January 2024

JFEテクノリサーチ株式会社

No.78

2023 年度 新評価装置・新サービス特集号
表1 試験装置仕様
錘落下高さ～ 5m（昇降高さ精度± 5mm）

錘最大重量150kg

最大投入エネルギー

約 7.5kJ

試験体設置スペース高さ 1.7m ×幅 1m 超×奥行き 1m 超
治具の工夫により種々の試験体形状に対応可能

図1 大開口落錘試験機（左：全体、右：試験体設置スペース）

図2 高速度カメラによる変形挙動測定

2023年度 新評価装置・新サービス特集号

モータ、バッテリー用大開口落錘試験
Large Opening Drop Weight Test for Motors and Batteries▶ なぜいまこれが？

安全確保を両立する事が求められてき仕様をまとめました。

モータ、バッテリー
燃費向上のために自動車の軽量化が、 ました。一方EVでは、試験機を使用した落錘試験の一例を進められてきました。近年ではEVの軽などの部品の軽量化と衝突衝撃からの図2に示しました。試験中の試験体の変量化のために、モータ、バッテリーなど防御が必要であり、部材には高強度で形挙動を高速度カメラにより撮像するの小型・軽量化が進展しています。

ある事が求められます。そのため部材とともに、試験体のひずみ分布をDICやの高速変形（曲げ、圧壊）特性を評価すひずみゲージにより計測することが可る必要があります。

能です。お客様のご要望に合わせて錘

モータについては、インバータ、モータ、ギアをパッケージ化したe-Axleの開発が進められています。e-Axleは小型・当社では新たに導入した大開口落錘の衝突部形状や重量（～ 150kg）を調整

軽量でありながら高いトルク・出力密度試験機を用いて高効率（落錘の自動昇することが可能ですのでお気軽にご相を兼ね備えているため注目され、軽量降、自動切り離し）で試験する事が可能談下さい。

化と冷却効率向上のためアルミダイカです。また、バッテリーケースの様な車スト製筐体の適用が検討されています。

体幅並みの大きさを有する大型試験体▶お問い合せ先

バッテリーについては筐体にアルミや、 から高さ100ｍｍ×50ｍｍ角程度の小型機能材料ソリューション本部 マルチマテリアル評価センター

更なる軽量化のために高分子材料が適試験体まで様々なサイズ・形状の試験体

石澤 真悟

用されています。に錘を落下させ高速変形特性を評価す▶これがポイント！

s-ishizawa@jfe-tec.co.jp

ることが可能です。図1に試験機外観と電動化前の車体には軽量化と乗員の試験体設置スペースを示し、表1に装置

2023年度 新評価装置・新サービス特集号

Expansion of Nano-Scale Evaluation for Sulfide-Based all-solid-state Lithium-ion Secondary Batteries

大気非暴露・クライオ機能付きFIB-SEM装置の稼働▶これがポイント！

え、FIB-SEMによる低ダメージ条件下で本装置は、既存装置よりも高性能なSEM機能を搭載しております。このこと〜硫化物系全固体電池の開発を支える
電池微細構造評価〜

は、より正確な加工位置の決定、TEM▶なぜいまこれが？

す。また最近では、電子ビームやイオン薄膜試料の高精度仕上げを可能としま

ナノメートルオーダーの微細構造観察

ビーム照射時に損傷する材料が増加傾および元素分析に用いられる透過電子向にあります。本装置は、既存装置と同顕微鏡法（TEM）の適用には、任意の位様に液体窒素温度域まで試料を冷却す置で試料作製ができる集束イオンビーる機能も付帯しています。この機能によの構造観察および元素分布評価についてもお気軽にご相談ください。
▶お問い合せ先
機能材料ソリューション本部 ナノ解析センター

丸山 玄太

g-maruyama@jfe-tec.co.jp

ム（FIB）加工が広く用いられています。 り、FIBによる試料調整だけでなくSEM
2023年12月中旬より、走査電子顕微鏡観察時のダメージを抑制したデータを提（SEM）機能を搭載した、新たなFIB加工供いたします。
FIB-SEMの ユ ニ ー クな 解 析 事 例 と装置を稼働いたします（図1）。
近年、研究・開発が急速に進められてして、逐次加工・観察データ取得に基いる硫化物系全固体リチウムイオン二次づく3次元解析があります。本装置も電池の微細構造解析には、大気接触にメーカーが提供する専用ソフトウエア伴う劣化を回避するため、試料調整も大Slice&ViewTMによる3次元解析機能も有気非暴露下で行うことが必須であり、本します。本装置は、エネルギー分散型X装置はこの機能を有します。既に確立済

