大分発 新技術説明会
日時：2011年10月11日(火)
会場：科学技術振興機構 JSTホール（東京・市ヶ谷）
参加費：無料
発表内容一覧
発表内容詳細
- 計測
1）ＩＥ４クラス高効率モータの開発に必須のベクトル磁気特性技術
大分大学（大分県産業創造機構） 工学部 電気電子工学科 教授（代表研究者） 榎園 正人
新技術の概要
電気機器鉄心に使用される電磁鋼板の磁気特性は応力に敏感であり、加工組み立て工程で大きく劣化する。また、材料の磁気特性は正確にはベクトル量として評価しなければ、損失低減を目的とした正確な設計を行うことができない。本技術は、応力効果を考慮した高効率な電気機器の設計・開発のための支援技術である。
従来技術・競合技術との比較
従来技術では、一方向に応力を加え、その方向のスカラー磁気特性しか測定していない。新技術では、任意方向に応力を加え測定したベクトル磁気特性の測定結果を基に作成したデータベースを使用する。材料にのこる残留応力とその時のベクトル磁気特性を考慮した設計支援技術である。これにより応力効果を考慮したモータ鉄心の磁気特性制御が可能となる。
新技術の特徴
・発電機・電動機など回転機一般の低損失設計
・変圧器など静止器の最適構造化
・電磁鋼板応用分野での低損失化設計支援技術
想定される用途
・電気自動車・産業機器用モータ・民生用モータ
・高効率変圧器
・電気機器用鉄心の材料開発・評価
- 材料
2）電気機器用鉄心の残留応力分布と応力ベクトル磁気特性測定技術
大分県産業創造機構 地域結集事業推進局 研究員 甲斐 祐一郎
新技術の概要
電気機器に使用される鉄心に生じる残留応力は磁気特性を劣化させる大きな要因の1つである。本技術は、実際の機器に使用される鉄心表面の残留応力状態を把握し、それに基づいた応力を印加した状態でベクトル磁気特性を測定でき、高効率な電気機器の設計・開発へ利用可能である。また、測定結果をデータベース化し、応力－磁気特性を数値モデル化することで、電磁界シミュレーションに応用可能である。
従来技術・競合技術との比較
従来技術では、ある特定の応力や磁束条件下での磁気特性が測定されており、実際の機器内の使用条件における磁気特性評価が困難であった。本技術は、実機内の使用条件を模擬した引張・圧縮応力の他にせん断応力を同時に印加し、回転や交番磁束などの任意磁束条件下の磁気特性が測定可能である。
新技術の特徴
・電気機器用鉄心表面の残留応力分布を可視化可能
・引張、圧縮応力及びせん断応力を同時に印加可能
・実機内の応力及び励磁条件下の磁気特性を測定可能
想定される用途
・電気自動車・産業機器用モータ
・高効率変圧器
・電気機器用鉄心の加工・試験分野への応用
- 分析
3）電磁応用機器の鉄損分布可視化装置による鉄損低減法
大分県産業創造機構 地域結集事業推進局 研究員 下地 広泰
新技術の概要
赤外線サーモグラフィーカメラを用いた電磁応用機器の鉄損分布測定装置であり、発熱量0.003k/s程度の温度変化をとらえて、損失分布を可視化できる装置である。原理は繰り返し測定による平均化法を応用してノイズの低減を実現し、温度の時間勾配の分布から鉄損分布を得るものである。測定初期状態における平滑化を一定にする時間を設けることで、初期温度に依存しない測定が可能であることを特徴としている。
従来技術・競合技術との比較
従来の熱電対やサーミスタなどの熱素子では局所的な測定しかできなかった。本技術では、広範囲の測定が可能であるサーモグラフィーカメラを用い、温度分解能を向上させてより詳細な鉄損分布を測定できるようにした。実機鉄心の鉄損分布が視覚的に把握できることから、損失の大きな部分を特定でき、低損失化設計に有効に利用できる。また、鉄損分布だけでなく銅損や摩擦損分布の測定などへの応用も可能である。
