JFEテクノリサーチ株式会社

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

自動車本体駆動ユニットモータユニット取外カバー取外（ギヤユニット）

駆動ユニット取外

モータ分解（ステータ、ロータ）

無方向性電磁鋼板

形状測定（CAD データ化）

モータ材料の磁気測定

図1

実機モータ電圧計測

電磁界・モータ解析

電動車のリバースエンジニアリング例

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

電動車用モータの評価・解析技術
Evaluation and Analysis Technology for EV Motors▶なぜいまこれが？

加工による磁気特性の変化の影響を把評価、モータ内部では永久磁石も高温握する技術や局所的な磁気特性の可視となるため、磁石の高温下での磁気損ボンニュートラル（炭素中立）や自動化技術を開発して参りました。更にモー失評価も実現しました。

車 ビ ジ ネ ス と し てCASE（Connected、タを構成する永久磁石の基礎物性や実更には、モータ振動解析技術、モー

Autonomous 、Shared&Service、Electric）

装時の磁性評価技術、数値解析によるタの熱解析、巻線の被膜をはじめとす近 年、地 球 温 暖 化 対 策としてカーなどの機運が高まっています。これを受モータ特性評価についても取り組んでる絶縁材料の評価技術なども紹介いた

け、2030年度に向け電動車（EV、HEV、きました。

します。

PHEV、FCV）の比率を高める目標設定▶これがポイント！

が業界各社でなされています。電動車

今回は、最近開発された技術を紹介

当社では、EVモータのみならず種々のモータに関わる分析とソリューションにとっての最重要部品であるモータにいたします。電動車用モータの調達か提案を実施しておりますので、お気軽対して高性能・高効率化への要求がます

ら、モータ試験、解体、分析、CAE等にご相談ください。

ます強くなってきています。

を組み合わせてモータ出力特性の再現

JFEスチール㈱が電磁鋼板製造会社ができるリバースエンジニアリングを構▶お問い合せ先であることから、当社はモータに使用さ築しました（図1）。また無方向性電磁鋼れる無方向性電磁鋼板の高い分析・評価板の一般的なカタログには提示されて技術を保有しています。また応用分野

いない、EVモータの高出力領域で必要髙宮 俊人

として、実際のモータ製造時の種々のとなる高磁束密度・高周波での磁気特性

t-takamiya@jfe-tec.co.jp

7

西日本ソリューション本部 倉敷材料評価センター

Reverse Engineering for EV Motors

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

EVモータのリバースエンジニアリング▶なぜいまこれが？
環境問題への対応からEVなどの電動特性を電磁界解析によって解析します。

田中 進也
西日本ソリューション本部 倉敷材料評価センター 永井 大資表1に示すように、モータ損失（銅損、鉄損）shi-tanaka@jfe-tec.co.jp、d-nagai@jfe-tec.

解析モデルを構築し、モータ駆動時の諸計測・プロセスソリューション本部 CAEセンター

co.jp000を実測とCAEで比較すると、概ね一致す化への関心が高まっています。電動部のる結果が得られました。これは、実測とコアの1つであるモータに対し新たなビジCAEとの比較が直接的に可能であること

ネス模索のためEVモータ部品の調査にを意味しており、モータ諸特性を高いレ需要が増えています。当社ではモータのベルと精度で評価することにつながりま調達・調査のサービスを提供しています。

す。また、電磁界解析では駆動条件とし▶これがポイント！て仮想的に正弦波電モータの性能調査・解体・構造調査の流を適用することで、サービスにおいて当社は他社に比べて図2に示すようなモー材料調査に強みがあります。材料の組▶お問い合せ先それらの情報から図1に示すような数値

