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。

本研究的目的是利用矢量磁特性技术，开发利用下一代纳米晶软磁材料“NANOMET”的高效率、高功率密度小型电机的技术。 NANOMET极薄，厚度为25μm，不仅具有很高的降低涡流损耗的效果，而且具有很高的饱和磁通密度，适合作为高效率、高输出小型电机的铁芯密度。然而，NANOMET对应力高度敏感，在叠片铁芯加工后，由于残余应力，其磁性能会恶化。因此，不仅评估NANOMET带材的磁性能，而且评估叠片铁芯的磁性能也很重要。因此，在2022财年，我们制作了用于测量矢量磁特性的NANOMET样品，即0.5毫米厚的层压板，并测量了层压样品的矢量磁特性。制造了两种类型的层压 NANOMET：辊方向对齐的样品和辊堆叠的样品。需要注意的是，由于矢量磁特性精度较高，测量数据量巨大，因此各种磁通密度条件下多层NANOMET的测量尚未完成，测量将在2023年继续进行。此外，本研究开发的小型电机需要具有充分利用NANOMET磁特性的电机结构。因此，在研究叠层NANOMET对磁性能影响的同时，我们研究了小型电机的结构和尺寸，并对小型电机进行了初步分析。 NANOMET矢量磁特性的研究成果于2022年11月在MAGDA会议（鹿儿岛）和2022年12月在日本电气工程师学会东京分会茨城分会研究报告会上发表。以上是2022年研究成果的概述。

项目成果

Evaluation of magnetic properties of two kinds of permendurs by vector magnetic measurement

矢量磁测量评价两种磁体的磁性能

• DOI: 10.3233/jae-210181
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 0.6
• 作者: Yuji Kurosawa; Yuji Enomoto; Naoya Soda
• 通讯作者: Naoya Soda

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
• 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

• 发表时间: 2022
• 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

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
• 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