線分光（EDX）装置を備えており、EDX

みの大気非暴露TEM観察技術と組み合による元素マップによる3次元解析が可わせることで、電池材料解析の拡大す能となっています。

るニーズに応じる体制を整えました。
2023年度 新評価装置・新サービス特集号

図1 装置の外観写真

TEMによるナノスケールの解析に加Evaluation of Toughness by “Charpy Impact Test” Below Liquid Hydrogen Temperature

極低温シャルピー衝撃試験〜シャルピー衝撃試験による液体水素温度以下でのじん（靱）性評価〜した。当社のシャルピー衝撃試験機は

1） JIS Z 2242（2023）

容量500Jですので、極低温環境下で高2）緒形ら. 鉄と鋼. 1983. Vol69. 6号. p135-140靱性を示す材料でも吸収エネルギーが測定可能です。当社では極低温環境下▶なぜいまこれが？
カーボンニュートラル実現に向けて様々な分野で水素活用技術が検討されのみならず様々な大型構造物向けの材▶お問い合せ先
構造材料ソリューション本部 接合評価センター

藤村 健司

k-fujimura@jfe-tec.co.jp

料試験・破壊靱性試験を承ります。お気
軽にご相談ください。ております。水素は液化状態で効率良く貯蔵することができますが、液体水素は-253℃という極めて低い温度となりますので、極低温下での液体水素用容器

シャルピー衝撃試験機
ヘリウム
出口

試験片セットアンビル

開閉バルブ

ヘリウム
入口

試験片

向け材料の材料特性、特に靱性を把握断熱容器しておくことは安全設計上重要です。

打撃方向
ヘリウム
流入方向

▶これがポイント！

ヘリウム
ボンベ
先端支持台

金属材料の靱性評価試験としてシャルピー衝撃試験1）が広く用いられていま

図1 極低温でのシャルピー衝撃試験

す。-253℃以下の試験では、安全面を却方法（図1）が知られています2）。冷却開始後2分以内で試験片中心部、表面共に-253℃以下となります（図2）。写真1はオーステナイト系ステンレス鋼のシャル
ピー衝撃試験後の破面です。このときの吸収エネルギーは300J以上を示しま

0

試験片温度（℃）

その内部に液体ヘリウムを流し込む冷支持台

吸収エネルギー＝334J

50考慮して液体ヘリウム（-269℃）を冷媒とし、試験片を軽量の断熱容器で包み、ヘリウムトランスファーチューブ

穴内部-50-100

表面-150-200

液体水素 -253 ℃-250-3000123
冷却時間（min）

図2 冷却時の試験片温度245

写真1 シャルピー衝撃試験破面2023年度 新評価装置・新サービス特集号

Support for Implementing Risk Assessments of Chemical Substances

化学物質の規制に対応した
リスクアセスメントサポート

者へのばく露を低減することが重要であ・個人サンプリング

り、作業場の労働者の配置変更や設備の・作業環境測定▶なぜいまこれが？

スメントと確認測定を再度行い、作業場など、様々な面でお手伝いいたします
ので、お気軽にご相談下さい。

場所移動があった場合には、リスクアセ
リスクアセスメントとは、一定の危険の維持管理を行うことが必要になります。

有害性のある化学物質（SDS交付義務対

当社では熟練した作業環境測定士が、象物質）について、労働者への危険性や

1. リスクアセスメントのやり方をサポート

健康障害等のリスクを確認し、それら

2. 危険性の見積方法の評価・提案を減らすための対策を検討することを

3. 作業場の確認測定

・個人ばく露測定▶お問い合せ先
分析ソリューション本部 環境評価センター

城代 哲史

s-kinoshiro@jfe-tec.co.jp

いいます。2016年6月、労働安全衛生法が改正され、化学物質（640物質）のリススタート

クアセスメントを行うことが義務化され

初期調査
・リスクアセスメント対象物の危険性・有害性の特定・数理モデル、場の測定結果を活用したばく露の推定ました。その後、新たな化学物質がリスクアセスメント義務対象に追加されて2024年度には903物質まで増加し、今後リスクの見積もり・濃度基準値を超えるおそれのある屋内作業がありますか。
・一定以上のリスクがある作業がありますか。