タ効率マップを導出す

成、材料の磁気特性などの物性調査、 ることができます。こグレード調査、それらを基にしたモータ

れにより、モータの広の数値解析（CAE）までのワンストップ範な駆動条件に対すソリューションサービスとして提供してる諸特性を予測する

表1

永久磁石

ステータ鉄心
巻線

ロータ
鉄心

シャフト
FEMモデル（1/8 モデル）

図1

モータの数値解析モデル

実測と電磁界解析による諸特性の比較（a）2,000rpm/72Nm

電流（実効値）（Arms） 銅損（直流）
（W）

鉄損（W）

測定値

131.79509.27320.39

計算値

131.26498.69

350.02（b）4,250rpm/42Nm
電流（実効値）（Arms） 銅損（直流）
（W）

鉄損（W）

測定値

85.35

214.07613.89

計算値

84.64

207.45740.87

います。例えば、モータ実機を調達し、 ことができ、モータ設ベンチマーク試験によってモータ諸特計の試作コスト低廉性を実測後に解体調査をしていきます。

化などが図れます。

その際、取り出した磁石のEDX分析やモータリバースエン

磁気測定、形状寸法の計測など、お客ジニアリングの詳細を様のご要望に応じて調査することがでご希望でしたら、お気きます。

軽にご相談ください。

電磁界解析による正弦波駆動時のモータ効率マップ

Evaluation Technique of Motor Vibration

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

モータの振動評価技術

図2を一定とした状態で、回転数を500rpmかします。ぜひ、お気軽にご相談ください。

ら3000rpmまで毎秒＋5rpmで増加し、モー▶なぜいまこれが？
モータで動く電動車（EV ／ HEV）は、従来のエンジン車に比べて低振動です
が、従来車では問題とならなかった振動

タケースに取り付けたセンサーで振動加▶お問い合せ先

速度を測定し、FFTアナライザーによりト西日本ソリューション本部 倉敷材料評価センター

矢印で示した斜めの直線上

動パワーステアリング（以下EPS）や、エアで振動加速度が増加してコンのコンプレッサーなどの振動は、従来います。これはモータの回車ではエンジンの振動に埋もれてあまり転数に比例して振動の周波問題となりませんでしたが、EV ／ HEV数が増加していることを表では問題となることがあります。このようし、モータの回転が直接原なことから、モータの振動はこれまで以上因の振動です。また、図中にクローズアップされてきています。の青矢印の周波数範囲でも▶これがポイント！

振動が増加しています。こモータの振動を解析することで、「モーの範囲はモータの回転数にタの回転が直接原因である振動」と「機械は関係なく、モータおよび的構造による共振」を区別して把握するこ試験装置の機械的構造にとができます。その例として、EPSなどに起因する共振周波数を表し用いられる埋め込み型磁石モータ（以下ています。

IPMモータ）の振動を解析した結果についta-nakanishi@jfe-tec.co.jp

その結果を図1に示します。図中に赤が問題となることがあります。例えば、電て紹介します。

中西 匡

ラッキング解析をおこないました。

テストモータタコメータ

写真1

トルクメータ

負荷モータ

モータ試験装置

当社では、モータ効率の評価等もおこなっています

解析したIPMモータは、写真1に示すので、お客様の目的に合わモータ試験装置で駆動しました。トルクせたモータ評価を検討いた

8

図1

モータ振動のトラッキング解析

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

永久磁石の高温磁気損失評価

Evaluation of AC Loss in Permanent Magnets on High Temperature〜高温環境下における磁石の磁気損失測定〜▶なぜいまこれが？
電動車のモータ用の希土類磁石では、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▶お問い合せ先
西日本ソリューション本部 倉敷材料評価センター

髙﨑 亜希

線の積分値を用いて得ることができまa-takazaki@jfe-tec.co.jp

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、磁磁石に発生する磁束の変動により磁気損石の交流損失の変化イメージを示した失が発生し、その磁気損失に伴うジューものです。磁石の磁気損失の実測をごル熱も発生します。磁石の磁気特性は温希望でしたら、お気軽にご相談下さい。

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1）、モータ

1）今西裕・西口慎吾：「電動車両用モータの磁石温度推定技術の開発」，自動車技術会論文集，Vol.45， No.5，（2014）

図1 磁気測定用励磁枠

実機環境に即した高温での磁石の磁気大本評価では図1の磁気測定用励磁枠を用いて行います。試料の磁石は、励磁損失［a.u.］▶これがポイント！

磁束密度 B［a.u.］

損失評価が望まれます。

コイルの中に設置し、磁石の磁束密度B小と印加磁界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〜モータ内部の温度を可視化する〜▶なぜいまこれが？

