July 2015

JFEテクノリサーチ株式会社

No.44

ヨーク20

励磁コイル

A（分割無）
B（分割有）

16Wt (W/kg)

Bm = 0.01 T

試料

1284

左矢視0

図10装置外観写真

500

1000

1500

2000

2500

f (Hz)

鉄損の周波数依存性
2020A（分割無）B（分割有）

試料：Nd-Fe-B焼結磁石（Niメッキ）
着磁：熱消磁済

16A（分割無）B（分割有）

16128
4B（分割有）
10 mm

10 mm

減少

Bm = 0.01 T

We (W/kg)

20 mm

Wh (W/kg)

Bm = 0.01 T
A（分割無）

1284000500

1000

1500

2000

2500

0500

1000

f (Hz)

ヒステリシス損の周波数依存性

図215002000

2500

f (Hz)

渦電流損の周波数依存性

Nd-Fe-B系焼結磁石の磁気損失測定結果

磁気特性の評価技術（5）永久磁石の渦電流損評価
Measurement of Eddy Current Loss of Permanent Magnet
はじめに束密度における損失を電力計によっ可能となり、モータの高効率・小型化が永久磁石を組み込んだ回転機は自動て測定します。その際、測定される実現できます。

車・家電・産業用など様々な分野に使用

損失には磁石の渦電流損の他に、磁おわりにされています。近年これらの回転機に

石 の ヒ ス テ リ シ ス 損、C型 コ ア 材 の当社は永久磁石材料における評価技

多く使用されている希土類系焼結磁石

鉄 損 等 が 含 ま れ ま す。 そ こ で、 コ術で、材料の基礎的な特性から実部品はフェライト磁石に比べて電気抵抗がア材料に極薄電磁鋼板を使用するでの磁気特性評価、さらにナノ領域に低いため、磁石に発生する磁束の変動ことに よっ てC型 コ ア 材 の 鉄 損 の 影

おける物理解析・分析技術にいたるまにより渦電流が生じやすくなります。

響を極力少なくする構造にしています。

で幅広くご要望にお応えします。是非その結果、渦電流によるジュール熱（渦図2に 永 久 磁 石 を2分 割 し た 前 後 のお気軽にご相談下さい。

電流損）が増加し、磁気特性が劣化（熱鉄損およびヒステリシス損とそれ減磁）する可能性が高くなります。そのらから算出される渦電流損を示します。

ため回転機を設計する際には、永久磁ヒステリシス損は分割前後でほとんど石の渦電流損失を事前に把握しておく変化しませんが、渦電流損は分割することが必要になります。

ことにより損失が減少することがわか永久磁石の渦電流損評価技術ります。

永久磁石の渦電流損評価では、図1

当社の技術を用いることによって、に 示 すC型 コア の 磁 極 間 に 永 久 磁 石

今まで把握することが困難だった永久を挟み込み、任意の周波数および磁磁石の交流磁気損失を評価することがお問合せ先：ソリューション本部（西日本）磁性材料評価センター

中田 崇寛
t-nakada@jfe-tec.co.jp

A new TEM analysis for Solid Electrolyte Interface

リチウムイオン二次電池の分析・評価技術（1）～ SEI構造のTEMによる新しい解析技術～
ソリューション本部（千葉）電池・材料解析評価センター

木村 祐美子yu-kimura@jfe-tec.co.jp

放電することによりSEIを形成させましことを確認しました。

た。この方法ではSEI形成後に薄片化

このように最先端の分析技術を用い加工を行わないため、SEIの損傷・消失て、電池開発における様々なご要望にの心配がありません。また、SEI形成前お応えいたします。お気軽にご相談くと形成後で同じ場所を観察できるため、 ださい。
SEI形成前後の比較が可能になります。

Si負極

観察・分析例
Siを 用 い た 負 極 の 充 電 後（ 写 真1）

はじめにSEI（Solid Electrolyte Interface）は、初の 観 察 例 を 示 し ま す。Si負 極 上 に期充電過程において、電解液や添加物のSEIと み ら れ る 層 が 不 均 一 に 成 長分解によって負極上に形成されるLi化合

し て お り、 厚 み は 約500 nmで し た。

area1

SEI物です。負極と電解液の界面において、 SEIの 組 成 は、EELS（Electron Energy
Liイオンの進入脱離を容易にする一方で、 Loss Spectroscopy）（図1）や電子回折図
容量低下の原因ともなりうるため、SEIの形（写真2）の解析結果から、Li2Oである500nm

