ISSN0913-0020

The Japan Research and Development Center for Metals

一般財団法人

金属系材料研究開発センター

2017.8No.370

TODAY
料加工の未来を切り開く「スマートプロセス研究センター」からなる研究所として、それぞれの役割を明確にしました。
それによって、2009 年に文部科学省から認定された「接合科学共同利用・共同研究拠点」としての強みを最大限に活かし、国内外の大学・中立研究機関と質の高い共同研究、および拠点間連携研究を推進するとともに、「地域に生き世界に伸びる」を旗幟とした産学共創研究を展開します。
国際社会で活躍できる人材育成も喫緊の課題です。本研究所は国際溶接学会 (International Institute of Welding, IIW) から認定された、IWE(International Welding Engineer) 資格を取得できる国内で唯一の正規教育訓練機関 (Approved TrainingBody, ATB) です。その特徴を生かしたグローバル人材育成と、ものづくり世界戦略に沿った広域アジア事業（文部科学省特別経費による「広域アジアものづくり技術・人材高度化拠点形成事業」）の推進により ASEAN 諸国等のネットワーク強化を図っていきます。
接合科学研究所は、2022 年に創立 50 周年を迎えます。下図に、本研究所の活動展開図を示します。本研究所は、共同利用・共同研究拠点等の機能を最大限に活用して、溶接・接合研究者コミュニティに開かれた世界屈指の研究拠点としての役割を果たしつつ、高度に洗練された「学問知」と国際社会に通じる「技術知」を兼ね備えたグローバル人材を輩出し、接合科学の持続的発展を目指します。所員一同、切磋琢磨を重ね、より一層研究教育に励む所存です。皆様のご支援・ご鞭撻を賜りますよう、宜しくお願い申し上げます。

接合科学研究所− その使命と役割
国立大学法人 大阪大学
接合科学研究所所長

南二三吉

平成 29 年 4 月 1 日付けで大阪大学接合科学研究所の第 14代所長に就任いたしました南二三吉です。その重責を両肩で感じていますが、研究所の設立理念を高く掲げ、皆様のご期待に応えるべく全身全霊を傾けて任務を全うする所存です。
どうぞ宜しくお願い致します。
接合科学研究所は、「ものづくり」に欠かせぬ溶接・接合技術を科学的視点から捉え、溶接・接合のプロセス、メカニズム、デザイン・評価を担う 3 基盤研究部門と、材料加工の先進プロセス技術を開発する附属研究センターから成る、我が国で唯一、世界でも屈指の溶接・接合科学に関する総合研究所です。
本研究所の原点は、我が国溶接界の強い要望に応えた日本学術会議の勧告に基づいて 1969 年に設置された大阪大学工学部附属「溶接工学研究施設」で、1972 年に本学の独立した部局として「溶接工学研究所」に昇格しました。
「溶接工学研究所」
は、溶接工学分野の総合研究を目的とする工学系で我が国初の全国共同利用研究所です。その後、ものづくり産業における構造改革とグローバル化の大きな潮流の中で、溶接・接合技術の高度化・多様化に応えるべく、1996年に「接合科学研究所」に改組・改称し、2009 年には文部科学省から「接合科学共同利用・共同研究拠点」として認定され、そのミッションはさらに大きくなっています。このように、本研究所は1972 年に設立されて以来、「溶接」から「接合」へと変革・転換を遂げながら成長・発展し、溶接・接合分野における我が国唯一、世界屈指の総合研究所として認知されるに至りました。
2016 年度から第 3 期中期目標・中期計画が始まり、各国立大学は、強み・特色を最大限に生かし、自ら改善・発展する仕組みを構築することが求められています。各部局にも、「部局の強み・特色を生かす基本理念」の策定が求められており、接合科学研究所では、溶接・接合研究のメッカとしての求心力に磨きをかけるべく、
2016 年 4 月 1 日に改組を行い、溶接・接合を科学的視点から捉えた基盤研究を担う「接合プロセス研究部門」、「接合機構研究部門」、「接合評価研究部門」の 3 研究部門と、ナノ・メゾの視点で材1