し、温度解析を実施しました。図2に温度係る情報を数多くご提供できるもの思い

上昇履歴、図3にコイルに生じる銅損や、 ます。モータの開発や改良など、モータコア（ステータやロータ）に生じるジュールの細部に亘る情報を得たいときには、ぜ損失密度を示します。モータ内部の温度ひとも当社のメニューをご活用ください。

は時間とともに上昇し、定常状態の温度地球温暖化抑止にむけ、様々な産業でとなります。温度上昇はコイルやコアでの脱炭素社会への取り組みが行われていまジュール発熱によるもので、可視化するす。自動車分野では電動化に向けた流れことで熱源となる銅損やジュール損失のが加速し、駆動モータの需要が拡大して分布を知ることができます。
回転する永 久両など産業車両においても駆動系にモー磁石の温度を知タを使用する動きとなってきています。

りたい、定常状態の温度を知りたいなど、モータを開問題です。

発する際に押さえモータの耐熱温度を超えると、絶縁ておきたい項目は物や軸受部分の劣化、部品の破損や焼数多くあると思わ損等の問題が発生し、モータの寿命をれます。モータ開計測・プロセスソリューション本部 CAEセンター

川西 昭

a-kawanishi@jfe-tec.co.jp

高ロータ

ステータ

ロータ
ステータ
永久磁石度

今後需要が高くなることが予想されるモータにおいて、熱の問題は必ず生じる▶お問い合せ先温います。また、建設用の重機や農業用車

永久磁石コイル

図1 モデル化したIPMモータ

時刻

図2-b 温度の時刻歴推移
損失密度
高温度
高左右する事象が生じてきます。また、 発 に 当 社CAEを温度上昇に伴い、永久磁石の磁力が低高温度［a.u.］

図3 温度変化に伴う、磁石の交流損失の変化

A Temperature Evaluation of EV Motors by FEM

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

FEMによる電動モータの温度評価

低印加磁界H［a.u.］

図2 交流を印加したときのB-H曲線

ご利用されてはい下し、モータ性能にも影響がでてきます。 かがでしょうか。
モータを開発する上で、熱の問題は考慮しておく課題となっています。
▶これがポイント！
当社では、CAEによるモータの温度予測を実施しています。
図1に示すようなIPMモータをモデル化

当社では、モータに発 生する熱の測定も実 施し低ております。CAE

低との組み合わせ

図2-a 温度履歴コンター図

で、モータ開発に

9

図3

銅損・ジュール損失密度表示

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

Evaluation and Analysis Technology for Insulating Materials for Traction Motor Applications in Electric Vehicles

電動車駆動モータ
絶縁材料の評価・解析技術

湿度（水分）、冷却油との接触などの環

電動車の普及には、走行距離の向上

種分析および評価を実施いたします。

境にさらされ、熱劣化（酸化、分解等）

図2は、絶縁紙／電磁鋼板間の接着力することが予想されます。また、絶縁抵を測定した結果です。独自に考案した抗の低下や電界と温度との相乗作用に治具を用いて、接着力の測定ができるが、重要です。そのためモータには、 よる絶縁破壊電圧の低下が予想されまことを確認しました。

小型化と高出力化の両立が、求められす。さらに、温湿度の複合環境下では当社では、走行や環境耐久性試験後てきました。さらに最近では駆動電圧の絶縁材料の接着性低下が予想されます。のモータを解体し、絶縁材料を採取、そのため、①市場モータの化学的、 各種の分析・評価を実施することがで上昇が進んでおり、絶縁材料の高耐熱・高熱伝導・低誘電化に向けた研究開発が強度的または電気的な性能、②走行にきます。これらのデータから絶縁材料進められています。

