この紹介論文の内容は、[出版社：International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE)]によって発行された[論文タイトル：Induction motors with copper rotor: a new opportunity for increasing motor efficiency]という論文に基づいています。 1. 概要： 2. 抄録： 銅ロータ誘導電動機（CURIM）は、アルミニウムロータ（ALRIM）よりもロータ融解損失が少ないため、最近導入されました。さらに、CURIMを使用すると、IE4およびIE5の効率レベルに到達しやすくなります。CURIMは、小型モータ、エスカレーター、および電気自動車アプリケーションに有利です。ただし、CURIMは、スリップ、力率、温度上昇、およびトルク低下の問題を示すため、分析する必要があります。本研究では、割引手法を適用して、CURIMとALRIMを使用する経済的実現可能性を比較しました。循環運転のある砂糖会社で事例研究を実施し、そこで5.5 kWのモータが製粉機のフィーダーの中間導体に設置されます。この施設は、3〜6か月間、3シフトで稼働します。ALRIMに対するCURIMのコスト増加（ACI）は、1.1〜1.5倍でした。年間3,600時間および4,000時間の運転で、ACIが10％を超えると、投資回収期間が4年以上になり、正味現在価値（NPV）が直線的に増加することがわかりました。 3. 導入： アルミニウムロータ誘導電動機（ALRIM）の代わりに銅ロータ誘導電動機（CURIM）を使用すると、ロータ損失を大幅に削減できます。これは主に、銅の電気伝導率がアルミニウムの約170％であるためです。したがって、機械全体の損失も減少します。中電力誘導電動機では、総損失の15％〜25％から、効率が2％〜5％増加します[1]、[2]。ただし、アルミニウムと比較して銅の融点が高い（銅の場合は1,083°C、アルミニウムの場合は660°C）ため、銅の鋳造プロセスに関する問題を最初に解決する必要がありました。現れた根本的な困難は、ダイの寿命の短縮、純粋な銅の鋳造プロセスでの酸化、および溶融銅に分散した多孔性でした[2]。 電力コストが増加するにつれて、モータのライフサイクルコストが不可欠であるという認識が高まり、消費者はより効率的なモータに対してより高い初期コストを支払うことの利便性を認識しました[3]。さらに、政府の規制とインセンティブが推進要因となっています。そのため、多くの企業や団体が銅鋳造の欠点を解消するために取り組み、ロータ製造用のダイ材料と鋳造プロセスを開発し、大量生産を可能にし、経済的にしました[1]、[2]、[4]。 4. 研究の概要： 研究テーマの背景： 銅ロータ誘導電動機（CURIM）は、アルミニウムロータ（ALRIM）よりもロータ融解損失が少ないため、最近導入されました。さらに、CURIMを使用すると、IE4およびIE5の効率レベルに到達しやすくなります。CURIMは、小型モータ、エスカレーター、および電気自動車アプリケーションに有利です。 既存の研究の状況： アルミニウムと比較して銅の融点が高い（銅の場合は1,083°C、アルミニウムの場合は660°C）ため、銅の鋳造プロセスに関する問題を最初に解決する必要がありました。現れた根本的な困難は、ダイの寿命の短縮、純粋な銅の鋳造プロセスでの酸化、および溶融銅に分散した多孔性でした[2]。 研究の目的： 本論文では、構造特性と関連コスト、運転、損失、電気機械、エネルギー、および温度特性に基づいて、CURIMとALRIMを比較します。最後に、CURIMを同容量のALRIMに置き換えた結果を比較することにより、砂糖工場で5.5 kWモータを置き換える経済的実現可能性調査を実施します。 コアスタディ： CURIMでの銅鋳造プロセスに関する調査は、メーカーが製造した特定のタイプ（つまり、定格電力、極数、電圧）の銅ロータモータを設計、鋳造、および設置するコストが、別のメーカーのコストと異なる可能性があることを示しています。 5. 研究方法論： 研究デザイン： 循環運転のある砂糖会社で事例研究を実施し、そこで5.5 kWのモータが製粉機のフィーダーの中間導体に設置されます。この施設は、3〜6か月間、3シフトで稼働します。 データ収集と分析方法： 経済分析は、差分正味現在価値（Differential NPV）[27]の基準を使用して事例研究で実施されたため、同じまたはほぼ同じコスト（たとえば、固定子コスト、設置コスト、メンテナンスコスト）が排除されます。 研究テーマと範囲： 同容量のALRIMでCURIMを置き換えた結果を比較することにより、砂糖工場で5.5 kWモータを置き換える経済的実現可能性調査を実施します。 6. 主な結果： 主な結果： 図のタイトルリスト：
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user 07/11/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Applications , CAD , CFD , Computational fluid dynamics (CFD) , conformal cooling , cooling solutions , Efficiency , Quality Control , Review , STEP , 금형 射出成形のサイクルタイムを最大70%削減！アディティブマニュファクチャリングが拓くコンフォーマル冷却の最前線 この技術概要は、Soroush Masoudi氏らによる学術論文「Recent Advancement in Conformal cooling channels: A review on Design, simulation, and future trends」に基づいています。射出成形および金型設計に携わるプロフェッショナルの皆様のために、STI C&Dのエキスパートが要約・分析しました。 キーワード エグゼクティブサマリー 課題：なぜこの研究が射出成形のプロフェッショナルにとって重要なのか 射出成形プロセスにおいて、冷却工程は製品の品質と生産性を決定づける最も重要な段階です。しかし、ドリル加工による直線的な冷却チャネルに依存する従来のアプローチには、長年にわたり根本的な課題が存在しました。 製品の形状が複雑になるほど、直線的なチャネルでは金型キャビティ表面から冷却チャネルまでの距離が不均一になります（Figure 3 (a)）。この距離のばらつきは、製品内に温度勾配を生み出し、不均一な冷却を引き起こします。その結果、反り（Warpage）やヒケ（Sink Mark）といった寸法不良や外観不良が発生しやすくなります（Figure 4）。 