モータ適用硬磁性材料（磁石）評価

モータ適用「磁石」の基礎評価と実装時の磁性評価技術

永久磁石の渦電流による損失評価

永久磁石を使用した回転機（モータ）は自動車・家電・産業用など様々な分野に利用されています。これらのモータに多く使用されている希土類系焼結磁石はフェライト磁石に比べて、電気抵抗が低いことから、インバータ高調波など、磁石に発生する磁束の変動により渦電流を生じることが知られています。近年、自動車主機モータの高速回転化にともない、磁石中の渦電流が大きくなり、そのジュール熱増加による高温化で磁気特性が劣化（熱減磁）することが課題となっています。そのためモータを設計する際には、永久磁石の渦電流による損失（ジュール熱）を高精度に評価しておくことが重要になります。

測定手法と測定事例

永久磁石の渦電流損では、図1に示すC型コアの磁極間に永久磁石を挟み込み、任意の周波数および磁束密度における損失を測定します。コア材料に極薄電磁鋼板を使用することによって、ヨーク損失の影響を極めて小さくし、高精度な磁石損失評価が可能となります）。図2に永久磁石を2分割した際の渦電流損低減効果を示します。渦電流損は2分割することにより損失が半分になることがわかります。本技術は分割磁石の他に、スリット磁石や高抵抗磁石等における損失低減効果の評価にも適用でき、磁石材料の低損失化に貢献するものと期待しています。

永久磁石の高温磁気損失評価

電動車のモータ用の希土類磁石では、磁石に発生する磁束の変動により磁気損失が発生し、その磁気損失に伴うジュール熱も発生します。磁石の磁気特性は温度上昇に伴い低下するため、モータ設計には、この磁気損失を考慮する必要があります。一方、EVモータ内部の平均温度は80～120℃に及ぶことから、モータ実機環境に即した高温での磁石の磁気損失評価が望まれます。

測定内容と測定事例

本評価では図1の磁気測定用励磁枠を用いて行います。試料の磁石は、励磁コイルの中に設置し、磁石の磁束密度Bと印加磁界Hは、磁石の外周の検出コイルで取得します。この励磁枠に交流を印加したときのB-H曲線を図2に示します。交流磁界下における磁気損失は交流損失と言い、交流損失は図2のB-H曲線の積分値を用いて得ることができます。また、高温での評価は、この励磁枠を恒温槽に入れて、測定することで行います。図3は、温度変化に伴う、磁石の交流損失の変化イメージを示したものです。