よる性能の劣化状況を知りたいというの劣化進行を解析することができます。

▶なぜいまこれが？
図1は市場モータにおけるステータ巻ニーズがあります。

その他、モータに関する様々なご要望▶これがポイント！にも広く対応することができますので、

表1は、当社のモータ絶縁材料に関す線の切断外観とその模式図です。ステータ導体（巻線）の絶縁には、エナメル被る分析・評価の流れと評価メニューを示膜、絶縁紙、含浸ワニス等、多くの高しています。新品または走行後のモー分子材料が適用されています。

タを入手し、環境耐久性試験を実施後

高分子材料は、モータ駆動時の発熱、 に解体し、絶縁材料を採取した後に各（a）市場モータ▶お問い合せ先
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

堀江 由美、尾形 浩行

y-horie@jfe-tec.co.jp, h-ogata@jfe-tec.co.jp（b）ステータ巻線切断面

図1
表1

是非お気軽にご相談下さい。

（c）ステータ巻線切断面拡大モータに使用される絶縁材料

モータ絶縁材料の分析・評価メニュー
評価・解析メニュー【1】
モータ＊1入手＊1 ①新品、②走行品【2】
環境耐久性試験＊2■解析・モルフォロジー
・分子構造・層構造■熱的特性・酸化開始温度
・熱減量開始温度
・硬化度
・結晶化度

■速度特性・硬さ
・強度（引張、クリープなど）
・接着力■絶縁性・絶縁抵抗
・部分放電開始電圧・誘導率・絶縁破壊電圧＊2 ①CCT、②高温多湿、③温度衝撃など【3】
モータ＊3解体＊3 ①新品、②走行品、③環境耐久試験など【4】
絶縁材料採取
【5】
評価・解析

絶縁材料
巻線被膜
含浸ワニス
磁石固定剤
絶縁紙

10

図2

絶縁紙／電磁鋼板間の接着力測定結果（繰り返し2回測定）

EV 特集号 Part2 モータ解析技術

電動車モータコアの高出力対応磁気測定技術〜近年のEVモータの小型化・高回転化に対応〜▶なぜいまこれが？
電動車（EV）に対する社会的な期待はMagnetic Measurement Technique for High Power EV Motors
鉄心材料の磁気特性を正確に評価するた
め、従来になかったレベルの高磁束密度・▶お問い合せ先
西日本ソリューション本部 倉敷材料評価センター

千田 邦浩

高周波での鉄損測定を可能とした磁気測

k-senda@jfe-tec.co.jp

定手法を確立しました。

磁束正弦波制御

交流の磁気測定においては、測定する磁気測定装置

周波数と磁束密度、鉄心断面積に比例【600V ×10A対応】

ますます高まっており、自動車各社は、 して高い電圧が必要となります。実際のより優れたEVの開発にしのぎを削ってモータ鉄心を交流磁化させて測定する場います。EVにとって、駆動モータは走合や、試験片を用いた磁気測定において行のための出力を担う最も重要な部品も、従来の磁気測定で一般的に用いられですが、このモータには、高いトルクをた200Vの電源では、駆動モータの条件を出せること、エネルギーの損失が低い再現した測定を行うことができませんで高精度電力計図1

ことが必要とされます。また一方では、 した。これに対し、当社は図1の装置において励磁電源の電圧を600Vまで高め、さらに鉄損を正確に評価するために重要との小型化実現のために、モータを高回なる磁束密度波形の正弦波制御を高磁転化し、さらに鉄心の内部に流れる磁束密度域に至るまで実現する方法を確立

気の量である磁束密度を高くする設計しました。これにより、図2に示すように、がとられます。つまり、小型・軽量化をこれまで測定できなかったEV駆動モータ

志向したEV用の駆動モータでは、高磁の広域な動作条件に対応した鉄損評価が束密度・高周波の条件で鉄心材料が磁化可能になりました。

されることになります。
▶これがポイント！
当社では、最新のEVのモータ鉄心やEV 特集号 Part2 モータ解析技術

モータベンチによるEVモータ特性評価

50Hz
400Hz
1kHz
2kHz
5kHz
10kHz
20kHz

1.81.6
1.41.2
1.00.80.60.40.2

モータや鉄心材料の開発を担当される

0.0

皆様にご活用いただきたいと思いますの

図2で、お気軽にお声かけください。

鉄損

高磁束密度・高周波での鉄損測定結果

Performance Evaluation of EV Motors Using Dynamometers
る評価の中で最も重要と言えます。
▶これがポイント！