さらに、この非効率な冷却プロセスは、射出成形全体のサイクルタイムの大部分（50～80%）を占める主要因となっており[12]、生産性の向上を阻む大きなボトルネックでした。これらの課題を克服し、高品質な製品をより短時間で生産するためには、冷却技術そのものの革新が求められていました。 アプローチ：研究方法の解明 本論文は、この課題に対する解決策として注目されるコンフォーマル冷却チャネル（CCC）に関する最新の研究動向を、網羅的にレビューしたものです。SCOPUSデータベースを用いた調査では、CCCに関する研究論文が過去10年間で急増していることが示されており（Figure 5）、本技術への関心の高さがうかがえます。 研究のアプローチとして、以下の点が体系的に整理・分析されています。 この包括的なアプローチにより、研究者や技術者はCCCに関する最新の知見を体系的に理解し、自身の課題解決に応用するための指針を得ることができます。 ブレークスルー：主要な研究成果とデータ 本レビュー論文で明らかにされた主要な研究成果は、コンフォーマル冷却が射出成形にもたらす劇的な効果です。 実務への応用のヒント 本研究の成果は、射出成形の現場に多くの実践的な示唆を与えます。 論文詳細 Recent Advancement in Conformal cooling channels: A review on Design, simulation, and future trends 1. 概要: 2. 要旨:
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user 07/11/2025 Aluminium-J , Technical Data-J aluminum alloy , aluminum alloys , Aluminum Casting , Applications , CAD , Die casting , Sand casting , STEP , Thin films , 자동차 산업 本紹介論文は、「Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering」誌に掲載された論文「Stereometry specification of anodization surface of casting aluminium alloys」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 目的: 本研究の目的は、鋳造法および陽極酸化処理パラメータがアルミニウム鋳造合金上に形成される陽極酸化皮膜の特性に及ぼす影響を提示することです。設計/方法論/アプローチ: FRT社のレーザープロファイル測定ゲージMicroProfを用いて、圧力ダイカストおよび砂型鋳造によって鋳造された2種類のアルミニウム鋳造合金について調査を実施しました。結果: 研究には、アルミニウム鋳物上に得られた陽極酸化皮膜の化学組成、形状、および粗さの影響分析が含まれていました。研究の限界/含意: アルミニウム鋳造合金の陽極酸化皮膜に関する研究に貢献します。実用的意義: 実施された調査は、特にアルミニウム鋳造合金の耐食性向上を目的とした、将来の陽極酸化プロセスの最適化の方向性など、今後の研究分野を示しています。独創性/価値: 例えば、過酷な環境下で使用される建築構造物、電子部品、航空宇宙産業および自動車産業における建設部品の材料としての応用可能性が広がります。 3. 緒言: 近年、世界の多くの科学センターにおいて、様々な産業分野でのアルミニウム合金の使用が継続的に増加しており、アルミニウムおよびその合金、ならびにアルミニウムマトリックス複合材料の製造技術も発展しています[1-5]。陽極酸化皮膜は、アルミニウム製の電子部品、家庭用品、器具の部品、庭園用家具、観光・スポーツ用品、自動車付属品、アルミニウム建材の要素などに適用される保護・装飾機能を持ちます。酸化物皮膜は、コンデンサの電極用に設計されたアルミニウム箔にも製造されます。硬質陽極酸化皮膜は、航空宇宙産業および自動車産業に応用できます。アルミニウム基板に強固に結合した陽極酸化皮膜は、耐食性があります。耐食性は、皮膜中の細孔やピット、または有害な合金形成元素や不純物、特に銅や不純物の存在によって低下する可能性があります。アルミニウムと銅の金属間化合物相は、陽極酸化中に溶解し、皮膜の硬度と厚さを低下させ、多孔性を増大させます。形成された酸化膜の厚さに対する陽極酸化皮膜の厚さの増加は、1Vあたり約0.001 µmです。多孔質で導電性の皮膜は、電解液によって溶解される基本層から形成されます。基本層は、表面層に変換されるのと同じ速度で進行するアルミニウム酸化物の形成によって同時に回復されます。このようにして、基本層はほぼ一定の電圧でその厚さを維持します。形成プロセス中、アルミニウム酸化物は質量要素のわずかな増加と体積の増加を示します。酸化物皮膜は基板に非常に強く固定されています。酸化物皮膜の溶解は、pH 8.8を超える塩基性溶液またはpH 4.0未満の酸性溶液でのみ可能です[13-15]。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: アルミニウム合金の使用は、アルミニウム、その合金、およびアルミニウムマトリックス複合材料の製造技術の進歩とともに、様々な産業で継続的に増加しています[1-5]。陽極酸化皮膜は、電子部品、家庭用品、自動車付属品、航空宇宙および自動車産業を含む広範な用途で、保護および装飾目的でアルミニウムに適用されます。 従来の研究状況: 陽極酸化皮膜は、アルミニウム基板に固定されると耐食性があることが知られています。しかし、この耐性は、細孔、ピット、または銅などの有害な合金形成元素によって損なわれる可能性があり、これらは陽極酸化中に溶解し、硬度と厚さを低下させ、多孔性を増加させる可能性があります。これらの皮膜の形成と特性、それらの厚さの増加（1Vあたり約0.001 µm）および溶解特性が研究されてきました[12, 13-15]。 研究の目的: 本研究の目的は、鋳造アルミニウム合金の陽極酸化プロセスで作製された陽極酸化皮膜の特性を調査し、電解液および鋳造方法が得られた陽極酸化皮膜に及ぼす影響を評価することです。(出典: “Stereometry specification of anodization surface of casting aluminium alloys”, Section 1. Introduction)
