2020年12月3日
JFEスチール株式会社

高速モータ用Si傾斜磁性材料　『JNRF^™』を開発
～高周波低鉄損と高磁束密度を両立した電磁鋼板～

当社はこのたび、CVD(化学気相蒸着)連続浸珪プロセス技術(※1)を用い、高周波鉄損(※2)の低減と磁束密度(※3)の向上を両立した高速モータ用Si傾斜磁性材料『JNRF^™』を新たに開発しました。これにより、モータの高トルク化と大幅な高効率化(省エネ)を両立することが可能となりました。

電磁鋼板(※4)はモータや変圧器等の電気機器の鉄心材料として広く用いられており、電気機器の性能を左右するキーマテリアルです。近年、電気機器小型化の観点から駆動周波数(※5)の高周波化が進展しており、電磁鋼板には、高周波域での鉄損の低減が求められるようになってきています。高周波域での鉄損を低減するためには、鋼の電気抵抗を高めるSi（珪素）の添加量を増やすことが有効であり、当社は独自開発したCVD（化学気相蒸着）連続浸珪プロセス技術を用い、高Si鋼（6.5%Si鋼）『JNEXコア^®』、および表層のみのSi濃度を高くしたSi傾斜磁性材『JNHFコア^®』を開発・販売し、お客様の製品品質向上に貢献してきました(図1①)。

【図1】商品開発の方向性と新規開発鋼『JNRF^™』の磁気特性

一方で、高速モータ用途においては、高周波域での鉄損低減とともに、高トルク化の観点から高磁束密度化への要求も強くなっており、拡大する様々なモータ用途に対応するため、電磁鋼板のラインナップを拡充する必要がありました。

そこで当社は、浸珪量と拡散条件の最適化によるSi濃度分布のコントロール（図2）および結晶方位制御(図3)に取り組み、従来の無方向性電磁鋼板（3%Si鋼板）並みの磁束密度(トルク)を維持しつつ、モータの大幅な高効率化(省エネ)を可能とする高速モータ用Si傾斜磁性材料　『JNRF^™』の開発に成功しました（図1②）。今後は、電気自動車の駆動モータ、家電製品用モータ、およびドローンモータなど、小型・高速化が進展するモータ分野での適用拡大を目指します。

【図2】CVD連続浸珪プロセスとSi濃度分布のコントロール

【図3】結晶方位制御

当社はこれからも、高機能を有する電磁鋼板の開発を推進し、電気機器の高効率化・小型化をはじめとするお客様のニーズに応えていくことで、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。

(※1) CVD（化学気相蒸着）連続浸珪プロセス技術
鋼帯の焼鈍ラインにChemical Vapor Deposition （化学気相蒸着）法を適用し、連続通板しながら炉内でSiCl4(四塩化珪素)ガスと鋼帯を反応させ、鋼のSi濃度を高めるプロセス技術です。

(※2) 高周波鉄損
鉄損とは、鉄心を交流で励磁した際に生じるエネルギー損失であり、主に熱として失われます。高周波で励磁した際に発生するエネルギー損失は特に高周波鉄損と呼ばれ、高速モータにおいては高周波鉄損が低いほどモータ効率は高くなります。

(※3) 磁束密度
磁束密度とは、材料の磁化されやすさの指標であり、磁束密度が高い材料ほど強い電磁石となります。モータにおいては、磁束密度が高い材料を用いることで、より大きなトルク（力）が得られます。

(※4)電磁鋼板
鉄にSiを添加した材料のことで珪素鋼板とも呼ばれます。モータ、変圧器等の鉄心材料として広く用いられており、絶縁被膜を表面に塗布した薄鋼板が積層されて製品に使用されます。

(※5) 駆動周波数
電気機器において、電流・電圧などが1秒ごとに振動する回数のことです。一般的に、高回転で駆動するモータは、駆動周波数が高くなります。

※『JNEXコア^®』、『JNHFコア^®』はJFEスチール（株）の登録商標です。