Hysteresis Properties Under GaN Inverter Excitation at High-Frequencies2020

    • 著者名/発表者名
      Yao A.、Moriyama R.、Hatakeyama T.
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 44 ページ: 87~90

    • DOI

      10.3379/msjmag.2007L002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Iron Loss and Hysteresis Properties of Nanocrystalline Magnetic Materials Under High Frequency Inverter Excitation2020

    • 著者名/発表者名
      Yao A.、Kato F.、Sato H.
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 44 ページ: 129~132

    • DOI

      10.3379/msjmag.2011L001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Iron loss evaluation of magnetic materials excited by a SiC inverter with a Schottky barrier diode wall-integrated trench MOSFET2020

    • 著者名/発表者名
      Yao Atsushi、Kato Fumiki、Hozoji Hiroshi、Harada Shinsuke、Yamaguchi Hiroshi、Sato Hiroshi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 10 ページ: 125129~125129

    • DOI

      10.1063/9.0000035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Iron loss and magnetic properties of amorphous and nanocrystalline ring core under inverter excitation on the order of MHz2020

    • 著者名/発表者名
      Yao A.、Kato F.、Sato H.
    • 学会等名
      65th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • [学会発表] Iron loss and hysteresis properties of magnetic materials excited by multi level PWM inverter2020

    • 著者名/発表者名
      Yao A.、Kato F.、Sato H.
    • 学会等名
      65th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials

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公開日: 2021-12-27  

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