大久保・吉野：電力の利用効率を大きく高めるアモルファス軟磁性材料を使ったトランスの普及を期待

特別寄稿：シリーズ 先端科学技術爽やか対談 (３)電力の利用効率を大きく高めるアモルファス
軟磁性材料を使ったトランスの普及を期待
日立金属株式会社 理事・軟磁性材料事業統括部長
メトグラス安来工場工場長
島根県産業技術センター 所長, 大阪大学名誉教授

大久保由紀夫
吉野 勝美(平成25年11月１日)(吉野) 大久保さんお久しぶりです. いろいろご無理申し

私の叔父, 従弟も役員でした. 叔父, 父の実の弟だったん

上げて申し訳けありません.

ですが, 奥さんの家系が後を継ぐ人がいなくて絶えると云(大久保) とんでもございません. 本当にお久しぶりです.

うことでかなり年配になってから奥さんの方の苗字に変え

本日は対談の機会を頂き, 大変有り難うございます. 高校・て吉野と名乗っていませんので, 私にとっては分からなく大学の大先輩とお話できて光栄です.

て幸いでした. それから, まだまだいるんです. 高級金属

(吉野) どうも有り難うございます. 私, 本務の研究開発

カンパニーの代表をやっている平木さんは私の同僚の息子の他に研究員の皆さんには非公式の研究をこっそりやってさんです. それからもう退職していますけど, 私と阪大工いいとむしろ奨励しています. お金も時間も余りかけずに

学部同期の人も何人か日立金属にいました. 他の会社には本務に影響を与えない範囲で, 自分で思いついたこと, 関

そんなにたくさん関係者は普通いないんです.

心あることを私に連絡することなく試みてもらっていいし,(大久保) そうですか. 不思議なご縁ですね.

それがうまくいきだしたら表に出して本格的なセンターの(吉野) 大久保さん, 日立金属で有名な超強烈な磁石があ研究として取り上げたらいいし, ダメならその時点で忘れりますね. あの組成は何でしたでしょうかね, 話題のレアたらいいです, と云っていまして, 所長の私自身がやはりアースとして何が入っていますか. ネオジウムNdでしょ

目立たない形で少しずつ非公式研究をやっています.

うか, それにジスプロシウムDyと云う普通専門外の人は本来の私の専門からしたら随分分野の違うものをいろい聞いたことのないようなものも入っていると聞いたことがろ手がけていますが, 大分以前から磁性と生物の関係を調ありますが, 差支えなかったら組成を教えてください. い

べたいと思っていて, 強い磁石が欲しいと考えています.

ろいろな種類のレアアースを使った磁石があるかもしれま

もし面白いことが出だしましたら, 連絡します. ただ, 協せんが. レアアースは現在中国が主な生産国ですが, 戦略

力してくれる研究者がいるわけでもないので, とても忙し

物質と位置付けて強烈な輸出コントロールを行っています

い中うまくできるかどうかちょっと不安なところもありまね. 勝手にやりすぎですよ, 怪しからんと思っています.

すが.

素材としてあまり心配ありませんか.

(大久保) それはいいですね, メンバーの方が自由な発想(大久保) あの磁石は, 鉄Feを主成分として, 微量のボを発揮するチャンスが出るのではないでしょうか？ でも周りの方々の理解を得ることはこのような県の組織ではそう簡単ではないのではないですか.
(吉野) そうですね. ただ今度の商工労働部長さんはその辺よく理解してもらっているみたいなんですよ.
(大久保) 今度の部長さんは中村さんでしょう. あの方とは高校も一緒だし, よく存じ上げています.
(吉野) そうですか. ということはお二人とも私の高等学校の後輩ということになりますね. 失礼な云い方ですが.
(大久保) その通りです. 10年以上後輩です (笑).
(吉野) 実は私日立金属さんには知人, 親族, 友人がいっぱいいるんです. 不思議なくらい. 私の松江高校時代の友人で京大に行った仁宮君がいますが, 彼は役員になっていましたね. もともと総務とか, 人事が担当でして, 私が現役の教授だったころ人事募集に訪ねてきてくれたんです.

写真：大久保由紀夫日立金属 (株) 理事・事業統括部長(右) と吉野勝美所長 (左)−島根県産業技術センター所長室にて−― 77 ―

島根県産業技術センター研究報告第50号(2014)

ロンB, それと今お話に出たレアアースであるネオジウム

材料を少し講義していました. それに電力関係のこともやっ

NdとジスプロシウムDyでできています. ネオジウムNdにていましたからアモルファス軟磁性体にもの凄く期待してついては中国以外からの入手の目途が立ちましたが, ジスいたんです.

プロシウムDyについては中国に偏在しているため, 中国(大久保) 理解していただいている方があって大変嬉しい

以外からの入手の目途が立っていません. このため, 当社ですね. 同じアモルファスでも太陽電池に使われているアを含む中国以外の磁石メーカーでは, このジスプロシウム

モルファス半導体をご存知の人に比べて, 残念ながらアモDyを使用しない磁石の研究開発にしのぎを削っています.

ルファス軟磁性体の知名度は, 今一つではないでしょうか.

既に, 各社ともジスプロシウムDy使用量を大幅に減少さ

まだまだ我々の努力不足でして, 広くPRするように常日せた磁石の開発と実用化に成功しており, その需要は大幅頃呼びかけています.

にダウンしました. 今では, 中国国内のジスプロシウムDy(吉野) 電気屋にとったら常識と思いますよ. アモルファの供給能力過剰のため, 価格が暴落し, 中国政府が生産制

ス金属は最初アメリカが先行したと思いますが, アモルファ

限を行おうとしている状況です.

ス磁性体が発明されてすごくいい性質が見つかったと聞い(吉野) 供給不安のあるレアアースの使用を大幅に削減,た時, すぐに実用化が進むのではと思ったんです. ところあるいは使用そのものを止めてしまおうということですね.