いいえも順次追加されることになっています。

はい一方、2023年4月にはリスクアセスメン
ト対象物への労働者のばく露を最小限測定の実施度にすることも義務付けられ、2024年
た67物質については、労働者へのばくリスクは低減したが、継続的なばく露の監視が必要

はいを確認することが必要となっています。
▶これがポイント！

いいえ

ばく露を最小限度とすることを含
むリスク低減措置が十分ですかはいリスクアセスメントの流れは図1のよういいえ

図1 リスクアセスメントのフロー
出典：厚労省ホームページ（https://www.mhlw.go.jp/content/11201000/001103903.pdf）になります。作業場のリスクを推定し労働2023年度 新評価装置・新サービス特集号

ばく露を最小限度とすることを含
むリスク低減措置の実施

・屋内作業のばく露が濃度基準値以下となっていますか。
・ばく露が最小限度となっていますか。
・一定以上のリスクのある作業がなくなりましたか。

度からは厚生労働大臣が基準値を定め露が濃度基準値以下になっていること

リスク低減措置・確認測定の実施
・リスクアセスメントのための測定の実施

Evaluation of Developing Batteries Included Sulfide-Based All-Solid-State Batteries with Nail Penetration, Thermal Destructive and Overcharge Testing

次世代電池の安全性試験▶これがポイント！

〜硫化物系全固体電池をはじめとした次世代電池の釘刺し、加熱及び過充電試験〜

次世代電池の1つとして期待されていことも可能です。上述のように電池からる硫化物系全固体リチウムイオン二次電の発生ガスの採取も可能で、ガス検知

知多ソリューション本部では、小型圧力容器（内径36cm、高さ23cm）を用いて、電池の安全性試験を実施することができます。
▶なぜいまこれが？

試験中の電池の様子を動画で撮影する

池では、主成分である硫黄系化合物が管によるその場分析や、各種機器を用微量の水分と反応し、硫化水素ガスをいた成分分析も可能です。安全性試験

発生する危険性があります。

としては、内部短絡（釘刺し）、過充電お圧力容器を改造した安全性試験装置

よび加熱試験（図1および図2）が可能で、が設置されている当社の試験センターにさらなる試験ラインナップの拡充を進め全世界において、カーボンニュートラは、100%硫化水素ガスに対応した設備ています。当社では、各種電池の試作ルの実現が急がれる中、電気自動車なが導入されており、試験中に硫化水素から性能評価、分析評価を含め、お客どの次世代自動車へシフトや再生可能ガスが発生した場合においても適切な様の多様なニーズにお応えいたします。

エネルギー利用（蓄電池など）への転換処理を行い、安全に試験を実施するこ

お気軽にご相談ください。

がより一層加速しています。実用化されとが可能です。また、圧力容器には、複ていく電池、特に新しい電池の開発にお数のポートがあり、容器内温度、容器内いては、耐久性と信頼性・安全性の向上圧力、電池セルの表面温度測定が可能が不可欠です。当社では、これまでにです。さらに、容器内にカメラを設置し、蓄積した圧力容器を用いた高い技術を応用して、小空間で（a）試験前▶お問い合せ先
知多ソリューション本部 マテリアル・モビリティ評価センター

髙山 康晴

takayama@jfe-tec.co.jp（b）試験後の電池の安全性試験法を構築しました。密閉空間をつくることにより、電池から発生したガスの採取及び分析も行う事ができます。

図1 過充電試験前後の観察例

3

図2 安全性試験装置（釘刺し）

2023年度 新評価装置・新サービス特集号

Evaluation of Carbon Dioxide for Absorption and Desorption Efficiency on Material

材料のCO2吸脱着性能の評価試験

炭素を含むガスを供給して反応後の二酸ス成分を用いた高温反応試験に対応い化炭素の濃度をオンタイムで測定するこたしますのでお気軽にご相談ください。とで吸脱着量を評価する技術を開発しま▶なぜいまこれが？

