はじめに
軟磁性材料（SMM）は、外部磁場を受けると可逆的な磁化挙動を示す強磁性材料の一種である。これらの材料は、低保磁力、高透磁率、低磁歪を特徴とし、変圧器、モーター、その他の電磁デバイスへの応用に適している。
近年、持続可能なエネルギー源に対する需要の高まりに対応し、温室効果ガスの排出を削減するため、エネルギー効率の高い電気システムの開発に注目が集まっています。軟磁性材料は、エネルギー効率の高い変圧器やモーターの設計に大きく貢献できるため、この文脈で重要な役割を果たしている。
軟磁性材料の特性
エネルギー効率の高い変圧器やモーター用途に適した軟磁性材料の主な特性は以下の通りである：
1.保磁力が低い：保磁力とは、材料を減磁するのに必要な磁界の強さの尺度である。SMMは保磁力が低いため、容易に磁化・減磁することができ、トランスやモーターの低損失化につながる。
2.高い透磁率：透磁率とは、材料が磁場を支える能力を示す尺度である。SMMは透磁率が高いため、磁界を集中させ、渦電流損失を減らすことができる。
3.低磁歪：磁歪とは、強磁性体が磁界を受けると寸法が変化する現象。SMMは磁歪が小さいため、変圧器やモーターのコア振動や騒音レベルを最小限に抑えることができます。
4.高い電気抵抗率：渦電流損失は電流密度と磁界強度の二乗に比例する。
エネルギー効率の高い変圧器における軟磁性材料の応用
変圧器は配電システムに不可欠な部品であり、交流電圧を昇圧または降圧するために使用される。変圧器のコアはSMMで構成されており、SMMは一次巻線と二次巻線の間で磁束を効率的に伝達する役割を担っている。変圧器のコアに使用する軟磁性材料の選択は、そのエネルギー効率に大きく影響します。
1.アモルファス合金：アモルファス合金はSMMの一種で、低損失、高透磁率、高抵抗率などの優れた磁気特性を示す。これらの材料は、優れたエネルギー効率と低温度上昇のため、配電変圧器や電力変圧器に一般的に使用されている。
2.ナノ結晶材料：ナノ結晶材料は、ナノメートル範囲の粒径を持つSMMの別のクラスである。これらの材料は、高い飽和磁化、低い保磁力、高い透磁率を示し、高周波トランスの用途に適している。
3.粒方性電気鋼（GOES）：GOESはSMMの一種で、変圧器コア用途に広く使用されている。結晶粒の配向により圧延方向に優れた磁気特性を持ち、無配向鋼に比べて損失が少なく効率が高い。
エネルギー効率の高いモーターにおける軟磁性材料の応用
軟磁性材料は、エネルギー効率の高いモーターの設計、特にモーターの効率、トルク、速度性能に影響を与えるローターコアとステーターコアで重要な役割を果たしています。
1.永久磁石：軟磁性材料は永久磁石モーター（PMモーター）のコア材料として使用され、永久磁石が発生する磁界を強化する。その結果、誘導モーターに比べてトルク密度と効率が向上する。
2.ステータとロータのコア：誘導モータやシンクロナスリラクタンスモータ（SRM）では、固定子巻線と回転子巻線のコア材としてSMMが使用される。軟磁性材料の選択