が, いろいろ課題もあって, 電力業界がすぐに活用するよ

強烈な輸出コントロールを行ったことで, こんなにも早くうになっていないし, おそらくコストの問題などもいろい

需要そのものが減少してしまうとは, 中国も当てが外れて,ろあるのかなと思っていました. 私よりも大久保さんの方困っているようですね.

が専門ですから遥かによくご承知のところでしょうし, 少ところで, 現時点でのこの磁石の一番の用途はなんでしょしそのあたりの開発経緯から今日までのところ簡単にご紹う. 勿論, 超強力な磁石ですからモーター類として高い性介していただけませんか. 差しさわりのない範囲で. 本当

能でしょうし, 小型化も進むでしょうから, 電動機, 発電は授業で話したと云ってもほんの原理的なところを知って機, その他, アクチュエーター, MRIなどの医療用などにいる程度であまり詳しくはないんです. 今日はお話していたくさん使われているのではないかと思いますが.

る間に大分間違ったことを私云うかもしれませんが, 丁度(大久保) この磁石の一番の用途は､ 軽量化とエネルギー

いいですので, 私の記憶を直していただけると有り難いと高効率化が同時に要求されるハイブリッド自動車や電気自

思っています. そんなんで余計なことを質問, 確認すると動車のモーターです. これ以外では, エアコンなどの家電云う気持ちもあってしゃべるかもしれませんが, 勘弁して品のモーター, さらには風力発電の発電機などでも大量にください. 恥ずかしい限りですけど.

使用されています.

(大久保) 私自身も, 入社してからアモルファス事業に関(吉野) 強磁性体の研究は歴史的にも日本がすごく先行し係するようになったのは, だいぶ後のことで, その後, 現て, 本多光太郎先生を筆頭に東北大学で凄い仕事がなされ在の立場になって, 改めて勉強しているような状態ですのてきた伝統がありますよね. 私が阪大にいてまだ若い頃近で, アモルファスに関する先生のお話を是非お聞かせくだ

くに住友特殊金属があって, あそこで佐川さんが開発, 実

さい.

用化に成功したのが, この組成の磁石ですよね. 今はこの(吉野) 私が少し知っているのは開発の当初のあたりのと住友特殊金属の磁性体部門も日立金属になっていますね.

ころだけなんです. たとえば, かつてアモルファス材料の(大久保) その通りです. 現在では世界トップシェアとなっ研究開発が盛んに行われた当時, 太陽電池にも繋がるアモております.

ルファス半導体とともにアモルファス磁性材料が非常に注(吉野) この超強磁性材料の他に日立金属さんアモルファ

目されました. 要するに一種の超軟磁性材料で, 変圧器のス軟磁性体もやられていますでしょう. あれについても私

コアに最適な材料ですね. 元のアモルファス金属の発明はは強い思いがありまして, 本当はもっともっと国内で使わ確か米国の大学だったように思いますが, 日本でも東北大れていい筈, 使うべきと思っているんです. 電力会社さん

学の増本先生でしたかね随分素晴らしいお仕事をされたよは特に福島原発の事故以来エネルギーの効率利用をもの凄うですね.

く要請されているわけですから, 一挙にアモルファス軟磁

当初から日立金属さんもいいお仕事をなさったと聞いた性体を使ったトランスを導入すべきと思いますけどね. 現

ことがあるように思いますが. 本格的な開発が米国のアラ

実にはむしろ活用の拡大が止まってしまっていますよね.

イドシグナル社で進み, 途中日立金属さんと係争があった(大久保) 先生はアモルファス軟磁性体のこともご存知でりもしましたよね. アモルファス変圧器の権利を確かGE

すか. 実は私はこのアモルファス軟磁性体の事業を担当しから取得し中心となって事業を進めていたアライドシグナております.

ルの下のメトグラス社が日立金属さんに買収され, 世界で(吉野) ほんの一寸ですけど. 私, 電気電子材料が専門のの研究開発, 製造が日立金属で進められたんですね. その一部でしたし, 電気電子材料の授業も担当してたので磁性くらいの概略のところは聞いたことがありますが, 間違っ― 78 ―

大久保・吉野：電力の利用効率を大きく高めるアモルファス軟磁性材料を使ったトランスの普及を期待ているかもしれませんので正しいところを教えてください.

用してきたアモルファストランスの採用をしなくなってし(大久保) 先生はアライドシグナルの会社名などまでよくまいました. 2003年にハネウェル社から当社がアモルファ

ご存知ですね.

ス事業を買収することになりました.

(吉野) 偶然なんですよ. 私の友人で高分子関係で有名な(吉野) 確か日立金属でファインメット

アメリカの研究者が二人アライドシグナル社の社員だった

されたと聞いたことがあるんですが, あれはどんなんです

んです. BaughmanさんとZakhidovさんと云うんですが.

か.

本当は元々アライドケミカル社だったんですが, 会社名が(大久保) ファインメットは, ナノ結晶軟磁性材料という

アライドシグナル社に変わって, その後ハネウェルを買収

ジャンルの日立金属が世界に先駆けて発明, 実用化した全して合併し社名がハネウェルに変わったんですね. 知らな

く新しいタイプの金属磁性材料で, 磁性材料の教科書にもい人はアライドシグナル社がハネウェルに買収されたよう記載される画期的な磁性材料です. ファインメットは, 先に思っている人が多いんですが, 逆なんですね. アライド

ほどお話ししましたアライドシグナル社との法廷闘争でのシグナルよりハネウェルの方が電子材料, デバイスなどで苦い経験の産物とも言える材料で, 弊社の研究者が外部のは有名だったので買収した側が, ビジネス上むしろいいと特許に全く抵触しない材料を開発しようとして, 発明に成考えて買収した会社の名前を名乗ったんですね. その後一功したものです. 当時, アモルファス軟磁性材料の組成探時期, GEと合併すると云う話があって私の友人いろんな

索は, ほぼ終了しており, 改良ではなく完全にオリジナル

ことを話してくれていましたが結果的にはご破算になったの組成の材料の開発は困難でした.

