【技術提案】モーターコアで使用する電磁鋼板へ磁気焼鈍を行い、磁気特性を改善し、エネルギー効率・反応速度を改善！

今回の技術提案の要約

今回ご紹介するのは、モーターコアで使用する電磁鋼板や鉄心で使用する鉄材へ磁気焼鈍を行い、磁気特性を改善することで、鉄損を防ぎエネルギー効率を改善、更に磁気密度や透磁性が改善されたことで、反応速度の改善を実現した技術提案事例をご紹介します。

質量・温度・時間の緻密なコントロールと、独自の治具設置ノウハウにより、材料のポテンシャルを最大限に引き出し、バッテリーの持ちやモーターの反応速度といった最終製品の付加価値向上を実現します。

磁気焼鈍による機能性向上のからくりについては、下記記事にて詳しく解説しておりますので、是非こちらをご覧ください

＞＞磁気焼鈍とは？磁気焼鈍の目的や磁気焼鈍に適した材質を解説！

また、合わせて磁気焼鈍によるセンサーの反応速度改善や、音響機器の音質改善を行った事例もございます。

＞＞【技術提案】車載センサーカメラへの応力除去焼鈍で要求硬度を実現、磁気焼鈍で反応速度を改善！

＞＞【技術提案】最適な条件で磁気焼鈍を行い、音質改善を実現！

このような磁気焼鈍ですが、求めるエネルギー効率、反応速度を実現するには、必要な透磁性（透磁率）を算定、また必要な透磁性（透磁率）を実現するための最適な熱処理条件（熱処理温度、熱処理時間）はどのようなものかを判断する、そこには非常に専門的な知識と経験が求められます。

本コラムでは、そのような求める硬度を実現するための応力除去焼鈍や、求める反応速度を実現するための磁気焼鈍について詳しく解説いたします。本記事の下部で、Before、After形式で詳しく解説しておりますので、是非最後までご覧ください。

また、今回ご紹介するような研究開発について、熱処理・水素還元技術ナビでは過去多数実績がございます。熱処理・水素還元技術ナビの研究開発については、下記ページでまとめてご紹介しておりますので、是非ご覧ください！

＞＞「研究開発・支援」について詳しくはこちら

その他、熱処理・水素還元技術ナビが行う磁気焼鈍処理について、下記ページで詳しく解説しております。是非合わせてご覧ください！

＞＞「熱処理技術サービス：磁気焼鈍」はこちら

　　

Before：お困りごと

今回ご相談いただいたお客様は、次世代モビリティや産業用モーターの開発において、以下のような課題を抱えていらっしゃいました。

エネルギー効率の悪さ： 鉄損が大きく、バッテリーの消費が予想以上に早い。

モータの反応速度の遅れ： スタート時のモーターの反応速度が鈍く、精密な制御に支障が出ている。

特に近年はレアアースを使用しないモーターコア開発（ケイ素鋼板の活用など）も進んでおり、より高度な熱処理技術が求められています。

　

After：ご提案内容

そこで熱処理・水素還元技術ナビでは、モータコアの各部品に対して磁気焼鈍を行うことで、磁気特性を改善し、鉄損を少なくすることで、電気エネルギーの効率向上によるバッテリー性能向上、反応速度改善による性能向上などを実現いたしました。

モーターコアに使用される材質として、無方向性電磁鋼板の需要が近年益々高まっています。メーカーから販売される磁気焼鈍材は、比較的低い温度で磁気焼鈍を行いますが、当社の場合ですと材質や、求める条件に応じて適切な熱処理条件（温度・時間等）で処理を行うことが可能です。