リングと駆動シミュレーションなどの幅広いサービスを展開しておりますので、EVモータのベンチ試験に要求される▶なぜいまこれが？

測定範囲拡大2.0磁束密度 (T)

占有スペースが小さいこと、軽量であることが望まれます。このようなモータ

大容量励磁電源（600V×10A）

是非お気軽にご相談下さい。

お客様のニーズは多種多様であり、当環境問題への対応からEVなどの電動社では図１に示すように外部の協力機関化への関心が強まっています。自社開と提携することでサービスの強化を図っ

発モータまたは市場モータの性能調査ています。これにより質的量的にもお客需要が増えており、基本となるモータの様のニーズにお応えしております。

駆動性能であるトルクと回転数などのまたベンチ試験をはじめとして、モー評価ができるベンチ試験はモータに係

タの解体調査、材料調査、CAEにモデ

西日本ソリューション本部 倉敷材料評価センター

提携機関（NDA）

JFETEC

図1▶お問い合せ先

ベンチ試験における外部協力関係

11

永井 大資

d-nagai@jfe-tec.co.jp

Application to the Various Material

新技術・新商品紹介

鉄鋼、非鉄金属等の水素分析〜多岐にわたる材質への適用〜▶なぜいまこれが？
近年、水素はCO2を発生しないクリー

JIS等の成分規格において含有量をppmができるので、高融点の金属材料中のレベルで決められています。

水素分析も可能です。今までの実績と▶これがポイント！

して、チタン、モリブデン、ニオブ、タ

当社では、「不活性ガス融解－熱伝導ンタル、銅等の各種合金の分析ノウハ度法」により各種金属材料中の水素分析ウがあり、検討から最適条件のご提案まを行っております。

でさせて頂きます。
製造部品の品質管理、黒鉛るつぼに鉄鋼、非鉄金属等の試研究試作品の分析など多種多様なニー

金属中の水素は、古くから「水素脆化」 料を投入し、アルゴンガス気流中で加熱ズに適用することが可能となっておりまンな燃料として注目されていますが、による製品の耐久性を劣化させること溶融して水素を他のガスと共に抽出しまが知られています。特に医療用精密部

す。抽出したガスを、分離カラムに通す品や自動車部品に用いられるチタン合ことで、水素を他のガスと分離し、水素金、電子機器部品用途のタンタル合金特有の熱伝導度を測定、ppmレベルまでにおいては、水素脆化は製品の耐久性濃度を定量します（図参照）。

を左右する重要な指標の一つであり、すので、お気軽にお問合せください。
▶お問い合せ先
東日本事業部 工程分析部
（千葉）

山崎 一鷹

k-yamazaki@jfe-tec.co.jp

また、最大約2800℃まで加熱すること

熱伝導度検出器
（TCD）
黒鉛るつぼ

精製器

抽出炉

ダストフィルタ

常温酸化剤

CO₂吸収剤

脱水剤

分離カラム
H₂検出器

● 水素成分（H₂）

図

水素分析フロー

設備・装置紹介
電池解析技術モータ解析技術

電磁石型B-H トレーサー→ドライルーム→←局所磁気特性可視化装置

自動積層機→

上記以外の設備・装置も多数保有しております。お気軽にお問い合わせください。

◆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 1 〉 発行所／JFEテクノリサーチ株式会社
営業企画部

No.68

2021年7月発行〒100-0004 東京都千代田区大手町2－7－1（JFE商事ビル7F）
0120-643-777
Copyright ©2021 JFE Techno-Research Corporation. All Rights Reserved.
本資料の無断複製・転載・WEBサイトへのアップロード等はおやめ下さい。

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