んですね. メトグラス社はハネウェルの時買収したんですと云うのを開発

そこで, 最も代表的なアモルファス軟磁性材料である鉄ね.

Feを主成分とし, これにシリコンSiとボロンBが加えられ(大久保) そうです. 全体の流れはその通りと思いますが,たアモルファス合金, この三元系のものが現在世界で最も補足させていただきますと, 当社がアモルファス軟磁性材

大量に使用されていますが, これに銅Cuを微量加え, さ料の研究開発を始めたのは, 今お話のありました東北大学

らに第5の微量元素としていろいろな元素を加えたアモルの増本先生の研究成果を基に, 産学官を挙げてこれを実用

ファス合金の鋳造実験をひたすら繰り返すうちに, ニオブ

化しようということで1977年から1981年に実施された新技

Nbを加えると何とかアモルファス合金の鋳造ができたと

術開発事業団, これは現在科学技術振興機構に変わってい聞いております. アモルファス合金は熱処理をして, 磁気

ますが, ここが実施した ｢アモルファス電磁材料｣ の委託

特性を引き出すのですが, この新しい組成のアモルファス

開発事業に参加したことに始まっています. この事業には,合金の熱処理温度を何度にするかの実験を繰り返していた

東北大学, それと企業としては, 当社の他に日立製作所,

時に, 通常のアモルファスでは考えられないような高い温パナソニック, それとソニーの４社が参加しまして, 当社

度の熱処理で, これまでのアモルファス軟磁性材料では得

は, アモルファス軟磁性材料の製造技術の開発を担当しまられなかった極めて優れた磁気特性が得られることが分かっした. 実は, この事業期間中に私は入社しておりまして,たそうです. この原因は, 何なのかを電子顕微鏡で観察し世界最先端の研究開発をやっているのだということは, よてみたところ, 粒径が十ナノメーター程度の均一な微細結く耳にしておりました.

晶の材料になっていて, これが磁気特性の改善に繋がった

この委託事業の成功認定を受け, 当社はその研究成果をということのようです. このような均一な微細結晶ができ

公表, いよいよ本格的にアモルファス軟磁性材料の事業化

るのに大きく寄与していたのが, 皮肉なことに鉄Feに溶を本格化したところで, 米国アライドシグナル社から同社

けずに分離するため磁性合金の世界ではこれまで嫌われ者の特許を侵害しているとして, 法廷闘争に引き込まれるこだった銅Cuのおかげだったのですね.

とになりました. 当時のアライドシグナル社の主張は, 同

日刊工業新聞社主催の第39回十大新製品賞 (1997年度)

社の特許に抵触しないでアモルファス軟磁性材料の製品化を頂いております.

は困難ということであったようです. 結局, 最終的に日本(吉野) アモルファス軟磁性材料の製造は素人が考えると側の主張が認められ, 法廷闘争は全面勝訴となりましたが,高温に熱した原料合金材料を低温のロールかなんかに吹き３年の年月が費やされました. まさに昨日の敵は今日の友,付けて急冷しそれを連続的に巻き取るのかなと思いますが,現在では遅れを取り戻すべくアモルファス事業を協力推進

それでいいんですか. もしそうであればどのくらいの速度

しています.

で製造できるんですか. 製造量はどのくらいですか.

アモルファス軟磁性材料の最大の用途はアモルファスト(大久保) 基本的な製造方法は, 先生のお話の通りです.

ランスなのですが, 米国で電力自由化の話が出てきて, 米

アモルファス化するには, 一秒間に百万℃という物凄い速国の電力会社は目先の利益を優先するようになったため,さで溶けた金属を固めて, 結晶構造を持たないようにしな

これまで数十年と寿命の長いトランスでは, イニシャルコ

くてはなりませんので, 時速百キロメートルぐらいの速度

ストは高くてもライフサイクルコストに優れると言って採で製造することがポイントです. 幅が十ミリメートル程度― 79 ―

島根県産業技術センター研究報告第50号(2014)

で一度の製造量が数㎏の少量であれば, 市販されている実料をもっともっと使ってもらう必要があると思いますが,験装置でも製造できますが, 百ミリメートル幅を超えるも本当を云うと私そんなにこの方面の専門に詳しくないので,のを安定に長時間連続製造するには非常に高度な技術とノ定性的に感覚で云っているだけですので, ぜひ大久保さん

ウハウが必要となります. 世界でこのような広幅のアモルに少し量的なことも含めて教えてもらえませんか.

ファス軟磁性材料を連続的に工業生産しているのは, 当社(大久保) 重量ベースでアモルファス軟磁性材料の90％以とその米国の子会社のMetglas, Inc., および一部中国の２上はトランスに使用されています. このトランス用アモル社に限られています. これら各社の合計の製造量は, 現時

ファス軟磁性材料のエリア別のアモルファス磁性材の販売

点で年間十数万トンレベルと推定しています.

重量ベースでは, 中国が半分以上を占めています. 中国の(吉野) 主力のメトグラス安来工場での生産量はどのくら

次に販売重量が多いのは, 米国にメキシコとカナダを加えいですか.

た北米で, 約15％です. インドも販売重量では全体の10％(大久保) アモルファス軟磁性材料については, 国内ではを超えておりまして, 台湾, 韓国, それと東南アジアを合当社安来工場敷地内にあるメトグラス安来工場で製造してわせた販売重量が全体の10％程度です. これに対し, 残念います. Metglas, Inc. からの技術移管を行った一期工事ながら日本での販売重量は全体の約５％に留まっています.

が2006年暮れに完成し, 2010年稼働の二期工事を経て, 現(吉野) アモルファス軟磁性材料は軟磁性材料でヒステリ

在の公称製造能力は年間約六万トンで, おかげさまで, 現

シス損と渦電流損が非常に少ないので鉄損が非常に小さい

在, 高いレベルで稼働しています.

んですね. 結果的にトランスの鉄心にしたときケイ素鋼板

アメリカのサウスカロライナ州にあるMetglas, Inc. でなど従来の鉄心材料に比べて圧倒的にエネルギー損失が小は, 年間約四万トンが公称能力ですが, 日米両拠点で切磋さいんですよね. それでトランスに都合がいいんですね.