組成や結晶性を調べることは、電池性能

写真1 充電後のSi負極のTEM像を向上させる上で非常に重要です。
当社では、TEM（Transmission ElectronMicroscope）を用いたSEIの解析技術として、新しい方法を提案しています。従来は、充放電後の電極をTEM観察用薄片に加工していたため、その加工中にSEIの損傷・消失が起こるという問題がありました。
そこで、充放電前の電極の一部を特殊な方法によって薄片に加工し、充放電可能なTEM観察試料としてこれを充(220)

INTENSITY(arb.units)

SEI の解析手法

(311)

(111)
Li2O標準試料

(400)
area1

408060ENERGY LOSS (eV)100

area1(331)

図1 SEIのEELSプロファイル

写真2 SEIの電子回折図形

area1 の Li-K EELS プ ロ フ ァ イ ル は Li2O標準物質と類似している。

area1 の電子回折図形から得られる面間隔は Li2O と一致している。

High-speed Shearing and Peeling Test of the Resin Material Joint

樹脂・複合材料評価センター（5） 約10000mm/sまでの高速引張試験が行～接着継手の高速せん断・剥離試験～
ソリューション本部(千葉) 材料評価部

三浦 和哉

ka-miura@jfe-tec.co.jp

当社では、金属、樹脂材料などの種々れ、引張速度の増加に伴い、剥離強度が増加する状況が確認できます。

なえるようにしました。
この試験機を用いることにより、接この試験例では剥離するまでの変位着継手のせん断、垂直剥離、あるいはをストローク変位で計測しましたが、その中間の破壊モードでの評価が可能

破壊変位が1mm以下で高精度の計測が必要な場合は、超高速度カメラによるとなります。
対象材料としては、樹脂、繊維強化変位解析、あるいはひずみゲージによひずみ速度10-3 ～ 103/sの範囲での高速樹脂、金属、あるいはガラス等の各種る変位計測により、正確な破壊変位を引張試験を行なっています。

材料の継手であり、試験温度は-196℃計測することが可能です。

材料を対象に、主に定型試験片による今回、油圧サーボ式引張試験機（容是非お気軽にご相談ください。

～ 400℃の範囲で変化させることができ量：350kN、最大引張速度：10000mm/s） ます。
図１に自動車を用いた、定型試験片だけでなく実部に用いられるボ評価について紹介いたします。

ディーシーラー

従来、油圧サーボ式引張試験機は、 で接合した継手の、 垂 直 剥 離高速引張専用機ではなかったため、引張速度が約1000mm/sを超えると、応力試 験 方 法と試波が試験機系内で反射して応力振動が験結果を示しま発生してしまい、正確なデータが得らす。引張速度がれないという問題がありました。

10 ～ 9200mm/s

そこで当社では、応力振 動を低減の範囲で応力振できる独自の機構を開発し、応力振動の無い良好動を発 生させることなく、引張 速度なデータが得ら

引張速度：9200mm/s

850mm/s

応力(MPa）

品あるいはそれに近い部材の動的強度

鋼板

シーラー

10mm/s
鋼板変形防止用ブロック

ストローク変位(mm)

図1 ボディーシーラーの高速引張剥離試験結果

2

ピン留め
チャッキング

Durable Evaluation of Photovoltaic Panels

耐候性評価センター（3） （DH試験）を2000時間、3000時間実施し古島、銚子）、サーマルサイクル試験（IECた結果を図1に示します。最大出力Pmax

61215: 温度-40℃⇔温度85℃、50サイクの低下と、Electroluminescence（EL）特ル）、結露凍結試験（温度85℃、湿度85％

性測定によって劣化部分（暗部）の拡大がRH⇔温度-40℃、10サイクル）、PID試験確認されました。

（チャンバー法：温度85℃、湿度85％ RH、～太陽電池の耐久性評価～
ソリューション本部（千葉）耐候性評価センター

西山 直樹

n-nishiyama@jfe-tec.co.jp

印加電圧-1000VDC、96時間）、風圧試

また、当センターには国内最大級の塩
平成24年7月に導入された再生エネル

害試験用超大型サイクル腐食試験機を験（JIS C 8917）、風洞試験（JIS C 8955）、

ギー固定価格買い取り制度によって、太陽光2台設置しており、2×1.5×1.5m、300kg

レーザー検査、赤外線カメラ検査（ロッ発電システムの設置が急激に増加しました。

までの大型太陽電池パネルや大型重量

クインサーモグラフィー）、
断面SEM観察、その一方で、設置した太陽電池パネル物のサイクル腐食試験（IEC 61701 -Ed.2、 SEM-EDX分析、FT-IR分析など多くの太に不具合が発生し、設置後5年以内に交JIS H 8502-8.1など）が可能です。
（写真1）