モータコアの部品で使用される代表的な材質に対応する熱処理条件を下記にて詳しくご紹介をさせていただきます。

磁気特性を最大限に引き出す『材質別熱処理推奨条件』  

◆電磁鋼板（絶縁皮膜有り）

• 熱処理温度：750℃〜820℃±20℃
• 保持時間：2時間以上
• 雰囲気：不活性ガス（窒素など）
• 炉冷：600℃までで、2時間以上炉冷。 以後は空冷（急冷は避ける）。雰囲気のまま100℃以下まで冷却が望ましい。
• ポイント： 絶縁皮膜の温度劣化を防ぐため、温度処理設定には正確な精度を要します。  

電磁鋼板 （絶縁皮膜有り）	熱処理温度	保持時間	雰囲気	炉冷・冷却
推奨条件	750°C 〜 820°C （±20°C）	2時間以上	不活性ガス （窒素など）	600°Cまで2時間以上かけて炉冷。 以後は空冷（急冷は避ける）。

　

◆ 純鉄（炭素0.02%以下）

• 熱処理温度：850℃〜870℃±20℃
• 保持時間：3時間以上
• 雰囲気：還元性（水素など）
• 炉冷：450℃までで100℃/h以下。以後は空冷（急冷は避ける）。雰囲気のまま100℃以下まで冷却が望ましい。
• ポイント：変形、溶着、コンタミ防止のための脱脂洗浄が必要。熱処理後は不動態皮膜が失われるため非常に錆びやすく、防錆処理を施す必要があります。  

純鉄 （炭素0.02%以下）	熱処理温度	保持時間	雰囲気	炉冷・冷却
推奨条件	850°C 〜 870°C （±20°C）	3時間以上	還元性ガス （水素など）	450℃までで100℃/h以下。 以後は空冷（急冷は避ける）

　

◆ケイ素鋼板（センダストコア）

• 熱処理温度：850℃〜1050℃
  ※ケイ素の添加量により温度幅があり、ケイ素 1% 850℃ 、3%900℃、7%1050℃ と添加量が増えると熱処理温度も上がる傾向にあります。
• 保持時間：2時間以上
• 雰囲気：還元性ガス、不活性ガス（水素、窒素など）
• 炉冷：400℃まで100℃/h以下 以後空冷。
  ※ケイ素の添加量（1〜3%、6.5%以上）によっては保持時間、炉冷時間、冷却速度の推奨条件が決まって無いものもあります。  

ケイ素鋼板（センダストコア）	熱処理温度	保持時間	雰囲気	炉冷・冷却
推奨条件	850°C 〜 1050°C	2時間以上	還元性ガス 不活性化ガス	400℃までで100℃/h以下。 以後は空冷（急冷は避ける）

◆パーメンジュール（絶縁皮膜有り含む） /鉄/コバルト/バナジウム合金

• 熱処理温度：850〜880℃
• 雰囲気：還元性ガス（水素）。バナジウムとの反応により、表面が黒く光沢感のある仕上がりになることもあります。
• 炉冷：100℃〜200℃/h程度
• 保持時間：2時間～10時間（平均3時間ほど） 400℃まで。 以後雰囲気のまま100℃以下まで空冷が望ましい。
• ポイント：変色、溶着、コンタミ防止のための脱脂洗浄が必要です。  製品の小型化に向く材質です。　

パーメンジュール・・・	熱処理温度	保持時間	雰囲気	炉冷・冷却
推奨条件	850°C 〜 880°C	2時間～10時間	還元性ガス	100℃～200℃。 以後雰囲気のまま100℃以下まで空冷

◆パーマロイ（45.78.80ニッケル合金）

• 熱処理温度：応力除去焼鈍850〜900℃ 。磁気焼鈍1050〜1100℃。
• 保持時間：2〜4時間以上。
• 雰囲気：還元性ガス（純水素推奨）
• 炉冷：400℃まで100〜80℃/h以下 、以後雰囲気のまま100℃以下まで空冷。
• ポイント：変色、溶着、コンタミ防止のための脱脂洗浄が必要。 変形防止のための治具付け、溶着防止のための前処理の工程が必須。
  特に加工後の熱処理では応力が解放されます。精度を要する場合は次工程が必要となる場合もあります。 また、硬度が大きく低下し、軟化するため取り扱いや発送には注意が必要となります。