琢磨・協力しながら, 特性・製造能力の改善を継続的に行っ(大久保) そうです. トランスのエネルギー損失は, トラています.

ンスの出力に依存せず常に鉄心で一定量発生する待機電力

尚, ファインメットは年産500トン程度です.

に相当する鉄損と, トランスの出力に依存しその二乗に比(吉野) 私が若い頃, いつ国内で実用化され広く活用され

例して増加する巻線で発生する銅損の二つからなります.

るかいろいろ議論した記憶もあります. もちろん現在日本

アモルファストランスは, 先生のお話のように鉄損, つまでも一部は使われていますでしょうが, 大分部のトランス

り待機電力が小さいということが最大の特長になります.

類がこれに置き換わっていると聞いたことがないですね,

トランスの電力容量は, 先生ご承知のようにその出力の定

恐らく従来のものが依然主流でありますでしょうね. 損失

格電圧と出力可能な最大電流の掛け算のボルトアンペアの少なさからすると電力会社も当然順次アモルファス軟磁

kVAで表されます. また, 変圧器の出力を変圧器の出力性材料を使ったトランスに置き換えると期待していました

容量で割った値を負荷率と呼んでいます. 通常, トランスが, 福島原発の事故以来特に高効率の電力利用が叫ばれるの容量は予想される最大出力に対し余裕を取って選ばれて中でもこれが積極的に使われようとしている形跡が感じらいまして, 一般家庭に電力を供給している柱上トランスのれませんね. むしろ新しい技術導入より, 経費削減と云う

場合, エアコンとテレビが一斉に動いている真夏の甲子園

世間の目を気にするかのように全く置き換えは止まってし大会の決勝戦の時とかが最大出力に相当すると思いますが,まっているような感がします. もちろん私が十分に実情を

この時の負荷率でも80％程度のようです. 一年間を通じて知らないためそう感じているだけのことかもしれませんが.

の平均出力はこの最大出力よりもずっと小さな値になり,

この時期こそむしろ積極的に置換すべきと思えますね.

柱上トランスの場合, 年間の平均負荷率は15から20％程度

なんと, 世界的にみると中国, インド, 東南アジア諸国とされています. また, オフィスビルや公共施設で使用さを始めもの凄い比率での導入が始まっていると聞いていまれる配電トランスの年間平均負荷率は約20％, これに対しすが, 肝心の日本での普及が最も低いそうですね. これは工場で使用される配電トランスの年間平均負荷率は40％とエネルギー利用の効率と云う問題だけでなく, 国内の製造報告されています. トランスの負荷率が低い場合には, こ業を活性化させる支援としても非常に重要なんですけどね,の負荷率に対応する電流の二乗に比例して銅損が大幅に減

残念ながら新しい材料技術と云う視点において鈍感と云う

少しますので, トランスの損失全体に占める鉄損の比率がか意識的に避けている感がして仕方がありません.

上昇します. このため, 鉄損の少ないアモルファストラン

かつて日本の電力機器等での高い品質, 性能の要求が諸スが省エネの観点から非常に有利となります. つまり, ト

外国製品に対する非関税障壁として外国勢に見られ大きな

ランスの負荷率の小さな柱上トランス, オフィスビルや公外圧がかかったことがありますよね, ところが今は逆に,共施設で使用される配電トランスには, アモルファストラ

福島原発の事故を経緯に高品質, 高性能, 高能率に非常にンスが非常に適しているんです.

ネガティブな姿勢に転じてしまったような気がしますね.

(吉野) 損失の絶対量はどのくらいでしたかね. 従来の材電力業界には配電トランスなどにアモルファス軟磁性材

料を鉄心にしたものよりどのくらいいいですか. 従来は方― 80 ―

大久保・吉野：電力の利用効率を大きく高めるアモルファス軟磁性材料を使ったトランスの普及を期待
向性電磁鋼板, ケイ素鋼板と云うのを使っていましたね.

エネルギー省 (DOE) がトランスのエネルギー効率を厳損失が具体的にはどのくらい少なくて, 電力用, 配電用ト

しくした規格を定め, これが2010年に施行されました. こランスなどをすべてアモルファスを使ったトランスに変えの規格レベルは, 日本のトランスのトップランナー規格よた時どのくらいの電力の節約になるんですか.

りもかなり厳しいんです. しかも, 日本のトップランナー(大久保) アモルファストランスと従来の方向性電磁鋼板

規格には強制力はありませんが, このDOE規格は強制力

トランスの本質的な違いは鉄損にありますので, この鉄損があることもあり, この規格の施行によりアモルファストの差に注目してみましょう. アモルファストランスは, 例

ランスの採用が復活しました. DOEは, 更に厳しいトラ

えば, 2005年に施行された現在のトップランナー規格に適

ンスのエネルギー効率に関する強制力を持った規格を公表

合した方向性電磁鋼板トランスに比べて, その鉄損を約１/３しており, これを2016年から施行することを決定していまに減らすことができます. 日本国内ではトランスの平均寿すので, 米国におけるアモルファストランスの需要はさら命は約26年と報告されていますが, これよりも古いトランに伸びると思います.

スも使用されており, 古いトランスはその鉄損は現行のトップランナー品よりもかなり大きな値になります.

また, インド, ASEAN諸国はじめとするこれら新興国
でも, 電力不足ということもあり, 高効率のアモルファス

アモルファストランスの製造販売をしている日立産機シトランスの導入には前向きであり, 需要はさらに伸びてく

ステムさんのご協力を得て, 国内の配電トランスを全量アるものと考えています.

モルファストランス化した時の鉄損総量の減少量を試算し(吉野) 恐らく特に震災後は, 新しい試みを始めたり, 進たところ, 約百十二万kWにもなったんです. さらに電気めたりするとコストがかかるので, アモルファストランス

事業連合会が公表している統計データを基に, 電力会社では特に初期コストが大きいので, 原発事故以来余計なとこ使用している配電トランスについても同様の試算を行った

ろに金をかけられない, と云う事情があるのかもしれませところ, 全量アモルファストランス化による無負荷損の減んね.