JRCM REPORTIntermag2017 国際会議に参加して高効率モーター用磁性材料技術研究組合主席研究員 谷川 茂穂

1. はじめに
平成 24 年度から 10 年間の予定でスタートした新エネルギー・産業技術総合開発機構委託業務「次世代高効率モーター用磁性材料技術開発」
プロジェクト（以下 "MagHEM"）は、
平 成 28 年 度 で 前 半 5 年 間 が 終 了し、平成 29 年度から後半 5 年間の第 2 期に入っている。第 1 期 5 年間
JRCM 内に設置された技術調査セン
ターでは、①永久磁石材料、②軟磁性材料、③モータ 3 分野の特許調査・技術調査活動を実施した。プロジェ
クト第 2 期は新磁石材料開発に絞って進めることになり、技術調査セン
ターを霞が関分室に改称した。
本年 4 月にダブリン（アイルランド）にて開催された、磁性および応用 に 関 す る 国 際 会 議 Intermag2017に参加し磁石材料を中心とする技術調査を行ったので、その概要を報告する。

図 2-1 コンベンションセンター

2. 会議の概要
ダブリン市はアイルランド東部に位置する、アイルランド最大の都市で人口約 55 万人、政治、経済、文化の中心地である。市内には、煉瓦造りのアパートや事務所が点在する一方で、現在街の至る所で再開発事業が進められている。ダブリンはギネ
スビール発祥の地で知られているが、近郊のリークスリップにはインテルの先端半導体工場などがある。会場となった、コンベンションセンター（図2-1）は、空港からバスで約 30 分のリフィー川の河口沿いの市の中心部に位置する。Intermag2017 は、151のセッションからなり、参加者は約1,500 名強で、その国籍は 50 ヶ国以上にのぼる。発表論文は、オーラル
500 件 超、 ポ ス タ ー 1,000 件 弱 で、オーラル約 8 セッション、ポスター
約 9 セ ッ シ ョ ン の プ レ ゼ ン が、 ほぼ同時並行で進められ、調査対象を厳選して情報を収集した。以下磁石材料、軟磁性材料
およびモータ他応用分野の概要につき記載する。

図 2-2 リフィー川

3. 磁石材料
硬磁性および磁石材料のオーラル
セッションは、以下の 5 テーマについて開催された。

(1) L10 Magnets & Related Structure(2) Rare Earth Permanent Magnets(3) Theory of Hystersis & Coercivity(4) Ce-Substitution, Recycling &Novel Permanent Magnets(5) Additive Manufacturing & 3D
Printing of Magnets
発表論文の地域別の比率を図 3-1に示す。昨年 8 月ドイツで希土類永久磁石関連の大きな国際会議が開催されたことや、日本の大学や研究機関が年度始めにあたることなどより、日本や米国からの参加者は例年より少ない印象を受けた。図 3-2 に、材料および技術分野別の分類を示す。
理論計算 / 解析分野は、日本、フランス、ドイツなどが主導的な研究を実施している。磁性材料分野全般で量、質ともに日本の研究機関の層が厚いのは心強い。
オーラル
ポスター