▶お問い合せ先した（図1）。ガス分析の方法として、分近年、世界的に二酸化炭素排出量の析間隔が短い四重極質量分析計（Q-MS）

削減が課題とされ、排出される二酸化や、目的の成分に合わせて各種ガスクロ炭素の分離、回収および有効利用方法マトグラフなどを組みなどの技術が注目されております。二合わせて対応いたしま

酸化炭素の分離・回収プロセスの開発にす。また、
TG-DTA（TG:は、材料が吸収する二酸化炭素の量を熱重量分析、DTA：示

定量的に評価できる試験方法が必要と差熱分析）を用いて温度なります。

やガス組成が与える影▶これがポイント！

響を重量変化から推測

温度が二酸化炭素の吸脱着量に与え滝口 翔

k-takiguchi@jfe-tec.co.jp

管状炉

ガス制御装置

四重極質量分析計することも可能です。

る影響を評価するため、縦型管状炉を用二酸化炭素を用いた

いて材料の温度を制御します。二酸化試験に限らず様々なガ

2023年度 新評価装置・新サービス特集号

計測・プロセスソリューション本部 設備プロセス技術センター

図1 試験装置概観

Analysis Techniques of Vibration for Electric Motor

電動機（モータ）の振動解析技術

では低減できていることがわかります。 ▶お問い合せ先〜モータにおける空隙磁束の直接計測と振動評価〜

図3に周方向の磁束密度波形（図中a）およ▶なぜいまこれが？

中田 崇寛

び磁束密度の周波数成分（図中b）を示します。Type-BではType-Aに比べて、急激自動車、産業機器等様々な分野で使用

営業本部 プロジェクト営業部

な磁束密度変化が緩和できており、主にされている永久磁石同期モータ（PMSM） 周波数250Hzおよび350Hzが低減できてでは、集中巻きと分布巻きの2種類の巻きいることがわかります。空隙磁束密度の線構造に大きく分類されます。集中巻き

高次成分はトルクリプルや半径方向電磁は分布巻きと比べてコイルエンドが薄い加振力に影響すると考えられ、特に5次、ため、軸方向に小型化することが可能で7次のような（6n±1）次成分により、6n次

t-nakada@jfe-tec.co.jp（1）山﨑克己, 大岩弘明, 宇都宮健人：埋込磁石同期電動機における時間・空間高調波磁界によるトルクリプル発生メカ
ニズムに基づく回転子形状最適化, 電気学会研究会資料, RM-20-44, pp. 19-24（2020）（2）綿引正倫, 赤津 観：表面磁石型永久磁石同期モータにおける永久磁石形状とステータコア形状変更時のコギング
トルク波形の分解, 2021年電気学会産業応用部門大会,
3-30, ppIII-241244（2021）

すが、空隙に発生する高調波磁束が多く、 のトルク高調波を発生させることが知らトルクリプルや半径方向電磁加振力によるれています（1-2）。以上の結果から、300Hz振動・騒音が問題となる場合があります。

で見られた振動加速度の抑制は、磁束密▶これがポイント！

度の5次、7次高調波成分の低減による効

今回、独自に開発したフィルム型探リ果と考えられます。フィルム型探リコイル

コイル（径方向Rおよび周方向θ 磁束をはモータによってカスタマイズ製作可能検出する構造）を用いることにより、モーですので、お気軽にご相談ください。

図2 振動加速度の周波数成分（内挿図：供試モータ形状）

タ駆動中における空隙磁束、特に従来計測が困難だった周方向磁束と振動の関係性を調査しました。供試モータを図1に示

Film-likesearchcoils

すモータ試験システムに取り付け、回転数1000rpm、平均トルク1.5Nmで回転させ、そのときのモータケース外周部の振動およびティース鍔部近傍の磁束密度を測定しました。図2にモータ接線方向における振動加速度の周波数成分を示します。
Type-A（空隙長一定）では周波数300Hzの振動が大きく、Type-B（空隙長変化）

Film-like search coils

図1 測定システム

図3 周方向の（a）磁束密度波形、（b）磁束密度の周波数成分◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください

発行人／蛭田 敏樹
JFE-TEC News 〈 2 0 2 4 〉 発行所／JFEテクノリサーチ株式会社営業企画部

No.78

2024年1月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町一丁目6番1号
0120-643-777

大手町ビル4階

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erved.
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