少量は約七十九万kWになりました. したがって, 国内の(大久保) そうかもしれません.

配電トランスを全てアモルファストランス化した時の電力(吉野) かつて電力業界では高電圧機器などで日本が極めの節約量は, 約百九十一万kWと試算され, おおよそ百万て高い性能を条件にしていたため, 外国からの輸入が不可

kW級の発電設備二基分に相当する節約ができることにな

能で, これを米国などは非関税障壁で怪しからんと大きなります. CO2排出量に直すと, 日本国内総排出量の約0.6％

声で日本政府に抗議してきたんですね. 結局日本が弱気でが削減されると計算しています.

それに折れてスペックを落としたんですね. これで一挙に(吉野) こんないい材料の開発や実用化が最初日本を中心輸入が増えて逆に二重投資できない日本の重電機メーカーに進められたわけですが, それなのに日本ではその後あまは随分業績が落ちましたね. もともと日本の重電機メーカー

り実用化が進んでいませんですね, 配電トランス用としては非常に性能, 信頼性の高いものを作っていたんで, 外国は. 中国, インドなどと比べて. 大体ふつうは日本が高性は入ってこられなかったんですね. 電力会社も信頼性が高能のものを真っ先に実用化して使って, 後追いのように中く安全な電力を確実に供給する義務があるということで高国などが進めると云うのが普通ですが, アモルファストラ

いスペックを設定していたんです. それが急にもっと性能

ンスは全く違って使用するということで見ると日本がものの低い, 安全率の低いものでいいと云われても, そんな機

すごく遅れていますね. 具体的に日本に比べて諸外国はど器を製作するには新たな大きな投資をして工場を作り直さうですか.

ないといけないわけでそんなこと簡単にできないんですね.

(大久保) 世界中で最もアモルファストランスの導入に積今のアモルファス軟磁性材料の場合は全く逆で, 中国など極的なのは中国で, 中国には世界で唯一アモルファストラの諸外国で高いスペックが要求され, 逆に国内ではずいぶ

ンスの公式な工業規格があるんです. この背景には, 慢性

ん低いスペックでもOKと云う立場を日本はとっているん

的な電力不足と環境問題があるのでしょうが, 2010年からですね. 逆ですよ, 日本もレベルを上げて積極的にアモル

中国の国営企業がトランス用アモルファス軟磁性材料の供

ファストランスの普及を進めるべきなんですね.

給を開始したため, 国内調達ができるようになったことも(大久保) そうあってほしいと考えています.

影響していると思います. シェアのほとんどを握る国営の総じて論じるなら日本は対GDP比のエネルギー消費量

電力会社２社が購入している配電トランスに占めるアモル

は世界最小の省エネルギー国家で, 世界に誇れる素晴らしファストランスの採用率は今年約40％, 来年には50％以上いことと思います. 実は数年前にあらためてトランスの規にすると公式に発表していることからも, 中国では国家を

格推移を調べ直してみたら, 各国のレベルに気が付いて意

上げてアモルファストランスの導入を積極的に進めようと外に感じ, 少々驚きました.

する姿勢が明確に示されていると思います. 米国では2003

この省エネルギー国家日本で, アモルファス軟磁性材料

年にアモルファストランスの採用がゼロになりましたが,を用いたトランスがまだまだ省エネルギー・CO2削減に貢― 81 ―

島根県産業技術センター研究報告第50号(2014)

献できる余地があることを強く再認識したものです.

発, 製造, ビジネスを考えられておられるわけですから,(吉野) 電力業界は福島原発事故後本当に委縮してしまっ

主力生産拠点を島根県から移される可能性がないとは言えて, 長期的視点から当然今非常に大事で進めるべきことをないのではないかと思われますが, 絶対にそうなって欲し

経費が掛かるという理由で手を引いてやめてしまっている

くないですし, そうならないことを確信していますし, 島

ことが多いんですが, その典型的な例なんですね. 是非,

根にしっかりと引き続き根をおろして, さらに充実して貰っ積極的に柱上トランス, それとオフィスや公共設備などでて島根が世界の拠点になるようにぜひ頑張って頂きたいと使用されるトランスをアモルファスタイプに置換すること思っております. そうなってもらうためにも島根県はもっを至急進めるべきですね.

ともっと日立金属さんに協力, 大変失礼な云い方ですが,(大久保) 実はアモルファストランスは, スーパー301条

時にはご支援をする必要がありますね. 我々島根県産業技という1988年に施行されたアメリカ合衆国の ｢包括通商・術センターも精一杯出来る限りの研究, 開発に関してご協

競争力強化法｣ の対象品目となり, 1990年代に相当数が採力したいと思っておりますので, 何なりとご要望を投げか用されました. 当時のアモルファス材は非常に高価で, さけていただければと思っています.

らに騒音・サイズ的な問題・取扱いしづらいこともあって引き続きよろしくお願いいたします.

あまり良く受け入れられたものではなかったようです. 現(大久保) 有難うございました. 当社もご指摘のようにグ

在の当社グループのアモルファス軟磁性材料は, 成分の変

ローバル企業として, ワールドワイドでの適地適産を進め更や製造方法の改善等によって, 省エネルギー特性は勿論てきています. アモルファス軟磁性材料事業については,ですが, 扱いやすさ, コストも大きく改善されており, 捲

そのベースとなる基盤技術の開発と革新が国内で継続して土重来を期しているところです. トランスメーカー様にも,行われている先端材料であり, 今後もこの島根県が主力の

是非現在のアモルファス材をお試し頂きたい！

という生産拠点であり続ける事業であると認識しています. 一般ことで, 半製品であるコアまで加工する工場を, 今年大阪・にはなじみの少ないアモルファス軟磁性材料ですが, 吉野

豊中に設けました.