その他
中国
日本
米国
欧州
010 20 30 40 50
論文件数

図 3-1 論文の地域別件数（筆頭講演者で分類）
その他
ﾘｻｲｸﾙ
HDDRﾌﾟﾛｾｽ
３Dﾌﾟﾘﾝﾃｲﾝｸﾞ
交換ｽﾌﾟﾘﾝｸﾞ
その他REﾌﾘｰ

図 2-3 会場エントランス

Mn基図 2-4 ポスター発表会場

Fe-Ni系
ThMn12型
Sm基
超急冷・塑性加工
Ce基、Ce置換
NdFeB系焼結理論計算/解析
0510

論文件数

図 2-5 煉瓦造りの建造物
JRCM NEWS No.370

図 2-6 トリニティーカレッジダブリン 図 2-7 アイルランド聖教会( エリザベスⅠ世設立のアイルランド最古の大学 )2

図 3-2 テーマ別論文件数15

理 論 計 算 / 解 析、Ce 基 お よ び Ce( スペイン ) &Delaware 大
置換材料、NdFeB 系焼結磁石などを ・講演番号 07
テーマとした論文が多い。ThMn12 型 Sm1-xCexFe9Co2Ti の磁気異方性：化合物や L10 型 FeNi 化合物に関連す DCMat. 他スペインの研究グループ
る発表が海外においても増加する傾 &Delaware 大向にある。
Ce 基および Ce 置換磁石は、中国、米国などで関心が強い。リサイクル技術は、英国バーミンガム大を中心として欧州で具体的な取り組みが進んでいる。欧米では、3D プリンテイングプロセスの磁石材料への応用が注目されており、今回シンポジウムテーマとしても取り上げられた。欧州および米国から、各 2 件の講演がなされた。オークリッジの研究所に設置されている BAAM（Big Area AdditivelyManufacturing） シ ス テ ム は、 か なり洗練された設備であるように推察される。ただし個人的な見解として、
図 3-4 Sm(Fe1-xCox)12 薄膜の3D プリンテイングシステムを磁石構造解析例製造に適用する工業的メリットには疑問がある。磁性材料分野であれば、むしろ軟磁性コア材料等へ適用する方が本プロセスの特徴をより活かせるのではないかと考える。

図 3-5 REFe12-xMxNy 相の生成エネルギーと飽和磁化の Ti 量との関係

硬磁性 Fe-Ni 化合物に関連する主な講演は以下の 6 件である。
図 3-3 BAAM による希土類ボンド磁石
・講演番号 AG01
次世代磁石材料（ThMn12 型化合物・ Tetragonality & Magnetism in
Fe-Ni 化合物・Mn 基・Fe 基など）と equiatomic FeNi：Northeastern 大学
して期待されている材料に関連する ・講演番号 AG02
発表には、大きな進展は見られなかっ Towards realization of bulk L10た。ThMn12 型化合物に関連する主な FeNi：INN.NCSR( ギリシャ）
講演は以下である。
・講演番号 AG03
・講演番号 CG03
Current assistant synthesis：
Sm-Fe-Ti 系硬磁性薄膜：
acceleration formation of low
CNRS ネール研究所（仏）他
temperature phases for permanent
・講演番号 CG04
magnets production：TU Darmstadt
Sm(Fe1-xCox)12 薄膜化合物の磁性：・講演番号 AG04 薄膜プロセス
NIMS（日）非窒化物で、高磁気特性 Fabrication & characterization of発現の可能性を示唆する研究である。 L10FeNi films using a combinatorial
・講演番号 DF03
sputtering：INN.NCSR( ギリシャ）
窒化物 REFe12-xMxNy 相の生成エネル ・講演番号 AG05 急冷薄帯
Magnetic properties of L10 FeNi
ギーの考察：Upssal 大（Sweden）
・講演番号 HQ06
phase developed through annealing
バルク Sm-Fe12-xMox 磁石：DCMat.
of an amorphous alloy：IMS 東北大・講演番号 EG05 シュミレーション
Coercivity improvement throughnano-structuring of rare-earth free
L10 FeNi magnet：Danube 大 ( オーストリア）& INN.NCSR( ギリシャ）
Ce 基、Ce(La) 置換磁石材料に関連する講演も多数発表されているが、大きく分類すると、主相の Nd(Pr) の一部を Ce で置換し軽希土類元素の有効活用と低コスト化を目的とする研究アプローチと Ce や La を粒界相に偏析させることより主相の磁気特性の低下を最小限に抑制するという二つの研究アプローチがある。これらの研究に関連する S 級特許が日本の複数のメーカから出願されている。