陽電池パネル評価メニューをとり揃えて換した太陽電池パネルが各太陽電池パ

当社ではさらに、I-V特性測定、EL特おります。太陽電池パネルの特性調査をネルメーカー別に0.3% ～ 4.4%あったと性測定、紫外線劣化試験、暴露試験（宮お考えの際はお気軽にご相談下さい。

いう報告があり、太陽電池パネルの耐久性を評価することが求められています。
このようなニーズに対応するため、当特性の評価、劣化部の内部調査などを可能としました。
太陽電池の劣化促進試験として、温度85 ℃、 湿 度85 ％ RHの 高 温、 高 湿
環 境 下で 試 験 するダンプヒート試 験

初期

太陽電池パネル

試験後

Pmax：2.06W

Pmax：1.93W

Pmax：2.08W

Pmax：1.46W

太陽電池パネル1
DH試験
2000h

劣化部分

社の耐候性評価センターでは太陽電池パネルの耐久性を評価する各種試験、促進試験

太陽電池パネル2DH試験
3000h

図1 DH試験による最大出力Pmaxの低下とEL特性測定によって明らかになった劣化部分の拡大

写真1 超大型サイクル腐食試験機による大型太陽電池パネルの塩害試験

Strength Evaluation Examination of the Port Facilities

港湾構造物の強度評価試験

交番載荷により地震動を模擬した水平力した試験の他、構造試験に関するさまざソリューション本部(川崎) 構造性能部を作用させ、損傷した桟橋上部工に上載まなご要望に対応いたします。是非お気荷重を模擬した鉛直荷重を作用させる方軽にご相談ください。

笹目 康徳

sasame@jfe-tec.co.jp
はじめに1995年の兵庫県南部地震では、港湾法で、損傷後の残存耐力を評価しました。
（2）鋼管杭の補修効果確認試験
地震動により損傷を受けた鋼管杭の補構造物である鋼管杭式桟橋が国内初の修効果確認試験を紹介します。試験手順

大規模被害を受けました。その後、2011を図3に示します。①中空の鋼管杭に設

年の東日本大震災により港湾施設の耐震計軸力として想定した上載荷重を与え続強度の重要性が再認識されました。港湾

けます。②水平地震力により鋼管杭を損施設は、被災後における緊急物資の輸傷させます。③損傷時の軸力および水平送や被災地への人員派遣の拠点として力を保持した状態で、鋼管杭内部にコン重要な役割を担うため、損傷後の供用のクリート充填補修を施し、硬化を待ちま可否もしくは限定的な利用判断を行う必す。コンクリート硬化後の載荷試験にお要があります。このような損傷を受けたいて、④水平地震力の増加、もしくは⑤構造物の残存耐力評価や有効な補修方上載荷重増加による最大耐力を確認しま法を確認する試験として、当社が実施しした。結果として、初期の損傷状態と補た2件の試験事例を紹介します。

修コンクリートの充填による補修効果の（1）鋼管杭式桟橋の残存耐力評価試験

有効性が確認できました。当社では紹介

図1 鋼管杭式桟橋
上載荷重

水平地震力仮想固定点

図2 鋼管杭式桟橋の残存耐力評価試験

地震動を受け損傷した桟橋の残存耐力を確認するため、実際の桟橋を対象とし
図1に鋼管杭式桟橋を、図2に試験事例を

②

③初期損傷

損傷状態保持

地震力

⑤上載荷重

地震力

補修示します。製作した試験体は、法面に対し④ｺﾝｸﾘｰﾄ充填ＯＲて鋼管杭1列分を仮想固定点としてモデル

荷重－変位 関係図
水平地震力て行った残存耐力評価試験を紹介します。

①
設計軸力

上載荷重

補修効果

④

②③水平変位化（縮尺1/4）しました。載荷試験は、正負

図3 鋼管杭の補修効果確認試験

3

Determination of Hydrogen Content in Arc Weld Metal by Hot Extraction Method

鋼溶接部の拡散性水素試験（ISO 3690高温抽出法）
ソリューション本部（千葉）鋼材溶接部

阪口 修一

sakaguchi@jfe-tec.co.jpで72時間保持して水素を放出させ、ガスこの分析装置では、水素の放出特性クロ分析する手法が規定されています。こ調査（図1）
や800℃までの昇温測定も可能の方法では試験片の溶接を行ってから結です。また、従来測定ができなかった大果が判明するまで3日以上が必要でした。