所長には深くご理解を頂き, 大変心強くありがたく思いま(吉野) そうすることで産業界, 特に日立金属さんのようす. 今後とも何卒よろしくお願いいたします.

なアモルファス軟磁性材料をやっている会社の製造も盛ん(吉野) あっ, 忘れかけていましたが, もう少し聞きたいになって出荷も増え調子が上がって, 日本産業を押し上げことがありました.

ることに繋がっていいですね. 何しろ日立金属のアモルファ

最近は製造して活用した後の処理, 資源としての再利用

ス軟磁性材料は島根のメトグラス安来工場で中心になってなどがどんなものでも課題になりますが, アモルファス金製造されていますから, 非常にありがたいことになるんで属, 磁性体ではどうでしょう.

すね.

トランス用として利用したアモルファス金属の回収, 再(大久保) アモルファス軟磁性材料は開発されてからまだ利用に関して何か進展があったと聞いていますがどうなん

40年, トランスに応用されてから20年の非常に新しい材料

ですか, 私余り新聞を読まないたちなんでよく知らないんです. 元を辿れば1000年以上の歴史のあるヤスキハガネとですが, うちの島根県産業技術センターと関わりのある株比較するとひよっこですが, それだけにこれから新しい用式会社 コダマさんとも何か連携なさったとかの話を伺っ

途・最適鋼種設計などにチャレンジすることによって成長たことがありますが.

が期待されると思いますし, そうあらねばならないと考え(大久保) アモルファス軟磁性材料の原料は, 既に説明さています.

せていただきましたように鉄Fe, シリコンSiそれとボロン

メトグラスの先進性, イノヴェーション力と日本のモノ

Bです. この内のボロンBは, 一般的な鉄鋼原料としてはづくり力, つまり日米の力を融合して行くことでさらに強不純物であり, 通常のスクラップとしてのリサイクルは難化できることも確認しました. 有形無形のハガネ造りの力しいと言われています. 国内では, アモルファストランスが蓄積しているこの島根県・安来地区でこそ, 今後の展開が使用され始めてから20年を超えてきており, その廃却がが可能であると確信しています.

開始され始めました. このタイミングに合わせて, 当社で(吉野) 大久保さん今日は本当にありがとうございました.

廃却されたアモルファストランスから解体時に取り出され何か勇気をあらためて貰ったような気がします. 是非ともるアモルファス鉄心を有価物として引き取り, アモルファ

アモルファス軟磁性材料をどんどんトランスに使って電力

ス軟磁性合金に直接投入可能な原料として活用しようといの利用効率を上げていくように, いろんなところに働きかうことになりました. コダマさんには, その工場内に世界けていきたいと云う気持ちが強くなってきました. なんか

初のアモルファス鉄心リサイクル工場を設置させて頂きま

若返ったような気がします.

して, 今年の４月からリサイクル作業をお願いしておりま

日立金属さんの大事な拠点の一つは島根県ですが, もちす.

ろんグローバル企業ですし, 正直言って世界中を視野に開― 82 ―

製品のリサイクルはメーカーの責任でもあり, 今後も徹

大久保・吉野：電力の利用効率を大きく高めるアモルファス軟磁性材料を使ったトランスの普及を期待
底して取り組みます. 廃却されたアモルファス鉄心のアモ

数百キロヘルツのスイッチング電源やインバーターでも使ルファス軟磁性材料へのリサイクル率は, ほぼ100％です.

用できる鉄損の小さなアモルファス軟磁性材料の実用化で,(吉野) それともう一つ関心があることがあります. 実は

磁気増幅器が見直されたのです. 鉄Feの代わりに高価な

最近の方は習わないと思いますが, 私大学生, 確か３年生

コバルトCoを主原料としたさらに低鉄損のアモルファスの時桜井良文教授と云う先生から面白い講義を受けたんで軟磁性材料が主流でしたが, より低コストのファインメッ

す. 刺激的だったんで忘れられないですね. 後で原子力学トが発明されてからは, こちらが主流になっています. 数科に移籍され, いろいろなことをやられた有名な先生ですは多いのですが, 何分にも数グラムから数十グラム程度のが, 実は元のご専門は磁気材料でその後日本磁気学会の会

小さな部品ですので, 重量ベースではわずかなものです.

長や大阪工業大学の学長もやられた方です. 次のような話

この他にもインバーターに使用される高周波トランス, 高だったんです.

調波フィルタ用のリアクトル, あるいはノイズフィルタ用

第二次世界大戦の時, ドイツがロケット開発に成功しVの鉄心にも使われていますが, 先生がご指摘のようにアモ２ロケットをロンドンに大陸側からたくさん打ち込むんでルファス軟磁性材料やファインメットの優れた特性を活用

すね. それも結構正確で, 着弾しても不発だったロケット

した新しい用途がもっと生まれてきてもよいように思いまをイギリス側が分解しても真空管が入っていなくて, 一体

す. アモルファスは高効率モーターにも採用が検討されてなんでロケットの軌道などを制御しているか訳が分からな

いますし, 電気自動車の弱点を補完できる非接触給電用途

かったそうです. あるのは金属片と針金がクルクル巻いてにも期待しているところです.

あるだけなんですね. 戦後になるまではっきり原理が分か(吉野) 今日はお会いして本当に有り難かったです. 私のらなかったそうです. 後からそれが磁気増幅器を使ってい思いと全く同じお考えであることを知りましたし, 次にいたということが明らかになるんですね. 我々が学生の時習っろんなことが一緒に取り掛かることができそうなことが分た電子デバイスは真空管をつかったものでした, その後半

かりましたので, これからが楽しみです.

導体工学が進歩してシリコンなどの半導体ダイオードやトところで私同じ松江高校へ通学したんですが, 生まれがランジスタなど固体の電子素子が開発され非常に高性能,

玉湯村でしたから玉造温泉駅から汽車で通っていまして,

小型化が実現し現在の携帯機器などの発展にもつながるん

家に帰ると田舎生活でしてね, 何度か高校三年の時の模擬ですね.