図 3-6 Ce 置換塑性加工磁石（講演番号 FG01）

永 久 磁 石 材 料 は、Nd-Fe-B 系 焼 結磁石や Nd-Fe-B 系熱間塑性加工磁石に お い て、 粒 界 改 質 技 術、Ga 添 加磁石、重希土類フリーのナノ結晶磁石などが既に実用化されており、これら既存の高性能磁石に代わる新磁石材料開発におけるハードルは、ますます高くなっているといえるが、ThMn12 型や正方晶 Fe-Ni 化合物の実用化研究の今後の更なる進展に期待し、注目してゆきたい。
4. 軟磁性材料およびモータ
軟磁性材料に関しては、オーラル
ポスター合わせて 4 セッションが設けられていたが、材料自体の研究開発は低調と言わざるを得ない。セッションテーマはアモルファスおよびナノ結晶合金・トランスおよびインダクター・結晶質軟磁性材料などである。図 4-1 に軟磁性材料の分野毎
JRCM NEWS No.370

3の論文件数を示す。従来同様薄膜材 たリニアモータ：Karlsruhe 工科大 ( 独 )料に関する論文が最も多い。
巻き構造の磁心をカットして U 型の
図 4-2 に、モータ関連の国別論文 コアを制作、アモルファス材の難加件数を示す。（オーラル発表のみの集 工性を回避した。
（図 4-3 参照）
計）中国からの発表が圧倒的に多く、 ・講演番号 ER11
次いで英国、日本からの発表が多い。 ナノ結晶材料（ファインメット）をモータ関連の講演は、永久磁石材 ステータコアに用いた永久磁石同期料セッションの合間に一部の講演を モータ：豊田工大聴講したため、技術トレンドの全体ナノ結晶材料（ファインメット）像を把握することはできていない。
をステータコアに用いたモータの試IPM や定数可変モータ、新構造モー 作および性能評価を行った。
タなどの講演が増加しているという材料素材に形状的制約（薄帯幅）印象を受けた。中国からの講演は、 あるため、ステータは 4 分割した構FEM 解析によるものが比較的多い。 造としている。無方向性電磁鋼板に、アモルファスやナノ結晶材料、圧粉 比較し、顕著な鉄損低減効果を確認
磁心などを用いたモータの発表は、 した。（図 4-4 参照）
件数は少ないが、日本の研究機関を ・講演番号 DG07中心に、いくつか挑戦的な研究発表 超薄板電磁鋼板を用いた、高速・高がみられた。
効率モータ：大分大・講演番号 EH05
極 薄 無 方 向 性 電 磁 鋼 板（ 板 厚 50
アモルファストロイダルコアを用い μｍ）のベクトル磁気特性の評価およびそれを用いたモータの試作性能解析評価を行った。コアの歪取熱処理な薄膜材料
どのプロセスも付加し、500Hz 以上
ﾅ ﾉ粒子
粉末の高周波帯域で顕著な鉄損効果を確認した。アモルファスや Fe-6.5Si 材料に比較し高飽和磁束密度という特長がある。
（図 4-5 参照）
今後アモルファスやナノ結晶材料、圧粉磁心などの材料を上手に使いこなす技術（コア製造技術を含めて）の進展により、より特色あるモータの実用化が期待される。

図 4-4 FM コアの鉄損特性

ﾅ ﾉﾜｲﾔ ｰｱ ﾓ ﾙ ﾌｧｽﾅ ﾉ結晶材料
電磁鋼板
0件数

510

図 4-1 軟磁性材料の論文件数
他
ｱ ｼ ﾞｱ欧州
韓国
ﾏ ﾚ-ｼ ｱインド
ﾌﾞﾗｼ ﾞﾙ
トルコ
蘭
日本
香港
中国
米国
独
英国
0102030件数
図 4-2 地域別モータ論文件数

図 4-3 アモルファスコアを用いたリニアモータ

The Japan Research and Development Center for Metals

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JRCM NEWS ／第 370 号

図 4-5 超薄板電磁鋼板によるステータ

2017 年 8 月 1 日
小紫 正樹
一般財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

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