成果報告書詳細
管理番号20130000000111
タイトル平成22年度?平成24年度成果報告書 省エネルギー革新技術開発事業 実用化開発 超低損失磁性薄帯の研究開発
公開日2013/3/28
報告書年度2010 - 2012
委託先名NECトーキン株式会社
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約【目的】エネルギーマネジメントが注目されている。現在モーター、変圧器には電磁鋼板が多く使用されている。最近、電磁鋼板を上回る低損失特性と電磁鋼板並みの飽和磁束密度を併せ持つ画期的な低損失新素材「Fe基ナノ結晶材料(センティクス3)」を開発しているが、本プロジェクトではモーター、変圧器の磁気コアに利用できる薄帯形態の実用化を目的に素材の最適化・低コスト化と、薄帯製造プロセス両面の実用化開発を行う。【研究開発項目】1.薄帯幅213mm対応センティクス3素材設計、2.長尺幅広対応薄帯製造プロセス開発、3.高安定なナノ結晶制御技術の開発、4.高効率トランス・リアクトルの実用化プロセス開発 【結果】1.薄帯幅213mm対応センティクス3素材設計 1)高Bs素材組成の最適化による非晶質形成能向上 新4元系FeBPCuナノ結晶において非晶質形成能=37マイクロm、融点1040度、Bs=1.69Tを達成。5元系FeSiPBCuナノ結晶では非晶質形成能=25マイクロm、融点1070度、Bs=1.80T、を達成。ただし、形成能は目標値(35マイクロm)より低く、磁気特性も考慮すると25マイクロm以下の薄帯でのBs、Hc特性となる。2)低融点型組成の設計 1040度の融点にて上記組成設計を達成。2.長尺幅広対応薄帯製造プロセス開発 1)急冷薄帯製造プロセスの開発 2kg溶解金属薄帯製造設備で80mm幅薄帯製造条件と薄帯の厚み制御技術確立。1000kg溶解炉、2000kg保持炉、400kgタンディッシュ炉の性能確認を実施した。溶湯の品質安定と稼動の安全性を確認し、1000kg大型連続薄帯製造設備の溶解技術を確立。しかし、213mm、厚さ25マイクロm薄帯吐出は未達。2)高速吐出薄帯対応巻き取りプロセスの設計・開発 薄帯高速巻取り装置を設計、導入済み。しかし213mm薄帯化、高速巻取り条件の開発は未達。2kg溶解金属薄帯製造設備での実験条件をベースに開発が必要。3.高安定なナノ結晶制御技術の開発 1)低価格原料に対応した実用“センティクス3”組成の開発 電解鉄を一般鉄に変更、Fe?Si、Fe?B、Fe?Pを導入、中国産材料に切替え、溶解条件をチューニングすることにより223円/kg低価格化と高特性の両立を達成。2)高速加熱型熱処理装置の開発・実用化 高速加熱型熱処理装置を設計、導入済み。しかし213mm、100kgコアは未達。特別な熱処理により小型コア評価し、新4元系ナノ結晶Bs=1.69Tを達成。5元系ナノ結晶ではBs=1.80Tを達成。4.高効率トランス・リアクトルの実用化プロセス開発 1)高速打ち抜き・積層化技術の開発 積層コアを作製できる実験ライン設計、実験検証完了。積層コアの磁気特性は特別な熱処理により特性向上の可能性あり。機械特性は積層カシメに追加強化する技術が必要。2)サブミクロン絶縁被膜形成技術の確立 熱処理プロセスにより、比抵抗が130マイクロオーム・cmの絶縁皮膜形成を確認。トランス常用周波数域(50/60Hz)では問題ないことを確認、達成。
英文要約【Purpose】The energy management widely attracts attention. The magnetic steel sheet is mainly used in motors and transformers. Recently, we have developed an innovative material “nano-crystalline Fe-base alloy: SENNTIX 3”, which have lower loss property and equally saturated magnetic flux density compared with the magnetic steel sheet. In order to produce ribbons for practical use, the optimization of the material and the reduction the cost, and the development of practical applications are to be done in this project. 【Research topics】1. Material design of SENNTIX3 to produce 213mm width ribbons 2. Development of manufacturing process of long and wide ribbons 3. Development of highly-stable nano-cristallization process 4. Development for practical use in highly efficient transformers and reactors 【Results】1. Material design of SENNTIX3 to produce 213mm width ribbons (1) Improvement of the amorphous forming ability by optimization of composition in materials which have high saturated magnetic flux density. Amorphous forming ability = 37um, melting temperature = 1040 degree C, saturated magnetic flux density Bs= 1.69T, are obtained in new quaternary Fe-B-P-Cu nano-crystalline systems. Amorphous forming ability = 25um, melting temperature = 1070 degree C,  Bs= 1.80T, are obtained in new quinternary Fe-Si-P-B-Cu nano-crystalline systems. However, Amorphous forming ability is lower than the target value(35um) and it should be reduced the thickness of ribbons under 25um considering its magnetic properties. (2) Compositional design of material which has low melting temperature The melting temperature = 1040 degree C is obtained in the above composition (1.(1)). 2. Development of manufacturing process of long and wide ribbons (1) Development of manufacturing process of melt-spun ribbons. The condition to produce 80mm width ribbons and the control technique of thickness of ribbons are established by using the melt-spinning equipment with 2kg melting furnace. The performance of 1,000kg melting furnace, 2,000kg holding furnace, and 400kg tundish furnace are confirmed. The quality stability of molten metal and the safety of operation are verified. The process of melting operation by using large-scale and continues production facilities is established. However 213mm width and 25um thickness ribbons are not manufactured. (2) Design and Development of a high speed winding process for alloy ribbons The design and introduction of the high speed winding equipment for ribbons were finished, though the condition for the ribbon wide of 213mm was not yet developed. It is necessary to improve based on the condition for the melt-spinning equipment with 2kg melting furnace. 3.Development of the stable nano-crystallizing technique (1) Development of practical composition of SENNTIX III using low cost materials Low cost of \223/kg and high performance were compatible due to changing raw materials and optimization of a melting condition. Low cost was achieved by using of ferro-materials (Fe-Si, Fe-B and Fe-P) produced in China and changing iron from electrolytic iron to industrial iron. (2) Development and practical application of high speed heat treatment equipment The design and introduction of the high speed heating equipment were finished, though a large size core (ribbon wide of 213mm and weight of 100kg) was not yet developed. Newly developed quaternary Fe-B-P-Cu nano-crystalline system of Bs=1.69T, quinternary Fe-Si-B-P-Cu nano-crystalline system of Bs=1.80T, were achieved by using special heat tr
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る