試験忘れて魚取りしていたんですよ. まあ宍道湖と川には

ところがドイツが考えついたのは物質の磁気的性質を利まっているようなもので, 魚取りに明け暮れていましたね,

用することなんですね. 具体的には磁界と磁束の関係, い

それで子供ながらに魚の習性や水辺の時間, 季節による変わゆる磁気ヒステリシスと云うものの性質を上手に使うと,化を熟知していましたし, よく魚をとれるようにいろいろ

信号の増幅とか, 交流の整流とかいろんなスイッチング機

子供ながら知恵を働かしましたね. 子供にとったらあれも能と云うのができることを見出してそれで素晴らしい磁気

とても良かったように思います. 今の子供達にもあんな環回路を実現していたわけです. 真空管ですとソケットに差境に戻して自然に接しさせたいですね. 大久保さんは松江

し込んであるし, たくさん電力がいるし, ロケットのようの生まれで私と違うかも知れないですが, 子供の頃の様子

な打ち上げ時の衝撃などで安定に性能を発揮させるのが容はどうでしたか, いろんな方の生まれ育ったところでの状易じゃないですが, この磁気回路であればそれらの問題が況を聞くのが好きなんです.

ないわけで, 凄いことを考えたものです.

(大久保) 本当にありがとうございました. 先生とお近づ

私, 現在日立さんなどががんばって素晴らしい磁性材料が開発され, 特徴的なヒステリシス, 素晴らしい特性を持っきになれて嬉しかったです. これからもよろしくお願いします.

たヒステリシス材料などが実現されていますから, これを

私はお城のすぐ西に家があり, 子供のころは先生と同じ用いるとかつての磁気回路の考え方がいろんなところで生ように堀や宍道湖で魚釣ったり, 城山等で自然に親しみな

き返り, 新しい武器を与えられ, 凄い展開が始まってもい

がらいろんなことを学んだ気がします. 友達たちと際限ないような気がしているんです. 温故知新ですね. もしかしく遊んでいたようで, 堀のドブにさしたまま何本も傘を忘たら少し使われ始めているんじゃないですかね. 大久保されては呆れられていたそうです. どこでも水面を見ると未んのところは材料を供給される立場ですからそういう情報

だに魚影を求めて覗き込み, 今では家内に呆れられてます.

も入っているんではないですか. 簡単に考えてもインバー

外遊びの他, 模型を作ったりすることも好きでした.

ターなどいろんなところにまず小型のものが活用できるよ

最近になって母が小学校低学年時の通信簿をくれました

うに思うんですが.

が,(大久保) 実は, 当社が最初に製品化したアモルファス軟

いようである.

磁性材料を使用した部品は, 先生が今お話になった磁気増

手すりを

幅器用の鉄心なんです. 駆動周波数が数十キロヘルツから覚えはありませんが (笑)

― 83 ―

学校に道具を持って来てはいけないことが分からなと先生の評が書かれていました. 階段のがけしたことうっすら覚えています. 怒られた

島根県産業技術センター研究報告第50号(2014)

先生方もおおらかだったのでしょう.

鉄ではこれが500くらいである. これで電磁石の場合が理(吉野) そうですか, 田舎と町と云っても少しの違いはあ解されたと思う.

りますが, よく似ていますね.

トランスではコアと呼ばれる周回状, 閉じた構造のもの

大久保さんお家が松江でここに近いですから, どうぞ遠の一方にある巻き数のコイルを巻き電流を流すとその巻き

慮なく頻繁にご訪問ください. 楽しい話もできるし, 前途数と電流に応じた磁束がコアの中に生ずる. その磁束が反が明るくなる感じがします. これから良い共同研究開発も対側のコアの部分を通るが, ここのコアにあらかじめコイ

できるように思います. どうも有難うございました.

ルを巻いておくとその磁束とコイルの巻き数に応じた電圧｢附が発生する. これがトランスの原理であり, 巻き数比に対記｣応する比率で電流, 電圧が大きくなったり, 小さくなった○磁性体りするのである.

磁性体として最もよく知られているのが永久磁石, いわこの例のように電流と磁束, 磁界は関係があり, これら

ゆる磁石と呼ばれているもので釘のように鉄などからできの学問をまとめたものが電磁気学, あるいは電気磁気学とているものを引き付けることで知られている. これはこの呼ばれる. ここで説明した磁界はH,

磁石の周りに磁界が生じているからである. 磁石は両端にれる. 本対談で述べたアモルファス, 希土類超強磁性材料

N極とS極があり, 二つの磁石を持ってくるとNとSは引きを理解するにはこれらを用いて説明されるのである.

合うが, NとN, SとSのように同じものは反発することも○磁気ヒステリシス

磁束はBと通常記さ知られている. 鉄の釘が磁石に引き付けられるのは, もと

磁性材料に外部から磁界Hをかけた時その材料の中に生もとNとSが現れていなかった鉄釘の中にこの磁界の作用

じる磁束Bがどうなるかを表すのが磁気ヒステリシスと呼によって磁気分極と云うものが起こり, 極めて小さなNとばれる. まず全く磁界を印加されたことのない初期材料にSに分かれた部分, 極小の磁石がたくさんできて結果的に磁界を外部から印加するとすぐに磁束が大きくなっていく

元の磁石のたとえばN極の近くの側の部分には釘の中でのものと, しばらく磁束が大きくならずある程度以上の磁界

磁気分極の結果小さなSができ, これがNと引き合うためを加えた時急激に磁束が大きくなる場合がある. やがてさ引き寄せられるのである. 簡単に云うとそう云うことであらに磁界を強めても磁束はある程度以上大きくならず飽和る.