型サイズの試料（12×25×80mm）を用い一方近年、国際規格ISO 3690:2012でた測定ができます。さらに溶接金属以外

400℃までの高温抽出による迅速測定でも、0.05ppm ～数100ppmの高 濃 度の鋼材の溶接部は、水素によって低温割方法が規格化され、この方法を用いる

水素昇温測定に対応できますので、水素れが引き起こされることが知られていまと、水素を高温で放出させながら測定を測定に関する課題がございましたら、おす。アーク溶接時に雰囲気などから溶接行うことで、1時間程度で結果を得るこ

気軽にご相談下さい。

部に侵入した水素は、鋼中を拡散移動すとができます。当450る拡散性水素と、介在物等にトラップさ社 で は、 新 た にれて比較的高温まで放出されない非拡散導 入した 分 析 装350性水素とに分けられます。このうち拡散置「G4 PHOENIX

300Counts」
性水素が割れに影響することが知られて （ 独Bruker社 製 ）250200います。溶接における拡散性水素量は、 （ 写 真1） に より、150

常温で放出される水素量として定義され、 ISO規 格に対 応し1000

JIS Z 3118「鋼溶接部の水素量測定方法」 た迅速法による分では、捕集容器に試験片を格納し、45℃

400℃×2hr
水素量：4.40ml/100g

40020

写真1 G4 Phoenix（Bruker社製）

析が可能です。

4060
経過時間(min)

80100120

図1 水素放出曲線の一例

Visualization of Impact Behaviors by Computer Simulation

構造体の衝突解析事例

図1は、物体が衝撃吸収材に衝突した

様々な電子デバイスが普及しており、本解～シミュレーションにより衝突を可視化する～解析事例です。衝突した時の物体や衝析はスマートフォンのみならず、タブレット撃吸収材の変形挙動がわかります。自やパソコンの落下にも適用できます。

ソリューション本部（川崎）CAEセンター

川西 昭

a-kawanishi@jfe-tec.co.jp

物体の変形には、ゆっくり時間をか動車などに使用される衝突吸収材や安当社ではこの他にも、多くの構造体全マットにも、本解析は応用できます。の衝突解析の実績があり、幅広い解析

図2は、ある高さから落下したスマートのご提案が可能です。お気軽にご相談

フォンの変形を解析した事例です。近年、 下さい。

けて力の釣り合いを保ちながら変形す構造体
衝撃吸収材る現象がある一方、衝突のように極め応力値て短い時間で衝撃荷重が物体に作用す大る現象もあります。衝突のような一瞬の出来事であっても、CAEにより再現可能で、物体が受ける衝撃や変形の様子を解明することができます。本稿では、

小応力値

動的陽解法を適用した衝突解析事例を

小大

図1 構造体と衝撃吸収材の衝突解析（応力値）

ご紹介いたします。

図2 スマートフォンの落下衝撃解析（応力値）

お問い合わせ先【営業本部】【営業総括部】
TEL:03-5821-6811 FAX:03-5821-6855【名古屋営業所】
TEL:052-561-8630 FAX:052-561-8650【九州営業所】
TEL:092-263-1461 FAX:092-263-1462【東京営業所】
TEL:03-5821-6811 FAX:03-5821-6855【大阪営業所】
TEL:06-6534-7631 FAX:06-6534-7639【土壌環境部】

TEL:044-322-6200 FAX:044-322-6528

神戸支所

TEL:078-304-5722 FAX:078-304-5723

宇都宮支所 TEL:028-613-1077 FAX:028-613-1078

倉敷支所

TEL:086-447-4621 FAX:086-447-4618

東北支所

福山支所

TEL:084-945-4137 FAX:084-945-3989

川崎支所

TEL:022-211-8280 FAX:022-211-8281

詳しくは、当社ホームページで◆このパンフレットの送付中止、宛名変更は営業グループ
TEL:044-322-6537 FAX:044-322-6528
大阪グループTEL:06-6534-7637 FAX:06-6534-7639

http: // www.jf e - te c.co.jp

jfetecsalesmarketing@jfe-tec.co.jp へご連絡ください

茂
JFE-TEC News 〈 2 0 1 5 〉 発行人／高野発行所／JFEテクノリサーチ株式会社 営業総括部

No.44 2015年7月発行〒111-0051

東京都台東区蔵前2－17－4（JFE蔵前ビル3F）

Tel: 03 - 5821 - 6811

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