新技術の特徴
・極小損失分布の測定が可能
・漏れ磁束などによる異常損失の発生場所の特定が可能
・モータ・変圧器など電磁応用機器の損失の可視化が可能
想定される用途
・モータ・変圧器の鉄損改善用評価装置
・永久磁石ロータの漏れ磁束による異常損失評価
・損失箇所の特定が難しい電磁応用機器への評価装置
- 材料
4）パルス強磁場を用いた永久磁石の磁気特性測定と着磁シミュレーション技術
大分県産業創造機構 地域結集事業推進局 研究員 中畑 和
新技術の概要
パルス強磁場を用いた磁性材料、特に永久磁石材料の磁気特性測定装置で、本装置は従来の測定機器では測定できなかったロングパルス磁場による強磁場領域における磁気特性の測定が可能である。また完全着磁装置としての使用も可能で、磁気歯車磁石等の着磁に有効に利用できる。
従来技術・競合技術との比較
従来の測定装置と比べて渦電流の影響が小さいロングパルス磁場が発生可能であり、一度の測定で測定試料の磁束密度、有効磁界強度，磁化が測定可能である。強磁場を発生させることができ、従来の測定機器では測定できなかった希土類系焼結磁石の困難軸方向の飽和領域まで測定することが可能である。
新技術の特徴
・強磁場における永久磁石材料の着磁が可能
・強磁場における各種磁性材料の磁気特性測定が可能
・ロングパルス磁場による磁気特性測定が可能
想定される用途
・永久磁石モータや発電機など回転機の設計支援技術
・磁気歯車装置などの設計支援技術
・後着磁への応用
- 分析
5）応力負荷型単板磁気試験器による精密磁気特性測定
大分県産業創造機構 地域結集事業推進局 研究員 沓掛 暁史
新技術の概要
高効率電磁力応用機器に最適な電磁鋼板の選定のために、圧縮または引張応力下の磁気特性が測定できる応力負荷型単板磁気試験器を開発した。また、局所的な磁気特性を測定可能な小型二次元磁気測定センサを紹介する。
従来技術・競合技術との比較
単板磁気試験器は、応力印加機構やHコイル法の採用により、国際電気標準会議（IEC）で規定される測定法に比べ、実使用時に近くて正確な磁気特性が得られる。磁気測定センサは、実用的で他に類をみない小型化を実現している。
新技術の特徴
・軟磁性材料の高精度な磁気特性測定（単板磁気試験器）
・圧縮または引張応力下の磁気特性測定（単板磁気試験器）
・電磁鋼板の被膜貫通型機構（二次元磁気測定センサ）
想定される用途
・高効率機器のための電磁鋼板の評価と選定
・電磁鋼板の磁気特性データベース
・電磁力応用機器の局所損失測定
- 機械
6）ベクトル磁気特性を考慮した電磁アクチュエータの最適構造化
大分大学（大分県産業創造機構） 工学部 電気電子工学科 准教授（兼業研究員） 戸高 孝
新技術の概要
磁気歯車装置など高磁束密度条件で回転磁界損失が発生する電磁アクチュエータの設計にはベクトル磁気特性の考慮が有用である。Ｅ＆Ｓモデル（磁気特性モデリング）と有限要素法を用いた解析手法により、構造の最適化を行った結果を紹介する。
従来技術・競合技術との比較
従来技術ではベクトル磁気特性の考慮ができないため、磁気損失を磁束密度の関数としてしか評価できなかったが、本技術では材料データベースを使用して磁束密度と磁界強度ベクトル分布が計算できるため、磁気損失を直接計算で求めることができる。
新技術の特徴
・発電機・電動機など回転機一般の低損失設計
・変圧器など静止器の最適構造化
・電磁鋼板応用分野での低損失化設計支援技術
想定される用途
・風力発電機用増速機
・ギアモータ用減速機
・トルクリミッター
お問い合わせ
連携・ライセンスについて
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