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user 07/10/2025 Aluminium-J , automotive-J , Salt Core-J , Technical Data-J Applications , CAD , Die casting , High pressure die casting , Microstructure , Salt Core , thermophysical properties , 金型 , 자동차 本稿は、「J. JFS (日本鋳造工学会誌)」に掲載された論文「Strength of Aluminum Borate Whisker Reinforced Alkali Halides Salt Core (ホウ酸アルミニウムウィスカで強化したアルカリハライド中子の強度)」を基に作成した紹介資料です。 1. 概要: 2. 抄録: 高圧ダイカスト用ソルト中子の研究を行った。3種類のアルカリハライド、すなわち塩化ナトリウムNaCl (98%)、臭化カリウムKBr (99.7%)、臭化ナトリウムNaBr (99.7%)をソルト材料として準備した。塩化カリウムKClの強化に最適な強化材であるホウ酸アルミニウムウィスカをソルト中子の強化材として選択した。これらのソルト材料を電気抵抗炉で溶解し、30Kの過熱度で永久鋳型に鋳込んだ。強度を決定するために4点曲げ試験を実施した。KBrおよびNaBrの最大ウィスカ添加率は約10 vol%であり、ウィスカ添加量の増加に伴い強度は約25 MPaまで直線的に増加した。これらの塩とは対照的に、NaClはホウ酸アルミニウムウィスカで強化できなかった。SEM-EDX局所分析の結果、NaCl中の凝集したウィスカ近傍でのみマグネシウム不純物が検出され、NaCl中のマグネシウム不純物が強度にある程度影響を与えることが示唆された。高純度NaCl (99.5%)は実際にホウ酸アルミニウムウィスカで強化でき、最大ウィスカ添加率は約7.6 vol%で、最大強度はウィスカ添加に伴い約20 MPaまで直線的に増加した。 3. 緒言: 消失性中子を利用したダイカストプロセスは、複雑なアンダーカット形状を有する製品の製造法として注目されている。一般的にダイカスト法は、金型を利用した鋳造法の中で生産性、製造コストに最も優れているものの、成形に消失性中子を必要とするアンダーカット品への適用は困難であった。しかし、鋳物の需要の多くを占める自動車部品への要求として製品の軽量化や機械的強度の向上、部品点数の低減によるコスト削減などがあり、アンダーカット品のダイカスト化が近年ますます切望されるようになってきている。通常ダイカストプロセスでは、溶湯の高速射出時に中子に大きな衝撃力がかかるために消失性中子には高い強度が要求される。一方で、鋳造後の製品から熱処理なしで短時間に中子を除去できることも同様に重要である。つまり、中子は強度と除去性を兼ね備えていなければならず、こうした消失性中子として砂中子 [Ref. 1, 2]、金属置き中子 [Ref. 3, 4]、プラスチック中子、ソルト中子 [Ref. 5-7] などがこれまでに提案されている。この中でソルト中子は、コンクリート並みの高強度を有しかつソルト自身が水溶性であるために除去性も極めてよいという点で優れていることが報告されている。ソルト中子の成形方法には焼結法と溶融成形法があるが、形状自由度の点で溶融成形法は優位であるにもかかわらず、これまであまり研究されていない。そこで前報 [Ref. 7] では、塩化カリウムをセラミックウィスカ・粒子で強化し溶融成形したソルト中子の強度について検討し、ホウ酸アルミニウムウィスカを強化材に用いると特異的に高強度が得られ、ダイカストへの使用に適していることを報告した。そこで本報では、塩化カリウムと化学的に似た性質をもつアルカリハライド類である塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウムについてもホウ酸アルミニウムウィスカによる強化が可能かどうかについて検討した。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 本研究は、特に自動車部品向けの高圧ダイカストにおいて、複雑なアンダーカット形状を製造するための、高強度で容易に除去可能な消失性中子の必要性に取り組んでいる。ソルト中子は有望であるが、最適な性能を得るための強化についてはさらなる調査が必要である。 従来の研究状況: 従来の研究では、溶融成形によりホウ酸アルミニウムウィスカで強化されたKClベースのソルト中子が高い強度を示すことが示唆されていた [Ref. 7]。しかし、この強化方法が他のアルカリハライドに適用可能かについては十分に理解されていなかった。ソルト中子の製造方法としては焼結法と溶融成形法が知られており、溶融成形法は形状自由度に優れるものの、研究はあまり進んでいなかった。 研究の目的: 本研究の目的は、溶融成形時にホウ酸アルミニウムウィスカが異なるアルカリハライド塩（NaCl、KBr、NaBr）に及ぼす強化効果を調査し、それらの性能を以前に研究されたKClベースの中子と比較すること、特にNaClの強化における不純物の影響に焦点を当てることであった。 研究の核心: 研究の核心は、様々な量のホウ酸アルミニウムウィスカで強化された3種類のアルカリハライド（工業用NaCl、KBr、NaBr、および高純度NaCl）からソルト中子を調製することであった。これらの材料を溶解し、永久鋳型に鋳造した。得られたソルト中子の機械的強度は、4点曲げ試験を用いて決定した。ウィスカの分散、破壊挙動、および特にNaCl中の不純物の役割を理解するために、SEMおよびEDXを含む微細構造解析を実施した。 5. 研究方法論
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この紹介論文は、「[発行ジャーナル/学会名は提供文書に記載なし（著者はロシア、エカテリンブルク、ウラル連邦大学所属）]」によって発行された論文「[Strength of oxide skin on aluminum melts]」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨: 複製アルミニウムフォーム技術における「溶湯-充填材」境界面の浸透圧を、A999、AlMg5Si、およびAlSi9MgFe1合金について研究した。0.2 mm未満のサイズの充填材分率における浸透圧は、ラプラス方程式によって支配されることが示されている。充填材分率のサイズが大きくなると、浸透圧は一定に保たれ、「溶湯-充填材」境界面の酸化皮膜の破断によって定義されるものとする。この破断はマイクロクラックの出現につながり、酸化皮膜の成長速度は進化するチャネル内の溶湯の漏出速度よりも遅くなる。アルミニウム合金の酸化皮膜の結晶構造に欠陥を形成する不純物元素は、マイクロクラックの形成に影響を与える。