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。

这项研究的目的是使用下一代纳米晶体软磁材料“纳米”使用矢量磁性特征技术来开发高效，高功率密度紧凑的电动机。纳米不仅在25μm的板厚度下非常薄，并且对减少涡流损耗具有很高的影响，而且还具有高饱和磁通密度，因此被认为是高效率的铁芯，高效率，高功率密度小型电动机。然而，纳米具有较高的应力敏感性，在层压铁核加工后，由于残留应力而导致磁性变质。因此，不仅要评估纳米细条的磁性，而且要评估层压铁核的磁性特性，这一点很重要。因此，在2022财年中，用0.5 mm的板厚度堆叠了用于测量矢量磁性的纳米样品，并测量了层压样品的矢量磁性。产生了两种类型的层压纳米：具有相同滚动方向的样品和带有旋转堆栈的样品。此外，由于矢量磁性特征的高精度，测量数据的数量是巨大的，因此在各种磁通密度条件下堆叠纳米的测量尚未完成，并且在2023财年的测量将继续进行。此外，在这项研究中，在这项研究中需要具有最大的运动性能，使其具有最大的磁性特性。因此，根据层压纳米对磁性特性的影响的研究，我们研究了小电动机的结构和尺寸，并对小电动机进行了初步分析。 2022年11月在MAGDA会议（Kagoshima）和2022年12月，在东京分公司东京分公司的Ibaraki分支研究介绍中，纳米的向量磁性能的研究结果介绍了。这是2022年研究结果的概述。

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