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1. ヒステリシス損失 大阪府立大学 工学研究科 清水 悠生
2. 2 ヒステリシス損失とは ✓ ヒステリシス損失とは，鉄損に分類される損失の一種 モータの 損失 銅損 鉄損 機械損 漂遊負荷損 渦電流損 ヒステリシス損 巻線の抵抗成分により発生するジュール損 熱として周囲に伝わり，巻線温度上昇の原因になる ベアリングの摩擦，空気抵抗etcの 機械的な要因で発生する損失 上記に分類されない，測定が困難なわずかな損失 3次元的な漏れ磁束による渦電流損etc 磁性材料の特性により 発生する損失
3. 3 ヒステリシス損失はB-Hカーブの面積 ✓ ヒステリシス損失は，磁性材料のB-Hカーブで囲われる 面積として計算できる ✓ 磁性材料のヒステリシス特性の詳細についてはこちら https://yuyumoyuyu.com/2020/08/23/hysteresisofferromagnetics/ 磁性体の 磁束密度(B) 外部の磁場(H) ヒステリシス損W h
4. 4 なぜB-Hカーブの面積なのか？（1/3） ✓ 磁性材料に外部磁場を加え，点A⇒Bまで移動した場合 材料を磁化するのに必要な単位体積あたりのエネルギーは 面積ABCAに等しい ✓ 磁気エネルギーの詳細についてはこちら https://yuyumoyuyu.com/2020/08/30/magneticcoenergy/ 磁性体の 磁束密度(B) 外部の磁場(H) A B 材料に加えられる 単位体積あたりの エネルギー න → C
5. 5 なぜB-Hカーブの面積なのか？（2/3） ✓ 外部磁場を弱め，点B⇒Dまで移動した場合 材料から取り除かれる単位体積あたりの磁気エネルギーは 面積BDCBに等しく， 点A⇒B⇒Dで消費したエネルギーは面積ABDAに等しい 磁性体の 磁束密度(B) 外部の磁場(H) A B A⇒B⇒Dという 経路で消費した エネルギー න → − න → C D 材料から取り除かれる 単位体積あたりの エネルギー න → = − න →
6. 6 なぜB-Hカーブの面積なのか？（3/3） ✓ 磁場が負の場合にも同じ議論ができるため この材料では同じ状態(点A)に戻るまでに，ループによって 囲まれる面積だけのエネルギーを消費する ⇒ヒステリシス損 磁性体の 磁束密度(B) 外部の磁場(H) A B 1周期で消費する 単位体積あたりの エネルギー =ヒステリシス損 C D
7. 7 周波数には依存しない ✓ ヒステリシス特性は磁束密度の時間変化の速さには 依存しない B H B 時間 2 4 1 3 4 2 3 5 B H B 時間 周波数が 異なる 同じ 特性 1 5 1 2 4 3 5 4 1 2 3 5
8. 8 B マイナーループとメジャーループ ✓ 飽和磁束密度に達する前に磁場方向が逆転すると マイナーループと呼ばれる小さなループが形成される ✓ マイナーループでもヒステリシス損は発生する B H 時間 メジャーループ マイナーループ
9. 9 磁束密度と磁場は常に同じ方向とは限らない ✓ 磁束密度の磁場もベクトルであり 常に同じ方向を向いているとは限らない ✓ 交番磁界や回転磁界が発生するモータコアでは 2次元のループを考える必要がある B y H y B x H x [1] N. Soda, et al., J. Magn. Magn. Mater., Vol. 215-216, pp. 626-628, June 2000 [2] M. Enokizono, et al., J. Magn. Magn. Mater., Vol. 161, pp. 136-140. April 2005 x方向 y方向
10. 10 ヒステリシス損失はどこへ消える？ ✓ ヒステリシス損失は熱となり 例えば熱伝導により周囲の磁性材の温度上昇につながる