マグネシウム添加の影響は、皮膜中のMgAl2O4の形成とその強度の低下につながる。しかし、酸化皮膜強度に最も強い影響を与えるのは鉄であり、鉄の割合が0.8%を超えると層状タイプの金属間化合物（Al5FeSi）を形成し、これにより純アルミニウムでは20000 MPaであった酸化皮膜の最小浸透圧がAlSi9MgFel合金では7000 MPaに減少することが保証される。 3. 緒言: 酸素含有雰囲気中のアルミニウム溶湯は酸化皮膜で覆われる。それはスピネルタイプの結晶構造である(1)。純アルミニウム上に現れる皮膜は、大部分が非晶質構造であるのに対し、700 °Cを超えると立方晶系のγ相結晶が現れる(2)。金属マトリックス複合材料の接着破壊における強度性能の低下、および表面欠陥/空孔による水素吸収（鋳物のガス欠陥の基本的な原因）の原因となるのは、アルミニウム皮膜のγ相である。後者は水素化学吸着の焦点である(3)。1000 °Cまでの温度では、アルミニウムγ酸化物が形成される(2)。格子寸法はアルミニウム格子の寸法に対応し、したがって高い凝集力をもたらすダンコフ-コノベエフスキーの原理に従う(4)。溶湯表面の酸化皮膜の成長速度は非常に速い。溶湯表面から酸化皮膜を除去した場合、皮膜の成長速度はアレニウスの式に従う(5)。酸化皮膜は鋳物形成のプロセスに大きく影響する。それは相境界を通るガス拡散を防ぐ。その十分に高い強度により、酸化皮膜は流動性に影響を与える。適合する基礎によって支持された固定エッジを持つ円形プレートの軸に対称なものとしてモデル化することによる皮膜強度の研究は、純粋な酸化アルミニウムが最大破壊応力強度の条件下で低い破壊応力を有することを示した。応力拡大係数は、微細な表面欠陥が存在する場合、非常に低い荷重が皮膜の破壊につながる可能性があることを示した(6)。(7)によると、Al-Si-Cu系合金は、その中の銅の割合が2%変化すると流動性が1.5倍異なる。これは、合金の粘度、熱伝導率、結晶化間隔の変化によっては条件付けられない。Al-Cu系またはアルミニウムベースのより多成分系における銅の割合の増加は、酸化皮膜内のCuOの形成につながる。保持期間後、CuOはCu2Oに遷移し、それによって皮膜に亀裂および破断を提供する。それは水素の割合の減少につながるが、皮膜の保護特性を低下させる。流動性の急激な成長は、酸化皮膜内のCu2Oの存在によって説明され、これは酸化皮膜の機械的強度を著しく低下させる応力集中剤である(8, 9)。したがって、溶湯の運動エネルギーの流動損失は低くなる。MgO皮膜は緩く多孔質の構造を有する。通常および高温でのマグネシウム自体の高い活性を考慮すると、溶融中の酸素吸収は非常に激しくなる。最大1.5%のマグネシウム割合を有するアルミニウム合金では、酸化皮膜はマグネシウムおよびアルミニウムの酸化物と、組成MgAl2O4のそれらの共同スピネルを含む。溶湯体積内では、このスピネルは第2列のコンディショニング剤として作用し、したがってより多数の核生成中心を提供する。金属マトリックス複合材料の場合、スピネルの生成を提供する高いマグネシウム含有量は、二重皮膜欠陥の低減により機械的特性を改善する(10, 11, 12, 13)。さらに、最大2%の鉄を含む合金のグループがダイカスト用に開発されている(14)。これらの合金では、一方では、冷却時に形成される金属間化合物Al5FeSiがアインシュタインの式に従って合金粘度を上昇させるが、他方では、それらは酸化皮膜をより柔らかくする。ダイカストの場合、鋳物の壁厚が小さく、溶湯の冷却速度が著しい条件下では、開発された合金の化学組成から判断すると、溶湯の流れに対する酸化皮膜の抵抗が中心的な役割を果たす。浸透法による複合鋳物の製造過程において、鋳物の壁厚がダイカストの場合よりもさらに薄い場合、充填材の多孔質媒体への溶湯の流れを開始するためには、「溶湯-充填材」境界の酸化皮膜を破壊する必要がある(15)。したがって、最小浸透圧は酸化皮膜破壊圧と等しくなり、完成品の透磁率係数を変化させる機会を制限する(16)。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 酸素含有雰囲気中のアルミニウム溶湯は酸化皮膜を発生させる。これらの皮膜は通常結晶性であり、700°Cを超えるとγ相が現れ、金属マトリックス複合材料の強度を低下させ、水素を吸収する可能性がある(1, 2, 3)。酸化皮膜の成長速度は速く、ガス拡散を防ぎ、その強度により流動性に影響を与えることで鋳造形成に大きく影響する(4, 5)。 従来の研究状況: 従来の研究では、純粋な酸化アルミニウムは破壊応力が低いことが示されていた(6)。Al-Si-Cu合金では、銅含有量が皮膜中の酸化銅（CuO、Cu2O）の形成を通じて流動性に影響を与え、これらは応力集中点として作用する(7, 8, 9)。アルミニウム合金中のマグネシウムは、皮膜中にMgOおよびMgAl2O4スピネルを形成し、これは緩く多孔質である(10, 11, 12, 13)。ダイカスト合金中の鉄は、Al5FeSi金属間化合物を形成し、酸化皮膜をより柔らかくすることができる(14)。浸透による複合鋳造では、酸化皮膜の破壊が不可欠である(15, 16)。 研究の目的: 本研究は、特定の化学元素がアルミニウム溶湯の酸化皮膜強度に及ぼす影響を研究することを目的としている。鉄の影響の研究は、鉄が市販のアルミニウム合金に常に伴うため、最も技術的に有望である。Al-Si-Cu系合金の使用は電気機械的腐食につながるため、避ける方が良い。したがって、Al-Si-Fe（AlSi9MgFe1）およびAl-MSi（AlMg5Si）系の合金が研究対象として選択された。 核心的研究: 研究の核心は、異なるアルミニウム溶湯（A999、AlMg5Si、およびAlSi9MgFe1）の酸化皮膜強度に対する化学元素、特にマグネシウムと鉄の影響を調査することであった。これは、複製アルミニウムフォーム技術と実験装置（Figure 1）を使用して、様々な充填材（NaCl）分率サイズで「溶湯-充填材」境界の酸化皮膜を破壊するのに必要な浸透圧を測定することによって達成された。この研究は、これらの元素が溶湯の流れに対する酸化皮膜の抵抗にどのように影響するかに焦点を当てた。 5. 研究方法論 研究デザイン: 酸化皮膜強度を研究するために、生産品に近いパターンが使用された（Figure 1）（15）。金属の試験装入物は、実験室用マッフル型抵抗炉SNOL 1,6.2,5.1/9-13で溶解された。温度制御は、Kタイプのクロメル-アルメル熱電対によって実現された。微細分散溶融石英製のKSBM-345るつぼが、金属の溶解および注入に使用された。GOST R 51574-2000に準拠したNaClが充填材として使用された。内部寸法Ø30×180 mmの円筒形鋳鉄製鋳型（fig. 1, pos.