パーマロイ（45.78.80ニッケル合金）	熱処理温度	保持時間	雰囲気	炉冷・冷却
推奨条件	応力除去焼鈍850〜900℃ 。 磁気焼鈍1050〜1100℃。	2〜4時間以上。	還元性ガス	400℃まで100〜80℃/h以下 、以後雰囲気のまま100℃以下まで空冷。

　

熱処理・水素還元技術ナビの応力除去焼鈍・磁気焼鈍事例

今回ご紹介したような応力除去焼鈍と磁気焼鈍ですが、熱処理・水素還元技術ナビでは今回の事例以外にも多数実績がございます。

熱処理・水素還元技術ナビが実際に行った熱処理事例を以下でご紹介いたしますので、是非こちらも合わせて、ご覧ください！

　

熱処理事例①：パーマロイの磁気焼鈍

　

熱処理事例②：純鉄の磁気焼鈍

　

熱処理事例③：電磁鋼板の磁気焼鈍処理（窒素雰囲気熱処理）

　

熱処理事例④：パーメンジュールの磁気焼鈍

　

熱処理事例⑤：電磁ステンレスの磁気焼鈍

　

熱処理事例⑥：フェライト系ステンレスの磁気焼鈍処理

　

熱処理事例⑦：ナノ結晶磁性体の磁気焼鈍処理

　

熱処理事例⑧：アモルファス合金の磁気焼鈍

　

熱処理事例⑨：ステンレスの応力除去焼鈍

　

熱処理事例⑩：ハステロイの応力除去焼鈍

　

熱処理事例⑪：アルミニウムの応力除去焼鈍

　

磁気焼鈍のことなら、熱処理・水素還元技術ナビにお任せ！

磁気焼鈍でお困りの際は熱処理・水素還元技術ナビでを運営しておりますサーマル化工株式会社までお気軽にお問い合わせください。

　　

■　熱処理・水素還元技術ナビの特徴

熱処理・水素還元技術ナビは、難易度の高い精密部品の各種熱処理に対応可能な熱処理のプロフェッショナルです。一般的な焼鈍から、純水素・特殊ガスでの熱処理を、1個から最大100時間の長時間行うことができます。

近年注目されている金属粉末の水素吸蔵によるリサイクル処理についても対応可能です。

＞＞「熱処理・水素還元技術ナビが選ばれる理由」はこちら

　

■　研究・開発支援実績が多数

熱処理・水素還元技術ナビを運営しておりますサーマル化工では、研究開発の試験案件を事業の核と考えており、本日に至るまで各業界のメーカー様をはじめとして様々な研究・開発支援を行ってきました。

正確な昇温、安定した保持時間、築炉よる緩やかな降温など試験目的によって、ご希望沿ったヒートパターンのご提案が可能です。

＞＞「熱処理・水素還元技術ナビの研究・開発支援」はこちら

　

■　お客様からいただくよくある質問

実際にお客様からいただいたご質問のうち、特によくいただく質問をご紹介します！

Q.焼きなましとはどのような熱処理ですか？

Q.応力除去とはどのような熱処理ですか？

Q.磁気焼鈍とはどのような熱処理ですか？

Q.水素還元とはどのような熱処理ですか？

Q.保磁力A/ｍという表記はどのような意味ですか？

Q.水素雰囲気熱処理とはどのような熱処理ですか？

Q.粉末の熱処理は可能ですか？

　

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熱処理の基礎が分かるハンドブックを無料プレゼントしております。ご興味ある方は是非ご覧ください！

　

■　熱処理でお困りの際はお気軽にご相談ください！

熱処理のことでお困りの際は、熱処理・水素還元技術ナビにお気軽にご相談ください！