次世代ナノ結晶軟磁性材料を用いた高効率・高出力密度小型モータの開発技術の構築

建立使用下一代纳米晶软磁材料的高效率、高输出密度小型电机的开发技术

• 批准号: 22K04039
• 负责人: 祖田 直也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04039/
• 关键词: ナノ結晶軟磁性材料; 積層鉄心; ベクトル磁気特性; 鉄損; 小型モータ; 高効率

本研究の課題は，ベクトル磁気特性技術を用いて次世代ナノ結晶軟磁性材料「NANOMET」を活用した高効率・高出力密度小型モータの開発技術を構築することを目的とする。NANOMETは板厚25μmと非常に薄くうず電流損の低減効果が高いだけでなく，飽和磁束密度が高いため高効率・高出力密度小型モータの鉄心として有用であると考える。しかしながらNANOMETは応力感受性が高く，積層鉄心加工後は残留応力により磁気特性が劣化する。そのためNANOMET薄帯の磁気特性評価だけでなく積層鉄心としての磁気特性評価が重要である。そこで2022年度は板厚0.5mmに積層されたベクトル磁気特性測定用のNANOMET試料を製作し，その積層試料のベクトル磁気特性の測定を行った。積層NANOMETはロール方向を揃えた試料と回し積みした試料の２種類を製作した。なおベクトル磁気特性は高精度ゆえに測定データ数も膨大なため各種磁束密度条件下における積層NANOMETの測定は完了しておらず2023年度も引き続き測定を行う。また本研究で開発する小型モータは，NANOMETの磁気特性を最大限に活かしたモータ構造にする必要がある。そこで積層NANOMETの磁気特性への影響調査と平行して，小型モータの構造および寸法等の検討を行い，小型モータの予備解析を行った。NANOMETのベクトル磁気特性に関する研究成果は，2022年11月のMAGDAコンファレンス（鹿児島）や2022年12月の電気学会東京支部茨城支所研究発表会で発表した。以上が，2022年度の研究実績の概要である。

The purpose of this research is to construct a development technology for compact magnetic materials with high efficiency and high output density by using NANOMET, a crystalline soft magnetic material of the next generation. NANOMET is 25μm thick and very thin. It has low current loss and high saturation beam density. It has small size and useful core. NANOMET has a high force sensitivity, and the residual force characteristics deteriorate after laminated core processing. Evaluation of magnetic properties of NANOMET thin films is important. In 2022, the NANOMET sample for measuring the magnetic properties of the laminate with a thickness of 0.5 mm was prepared and the magnetic properties of the laminate sample were measured. NANOMET is the first batch of samples to be produced. The measurement of NANOMET under various magnetic beam density conditions is completed in 2023. In this study, the development of small magnetic structures is necessary to maximize the magnetic properties of NANOMET. Investigation on the influence of magnetic properties of NANOMET on the structure and size of small scale structures NANOMET's research results related to magnetic properties were presented at MAGDA Conference (Kagoshima) in November 2022 and at the Ibaraki Branch Research Conference of the Tokyo Branch of the Society of Electrical Engineering in December 2022. The above is a summary of the research results for 2022.

项目成果

Dual-Axial Gap High-Speed Induction Motor based on Wound Ultra-thin Steel Strip Core

基于绕线超薄钢带铁芯的双轴间隙高速感应电机

• DOI: 10.1109/icem51905.2022.9910799
• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 International Conference on Electrical Machines (ICEM)
• 作者: Masato Enokizono;Daisuke Wakabayashi;Mohachiro Oka;Naoya Soda;Mitsuru Takai;Tsuyoshi Kajiya;Kozo Okamoto;Kay Hameyer;Martin Nell
• 通讯作者: Martin Nell

Analytical Investigation on 3D Structure of Dual Axial Gap Induction Motor

双轴向间隙感应电机三维结构解析研究

• DOI: 10.1109/icem51905.2022.9910691
• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 International Conference on Electrical Machines (ICEM)
• 作者: Naoya Soda;Yuki Onizawa;Daisuke Wakabayashi;Mohachiro Oka;Masato Enokizono;Mitsuru Takai;Tsuyoshi Kajiya;Kay Hameyer;Martin Nell
• 通讯作者: Martin Nell

ベクトル磁気特性による2種類のパーメンジュールの鉄損比較

基于矢量磁特性的两种permendur铁损比较

• 发表时间: 2022
• 作者: 祖田直也;黒澤雄司
• 通讯作者: 黒澤雄司

高効率高出力小型モータ用鉄心材料としてのNANOMETの評価

NANOMET作为高效率、高输出小型电机核心材料的评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋渓太;祖田直也;平本尚三;篠田文彦
• 通讯作者: 篠田文彦

3D形状圧粉コアを用いたアキシャルギャップ型PMモータの3次元有限要素解析

采用 3D 成型磁粉芯的轴向间隙型永磁电机的 3D 有限元分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 小松﨑奏;祖田直也;堀江直輝
• 通讯作者: 堀江直輝