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user 07/08/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Al-Si alloy , CAD , CFD , Computational fluid dynamics (CFD) , Die casting , FLOW-3D , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Mechanical Property , Microstructure , 자동차 산업 この紹介論文は、「Journal of Materials Processing Technology」によって発行された論文「Studies on Die Filling of A356 Al alloy and Development of a Steering Knuckle Component using Rheo Pressure Die Casting System」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 本研究では、レオ圧力ダイカスト (RPDC) システムの一部として、半凝固スラリーのダイ充填を調査するために、数値流体力学 (CFD) モデルを開発する。ダイ充填キャビティは自動車のステアリングナックルのものに対応し、スラリーはA356アルミニウム合金で作られる。CFDシミュレーションで使用されるレオロジーモデルは実験的に決定される。現在の数値モデルから得られた結果には、ダイキャビティ内のスラリーの流動場、粘度変化、固相率分布、ダイ充填段階中のキャビティ内凝固中の温度および圧力分布が含まれる。本研究の主な目的は、開発された部品の望ましい微細構造および機械的特性のためのゲーティング配置、注入温度、および射出条件を決定することである。当該合金スラリーのダイ充填能力に対する射出条件の影響を研究するために、最終射出速度を2～3.2 m/sの間で変化させて5つの射出プロファイルを研究する。本研究の知見を裏付けるために、凝固した部品の異なる位置からサンプルを取得することにより、主に光学顕微鏡およびマクロ硬度測定の形で、微細構造形態および構造特性相関を研究した。 3. はじめに: 自動車産業における燃費向上のための要求は、自動車部品の軽量化、特に他の軽量自動車部品と比較して優れた強度対重量比および伸び値を必要とするサスペンション部品の軽量化に向けた努力を動機付けている。アルミニウムおよびマグネシウム合金の鍛造や従来のダイカストなどの伝統的な製造プロセスは、多段階の処理ステップ、一貫性のない機械的特性、デンドライト微細構造、および液体偏析などの課題を提示する。半凝固ダイカスト、特にレオダイカスト (RDC) およびその変形であるレオ圧力ダイカスト (RPDC) は、改善された構造的完全性と費用対効果を備えた、健全でニアネットシェイプの部品を製造するための有望なワンステップソリューションとして浮上している。これらのプロセスの成功は、複雑なダイキャビティの適切な充填を保証するために、ほぼ球状の初晶粒子を持つ半凝固スラリーの調製に大きく依存する。多くの研究がチクソダイカスト (TDC) およびRDCを調査してきたが、RPDCにおけるダイ充填のCFDシミュレーション、特に実験的検証を伴うものは比較的少ない。本研究は、CFDシミュレーションを用いてA356 Al合金ステアリングナックルのRPDCプロセスパラメータを最適化し、実験作業によって検証することにより、このギャップを埋めることを目的とする。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 主な動機は、燃費を向上させるための軽量自動車部品の必要性である。伝統的に鋼鉄または鋳鉄で作られていた自動車のサスペンション部品は、アルミニウムおよびマグネシウム合金を使用して開発されている。しかし、これらの軽合金の従来の製造方法では、しばしば欠陥や特性のばらつきが生じる。 従来の研究状況: 従来の研究では、従来のグラビティダイカスト (GDC)、高圧ダイカスト (HPDC)、スクイズキャスティング、およびチクソダイカスト (TDC) やレオダイカスト
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user 07/07/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Aluminum Casting , Applications , CAD , CFD , Quality Control , Review , Sand casting , STEP , 금형 , 제품 개발 数週間から数日へ：シミュレーション、RP、Web連携による鋳造開発の革新的アプローチ この技術概要は、B. Ravi氏、Dinesh Kumar Pal氏、Nagahanumaiah氏によって執筆され、Rapid Manufacturing Seminar, TEAMTECH 2006で発表された学術論文「Rapid Casting Development」に基づいています。鋳造・ダイカストの専門家のために、株式会社STI C&Dのエキスパートが要約・分析しました。 キーワード エグゼクティブサマリー 課題：なぜこの研究が鋳造・ダイカスト専門家にとって重要なのか 近年の製品開発サイクルは急速に短縮しており、自動車のような製品では12〜15ヶ月で新型が開発されます。これに伴い、鋳造部品の開発リードタイムも従来の8〜12週間から数日レベルへと大幅な短縮が求められています。しかし、リードタイム短縮の要求は、品質保証やコスト削減といった相反する要求と同時に満たさなければなりません。 従来の開発プロセスでは、工具（金型や木型）の製作と、実際の鋳造トライアルに全体の70%以上の時間が費やされていました（Ref. [1]）。現場でのトライ＆エラーに依存する方法では、これらの厳しい要求を同時に達成することは不可能です。この研究は、CAD、シミュレーション、ラピッドプロトタイピング（RP）といった新しい技術と、DFM（製造性を考慮した設計）やコラボレーティブエンジニアリングといった新しい方法論を導入することで、この根本的な課題をいかに解決できるかを示しています。 アプローチ：研究方法の解明 本研究では、鋳造開発のボトルネックを解消し、リードタイムを短縮するために、以下の3つの主要分野における技術開発と応用を統合的に進めました。 これらの技術を統合することで、Figure 1に示すようなコンピュータ支援による迅速な鋳造開発ワークフローを構築し、その有効性を実証しました。 ブレークスルー：主要な研究結果とデータ 本研究は、3つの技術を統合することで、鋳造開発プロセスを大幅に改善できることを実証しました。 実務への応用：あなたの鋳造・ダイカスト業務への示唆 本研究の成果は、机上の空論ではなく、現場のプロセスに直接的な利益をもたらす可能性を秘めています。 論文詳細 Rapid Casting Development 1. 概要: 2. 概要（Abstract）: 今日の急速な製品革新サイクルは、新しい鋳造品を数ヶ月ではなく数日で開発することを要求しています。これは新しい技術と方法論を採用することによってのみ可能です。本稿では、鋳造開発の迅速化に貢献する我々の研究の3つの分野、すなわちプロセスシミュレーション、ラピッドツーリング、コラボレーティブエンジニアリングについて述べます。