する. これは飽和磁束と呼ばれる. そこに到達した材料に一方, 電流と磁性は関係があることが知られている. た

印加する磁界を弱めてもほとんど磁束が減少せず磁界がゼとえば銅線でコイルを巻き電流を流すとそのコイルの中のロになっても磁束が残ることがあり, その磁束を残留磁束

空間に磁束が発生しこれがコイルの外部に磁石と同じようと呼ぶ. 更に逆方向の磁界を印加し続けるとある磁界以上に磁界を発生するからであり, コイルは磁石と同じようなになって突然急激に磁束が低下する. この磁界Hと磁束B働きを生じ鉄釘を引き付ける作用をする. このときコイルの関係を図示したものがB―H曲線, B―Hカーブと呼ばれ,の中に鉄の棒を入れておくと外部の磁界が強くなり釘を引BとHの間が単純な依存性でなく図に示すように行きと帰き付ける力が強くなる. これは鉄の棒を入れたことでそのりで異なったものとなるのが磁気ヒステリシスである.

中の磁束が大きくなり, 鉄心入りのコイルの磁界を発生す

材料によってこのヒステリシスカーブの幅が非常に小さる作用が強くなるからである. この時磁束が空芯の時に比べてどのくらい大きくなったかの比率が透磁率と呼ばれる.

図１

トランスの構造と原理

図２― 84 ―

磁気ヒステリシスカーブ

大久保・吉野：電力の利用効率を大きく高めるアモルファス軟磁性材料を使ったトランスの普及を期待○高保磁力材料
高保磁力材料はいわゆる永久磁石として外部に強力な磁界を安定して発生する材料である. 磁気ヒステリシスの形
が大きな角形を示すものであり, 材料に大きな外部磁界を印加すると磁化が進み, 外部磁界を取り除いてしまっても大きく磁化された状態がそのまま残り, 外部に強い磁界を発生し続ける. 鉄系材料に希土類などの様々な原子を加え,
適切な熱処理などのプロセスを加えることで実現される.
特に日立金属で開発されたネオジ鉄ボロン磁石は極めて強い磁界を発生する世界最強の磁石と云える. このような極めて高い高保磁力材料が開発されたことから, それらはモー
図３

ヒステリシスカーブの２タイプ(高透磁材料と高保磁力材料)

ター, 発電機, アクチュエーター, 医療用機器などに画期的な性能向上, 進歩をもたらし, 小型化も可能にした.

いものと, 非常に広いものとがある. その面積がそのような材料をトランスに用いた場合に生ずるエネルギー損失,
いわゆる鉄損と云われるものである. 従って, 幅の小さいものが透磁率が大きく鉄損が小さいことになる. また幅の大きなものが高保磁力材料と呼ぶ. 一旦閾値以上の磁界を印加すると磁界を取り除いてもその物質は外部に強い磁気的影響を及ぼしいわゆる永久磁石となる.
○高透磁率材料
磁束を通す磁心材料として用いられるものであり, 磁気
ヒステリシス曲線の幅が極めて小さく磁界による磁束の増加が急速に上がるものが優れている. その傾きが透磁率と呼ばれる. 高透磁率材料としては鉄系材料に微量のシリコンなどが加えられたケイ素鋼板がよく用いられてきた. 特に磁束は特定の方向に通るのでそれに最適な方向に性質が揃うように構造が制御された一方向性ケイ素鋼板が多用されてきた. しかしアモルファス材料が出現しこの方面に画

写真１ 産業用アモルファストランス(株式会社日立産機システム提供)

期的な進歩をもたらした. トランス, いわゆるトランスの磁心材料など多方面に利用され, 特に鉄損と呼ばれる損失が大きく低下することとなった. 透磁率の大きな磁芯材料を使うとトランスが大きく小型化ができるし, 鉄損と呼ばれるエネルギー損失が大幅に減少する.

図４

写真２ アモルファス柱上トランス(東京電力株式会社提供)

高透磁率材料のB−Ｈ曲線― 85 ―

島根県産業技術センター研究報告第50号(2014)

生産技術部を経て, 平成12年帯鋼工場副長, 平成16年生産技術部長, 平成18年本社直轄Ｆプロジェクト主幹, 平成23年メトグラス安来工場工場長.
平成24年 理事・軟磁性材料事業部長, メトグラス安来工場工場長, Metglas, Inc. CEO.
モットー： Save the Earth with Amorphous !
【吉野勝美】
昭和16年12月10日島根県八束郡玉湯町生れ. 松江高等学校, 大阪大学工学部電気工学科, 同大学院を経て, 昭和44年大阪大学に勤務. 昭和63年大阪大学工学部電子工学科教授. その後大阪大学大学院工学研究科教授に配置換え, 東

写真３ アモルファス軟磁性材料(日立金属株式会社提供)

北大学大学院工学研究科電子工学専攻教授併任, 平成16年
大阪大学名誉教授. その間, ベルリン, ハーンマイトナー
原子核研究所客員研究員. 工学博士. 電気学会副会長, 日本液晶学会会長など歴任し, 多数の国際会議の議長, 役員などを務める.
現在

島根県産業技術センター所長を務めるかたわら,島根大学客員教授, 大阪大学招聘教授, 長崎総合科学大学
客員教授, 関西電気保安協会理事, 電気材料技術懇談会会長, 経産省中国地域太陽電池フォーラム座長なども務める.
論文1300篇を超え, 多数の著書があるものの, 生涯研究者をモットーに電気電子に関わらず広い分野の課題, 自然に関わる課題に関心を持っている.
Note added in proof
本対談でも取り上げられている日立金属株式会社の開発した ｢高効率変圧器用高Bsアモルファス合金Metglas 2605
HB1M｣ が第56回 ｢十大新製品賞本賞｣ (2013年) に選定
され, 表彰された.
本賞はその年に開発, 実用化した新製品の中から, モノ

写真４

トランス用アモルファス鉄心(日立金属株式会社提供)

づくり産業の発展や日本の国際競争力強化に資する製品を
日刊工業新聞社が選定し, 表彰する制度.

対談者略歴【大久保由紀夫】
昭和30年１月４日島根県松江市生まれ, 松江北高等学校,
大阪大学工学部機械工学科卒.
昭和53年 日立金属株式会社に入社､ 同年場配属, 平成４年安来工場に転勤

熊谷機装工

帯鋼工場, 磨鋼工場,― 86 ―