鋳造プロセスシミュレーションは、現場での試行錯誤なしに方案とプロセスパラメータを最適化することを可能にします。鋳造パターン製作用には、現在いくつかのラピッドプロトタイピングベースのルートが利用可能であり、最も広く使用されているルートについて、製作時間、開発コスト、寸法精度、表面品質への影響がベンチマークされています。製品、工具、鋳造の各技術者間で鋳造プロジェクト情報を交換するためのWebベースのフレームワークは、潜在的な問題の早期特定と、より適合性の高い製品・プロセス設計による問題の防止を可能にします。これら3つの技術すべての使用は、鋳造品開発のリードタイムを大幅に短縮します。このアプローチ全体を工業用鋳造品の例を通して示し、より予測可能で一貫した品質の鋳造品を達成する上でも従来のアプローチより優れていることを示します。 3. はじめに（Introduction）: 古代では、インベストメント鋳造法で青銅像を製作するのに3〜4ヶ月かかりました。しかし、大量生産が行われた前世紀においても、典型的な鋳造品の開発リードタイムは約8〜12週間と大差ありませんでした。これは主に、工具開発と生産トライアルに数週間（全リードタイムの70%以上）を要したためです。現代の急速に短縮される製品開発期間（例えば新型自動車で12〜15ヶ月）において、このようなリードタイムはもはや受け入れられません。OEMは今や、新しい鋳造品が数週間や数ヶ月ではなく、数日で開発されることを期待しています。しかし、リードタイム短縮の要求は品質保証とコスト削減の必要性も伴うため、これは言うは易く行うは難しです。CADやシミュレーションのような新しい技術と、DFM（製造性を考慮した設計）やコラボレーティブエンジニアリングのような方法論を採用しない限り、これらすべてを同時に達成することはできません。 4. 研究の要約: 研究トピックの背景: 新しい鋳造品の開発は、一般に製品設計、工具開発、鋳造生産の3つの段階からなります。これらの段階間のフィードバックは、製造性を考慮した製品・工具設計を改善するために不可欠です。例えば、アンダーカット形状をなくせば追加のコアが不要になり、薄肉部を厚くすれば湯回り不良や引け巣欠陥を防げます。このフィードバックプロセスを効率化し、開発リードタイムを短縮することが本研究の背景にあります。 従来の研究の状況: 従来、鋳造開発は各部門（OEM、工具メーカー、鋳造工場）が独立して作業を進め、問題が発生するたびに手戻りが発生していました。鋳造シミュレーションソフトは存在するものの、高価で専門知識が必要なため、中小の鋳造工場ではほとんど使用されていませんでした。また、ラピッドプロトタイピング技術は存在していましたが、鋳造用途での各手法の技術的・経済的な比較検討は十分ではありませんでした。 研究の目的: 本研究の目的は、(1) 中小企業でも利用しやすい半自動の鋳造方案設計・シミュレーションソフトウェアを開発すること、(2) 鋳造用パターン製作における主要なラピッドプロトタイピング手法をベンチマーク評価すること、(3) 開発関係者間のコラボレーションを促進するWebベースのフレームワークを構築すること、の3点です。これらを統合することで、鋳造開発のリードタイムを大幅に短縮し、品質とコストを改善することを目指します。 研究の中核: 研究の中核は、プロセスシミュレーション、ラピッドツーリング、コラボレーティブエンジニアリングという3つの技術を統合したアプローチです。 5. 研究方法 研究デザイン: 本研究は、3つの柱からなる統合的なアプローチを採用しています。まず、鋳造シミュレーションソフトウェア「AutoCAST」を開発し、その有効性を工業用鋳造品の事例研究で検証しました。次に、単一のインペラ形状を対象に、複数のRP技術を用いてパターンを製作し、時間、コスト、品質の観点から比較分析を行いました。最後に、鋳造プロジェクトの情報を体系的に管理・共有するためのWebベースのコラボレーションシステムを設計・開発しました。
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本紹介論文は、「[International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT)]」により発行された論文[Optimisation of Casting parameters of Squeeze cast LM-24 Al-Si Alloy]に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 従来のダイカスト法では、高いゲート速度での溶湯流動が非層流を引き起こし、鋳造品の品質に影響を与えます。従来のダイカスト部品に一般的に見られる潜在的な欠陥は、凝固収縮およびガス巻き込みに起因する気孔です。スクイズ鋳造や半凝固鋳造（チクソキャスティングやレオキャスティング[1]など）のような高健全性ダイカストプロセスが開発されてきました。しかし、スクイズ鋳造は半凝固プロセスよりも単純で経済的です。スクイズ鋳造プロセスは、比較的遅い溶湯の金型への供給速度と凝固中の高圧印加を利用します。調査によると、遅い射出速度は乱流を低減し、空気の巻き込みを少なくし、凝固中に印加される圧力は収縮孔やガス気孔を除去し、熱抵抗を減少させ、凝固を促進し、鋳造材料の微細構造と機械的特性の改善に効果があります。このプロセスの軽量非鉄金属合金への適合性は、自動車および航空宇宙産業向けのこの新興プロセスに対する需要を増大させています。本研究では、9%のSiを含むアルミニウム-シリコン合金LM-24について、直接スクイズ鋳造プロセスの研究が行われました。LM-24は、薄肉鋳造に適した優れた鋳造特性を持つ、広く使用されている圧力ダイカスト用アルミニウム合金です。実験計画とパラメータは、圧力、湯流れ温度、金型温度の変動を伴って編成されました。結果は、スクイズ鋳造材料の密度の増加が、気孔のほぼ完全な除去、表面仕上げの改善、微細構造の改善、硬度および引張強度の増加を示しています。乱流を避けるために、供給速度はより低い値に制御されます。LM-24アルミニウム合金の場合、700°Cの湯流れ温度、200°Cの金型温度、および100 MPaの圧力が、より良い機械的特性を得るための最適な組み合わせであることがわかりました。 3. 緒言: 鋳造による金属成形技術は紀元前4000年まで遡ります。圧力ダイカストは、鋳造品の大量生産の需要拡大に応えて1820年代初頭に登場しました。金属ダイへの圧力下での金属射出は、最初は手動クランクを使用した純粋に機械的なものでした。その後、用途の拡大に伴い、空気圧および油圧システムが使用されるようになりました。しかし、進歩は1920年代のコールドチャンバープロセスの開発まで限定的でした。スクイズ鋳造のアイデアは、凝固中の溶融金属に蒸気圧をかけるというもので、早くも1878年にChernovによって考案されました。最初の科学的なスクイズ鋳造実験は、1931年にドイツでG. WelterによってAl-Si合金に対して行われ、1937年にはV. M. Plyatskiiが加わりました。西洋での研究の大部分は、アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金に焦点が当てられてきました。 スクイズ鋳造プロセスは、比較的遅い溶湯の金型への供給速度と凝固中の高圧印加を利用します。主なバリエーションは次のとおりです。 4. 研究の要約: 研究トピックの背景: 高いゲート速度と非層流を特徴とする従来のダイカストプロセスは、しばしば凝固収縮やガス巻き込みによる気孔などの欠陥を引き起こします。これらの限界を克服するために、スクイズ鋳造や半凝固鋳造（例：チクソキャスティング、レオキャスティング [1]）のような高健全性ダイカストプロセスが開発されました。スクイズ鋳造は、特に自動車および航空宇宙産業向けの高品質な軽量非鉄合金部品を製造するための、よりシンプルで経済的な代替手段として提示されています。 従来研究の状況: スクイズ鋳造の概念は1878年から知られており、1930年代から体系的な科学的調査が開始されました。これまでの研究は、主にアルミニウム、銅、マグネシウム合金に集中しています。溶湯の低速供給と凝固中の高圧印加を含むこのプロセスは、乱流、空気の巻き込み、気孔を低減し、それによって鋳造部品の微細構造と機械的特性を向上させることが確立されています。 研究目的: 本研究の主な目的は、アルミニウム-シリコン合金LM-24（9% Si含有）の直接スクイズ鋳造プロセスのパラメータを調査し、最適化することでした。この研究は、鋳造されたLM-24合金の機械的特性を向上させるための、印加圧力、湯流れ温度、および金型温度の最適な組み合わせを決定することを目的としました。 核心的研究: 研究の核心は、LM-24アルミニウム合金の直接スクイズ鋳造に関する実験的調査でした。実験計画は、主要なプロセスパラメータである印加圧力（0、40、60、80、100 MPa）、湯流れ温度（660°C、700°C、750°C）、および金型温度（200°C、250°C）を体系的に変化させることに焦点を当てました。これらの変動が、鋳造合金の得られた表面仕上げ、機械的特性（極限引張強さ、耐力、伸び、硬度を含む）、および微細構造に及ぼす影響を徹底的に評価し、最適な処理条件を特定しました。 5. 研究方法論 研究デザイン: 本研究では直接スクイズ鋳造プロセスを用いました。調査材料は、9%のSiを含むアルミニウム-シリコン合金LM-24（BS1490:1988）であり、その詳細な組成はTable-1に示されています。合金の溶解は、電気抵抗加熱式のるつぼ炉（最高温度1200℃）で行われ、酸化を防ぐために工業用アルゴンガスを注入して不活性雰囲気としました。Figure-2に概略図が示されている、金型加熱、凝固中の加圧、鋳造品突き出しの関連設備を備えた総合的な直接スクイズ鋳造機（容量50T、突き出しシリンダー容量25T）が使用されました。Figure-3に示すダイとパンチは、硬化鋼EN24から製造され、二硫化モリブデン（MoS2）でコーティングされました。200℃または250℃への金型予熱は、デジタル温度コントローラーを備えた携帯型電気ヒーターを使用して行われました。 データ収集・分析方法: あらかじめ計量された量の溶融LM-24合金を下型キャビティに注入しました。注入前に、溶湯表面の自然酸化を防ぐためにホウ酸と硫黄の混合物を溶湯表面に散布し、酸化物や不純物を除去するために溶湯をスキミングしました。 研究トピックと範囲: 本研究は、LM-24 Al-Si合金の直接スクイズ鋳造における鋳造パラメータの最適化に焦点を当てました。研究の範囲は以下の通りです。 6. 主要な結果: 主要な結果:
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本稿は、「Asian Pacific Conference for Materials and Mechanics 2009 at Yokohama, Japan, November 13-16」で発表された論文「NOTCH EFFECT ON FATIGUE STRENGTH OF DIE CAST AM60 MAGNESIUM ALLOY」に基づいています。 1. 概要: 2. アブストラクト: 本研究は、ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に及ぼすノッチ効果を調査するものである。平滑試験片および様々な応力集中係数（Kt）を持つノッチ付き試験片を用いて、4点曲げ試験を実施した。結果は、疲労寿命および疲労限度が、ある点（Kt=2.55）までKtが増加するにつれて減少し、それを超えるKtのさらなる増加は疲労強度を著しく変化させないことを示した。ノッチ付き試験片の疲労限度は、非伝播き裂が観察されなかったため、疲労き裂発生限度に対応することが見出された。き裂は一貫してノッチ底部から発生し、内部の鋳造欠陥はこの結果に影響を与えなかった。AM60合金のノッチ感度は、Ktの増加（1.57から2.09へ）に伴い初期に増加し、その後Ktがさらに増加すると減少した。 3. 緒言: マグネシウム合金は、低密度、高比強度、優れた鋳造性および被削性などの固有の優れた特性により、航空宇宙および自動車産業分野で注目を集めている。これらの用途における構造部品の多くは、優れた疲労特性を要求する。したがって、マグネシウム合金に関するこれまでの研究の多くは、周囲環境下および腐食環境下での疲労特性に焦点が当てられてきた。しかしながら、将来の工学的応用の観点からは、疲労ノッチ感度に関する情報を有することも重要である。なぜなら、平滑材の疲労性能が良好であっても、ノッチ材の疲労性能は非常に劣る可能性があるからである。工学部品においては、ショルダー、キー溝、オイルホール、溝、ねじ山などの幾何学的不連続部、すなわちノッチが必然的に存在し、応力集中のためにノッチ底部で疲労破壊が非常に頻繁に発生する。したがって、特にマグネシウムおよびその合金のような新興材料の場合、ノッチ付き部品の疲労強度を調査することは非常に重要である。本研究では、ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に対するノッチ効果を理解するために、異なる応力集中係数Ktを持つ一定深さのノッチ付き試験片を用いて4点曲げ試験を実施した。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: マグネシウム合金は、低密度や高比強度といった有利な特性により、航空宇宙や自動車などの分野でますます利用されている。これらの合金で作られた多くの構造部品にとって、優れた疲労性能は重要な要件である。 先行研究の状況: マグネシウム合金に関する従来の研究は、主に周囲環境および腐食条件下での疲労特性に集中してきた。しかし、実用的な工学設計のためには、疲労ノッチ感度に関する情報が不可欠である。なぜなら、ノッチを有する部品の疲労性能は、平滑材の疲労性能が良好であっても、著しく劣る可能性があるからである。ノッチは工学部品に一般的に見られ、応力集中のために疲労破壊の主要な起点となる。 研究の目的: 本研究の目的は、「異なる応力集中係数Ktを持つ一定深さのノッチ付き試験片を用いて、ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に対するノッチ効果を理解すること」であった。 研究の核心: 研究の核心は、ダイカストAM60マグネシウム合金に対する4点曲げ疲労試験の実施であった。平滑試験片とノッチ付き試験片の両方が試験された。ノッチ付き試験片は、一定のノッチ深さ（0.1 mm）を特徴としたが、ノッチ底半径（ρ = 1 mm, 0.3 mm, 0.25mm, 0.15 mm, 0.1 mm）を変化させることで、異なる理論応力集中係数（Kt = 1.57, 2.09,
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この紹介論文の内容は、”[IEEE Open Journal of Industry Applications]”が発行した論文「Squirrel Cage Induction Motor: A Design-Based Comparison Between Aluminium and Copper Cages」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 多くの産業用途において、電気モーターの自己始動能力は、ドライブアーキテクチャを簡素化し、システムの信頼性を向上させるために依然として重要な要件です。このモーターのトポロジーの効率改善は、さまざまな国および国際的な規制当局によって、臨時の政策によって目標とされてきました。実際、エネルギー消費量の削減は、運用コストとCO2排出量の削減という2つの利点につながります。銅ケージの採用は、モーターの損失を低減するために成功していることが証明されています。しかし、これは始動トルクなどの他の性能指標に影響を与える可能性があります。本論文では、より一般的なアルミニウムケージと比較して、さまざまな動作条件下でのモーター性能を比較することにより、銅ケージの採用の利点と欠点を詳細に分析します。アルミニウムケージで最適化された一連の誘導機から始めて、直接的な材料ケージ置換の効果を電磁気的および熱的側面の両方で分析します。全体的な性能は、銅ケージに対して特別に最適化された機械と比較されます。提示された性能比較演習により、他の性能指標を悪化させることなく効率を改善することを目的とした一般的な設計ガイドラインが概説されています。 3. 導入: 最終的な世界の電力エネルギー消費量のほぼ50％が電気モーターの供給に使用されています[1]。電気モーターの大部分は定格出力が0.75kW未満ですが、図1（b）および（c）に示すように、電力エネルギー消費に最も大きな影響を与えるのは、市場全体の残りの小さな部分です。実際、0.75kWを超える定格出力を持つ電気モーターの10％が、総電力エネルギー消費量の91％を占めています[2]。図1（d）は、ヨーロッパにおける電力範囲別の電気モータータイプの分布を示しています[3]。明らかに、電力エネルギー消費量の点で最も影響力のあるモーターのトポロジーは、中高電力範囲で最も一般的なAC多相モーターです。グリッド接続された三相かご形誘導電動機（SCIM）は、市場で入手可能な幅広い種類のAC電気モーターの中で最大の市場シェアを占めています[4]。したがって、その効率を改善することは、CO2排出量の点で環境への影響を削減する上で最大の効果をもたらす可能性があります[5]。過去20年間で、ほぼすべての主要経済圏が、まずモーターの最小効率、そして最近ではドライブシステム全体の効率に関するいくつかの規制スキーム（最初は自主的なベースで、次に義務的に）を導入しました[6]。たとえば、ヨーロッパでは、委員会規則1781/2019 [7]は、インバーターと直接グリッド供給の両方の電気モーターの最小エネルギー効率要件に関する正確なタイムテーブルを設定しています。規制当局によって採用された電気モーターの効率クラスの定義と、効率を実験的に決定する方法論は、それぞれ国際規格IEC 60034-30-1/2およびIEC 60 034-2-1によって設定されています。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: かご形誘導電動機（SCIM）の効率改善は、規制圧力の増大とエネルギー消費量およびCO2排出量削減への世界的な焦点により、非常に重要です。銅ケージはモーター損失を低減することが示されていますが、始動トルクなどの他の性能指標への影響については、さらなる調査が必要です。 以前の研究の状況: 以前の研究では、コア軸方向の延長、より優れた磁性材料、銅ケージなどの方法を通じて、SCIMの効率改善を探求してきました。しかし、銅ケージの採用の包括的な効果、特に他の性能パラメータとのトレードオフに関する包括的な効果は、完全には理解されていません。既存の文献には、さまざまな回転子スロット設計と性能要件を考慮して、アルミニウムと銅ケージの体系的な比較が不足しています。 研究の目的: 本研究は、アルミニウムケージと比較して、SCIMで銅ケージを使用することの利点と欠点を分析することを目的としています。直接的な材料置換と最適化された銅ケージ設計が電磁気的および熱的性能に及ぼす影響を調査します。本研究は、始動トルクなどの他の重要な性能指標を損なうことなく効率を改善するための設計ガイドラインを提供しようとしています。 コアスタディ: コアスタディには、アルミニウムと銅ケージを使用したSCIMの設計ベースの比較が含まれています。アルミニウムケージ最適化設計から始めて、論文ではアルミニウムを銅に直接置換することの影響を分析します。さらに、これらの結果を銅ケージに対して特別に最適化されたSCIMと比較します。分析は、効率、始動トルク、電流比、および熱的挙動などのさまざまな性能指標を考慮して、電磁気的および熱的側面をカバーしています。本研究では、実験的テストによって検証された高速性能計算方法と、多目的最適化アルゴリズムを利用して、最適な回転子設計を導き出し、アルミニウムおよび銅ケージモーターの性能を比較します。 5. 研究方法論 研究デザイン: 本研究では、設計ベースの比較研究を採用しています。さまざまな性能要件（始動トルクと効率）に対してアルミニウムケージで最適化されたSCIMのベースライン設計から始まります。次に、研究では、これらのベースライン設計でケージをアルミニウムから銅に直接材料置換を実行します。最後に、銅ケージ用に特別にSCIM設計を最適化し、アルミニウムベースライン設計と直接銅置換の両方に対する性能を比較します。 データ収集と分析方法: 性能評価は、トルクと効率を迅速かつ正確に推定するために、混合分析-有限要素解析（FEA）法に依存しています。この方法は、市販のSCIMでの実験的テストを通じて検証されています。多目的最適化アルゴリズム（NSGA-II）は、さまざまな性能指標と制約条件を考慮して、アルミニウムと銅ケージの両方に対して最適な回転子形状を設計するために使用されます。熱-FEAは、後処理に使用され、固定子および回転子巻線の定常状態温度を評価します。分析された性能指標には、定格効率、始動トルク、電流比、力率、および熱特性が含まれます。 研究トピックと範囲: 本研究は、SCIMの回転子ケージ設計に焦点を当てており、特にケージ材料としてアルミニウムと銅を比較しています。範囲は以下を含みます。 6. 主な結果: 主な結果: 図リスト: 7. 結論: 本研究は、銅ケージがSCIMの効率を高めるための実行可能なソリューションを提供すると結論付けています。アルミニウムを銅に直接置換すると効率が向上しますが、始動電流が増加し、始動トルクに可変的に影響を与える可能性があります。最適化された銅ケージ設計は、アルミニウムケージモーターよりも高い効率を達成しながら、始動トルク能力を維持できます。設計ガイドラインは、電流比が制約されていない場合、直接的な銅置換が非常に効果的であることを強調しています。ただし、電流制限が課せられている場合は、始動性能を損なうことなく効率ゲインを最大化するために、最適化された銅回転子設計が必要です。直接置換と最適化された設計のどちらを選択するかは、特定のアプリケーション要件と設計の優先順位、特に始動電流制限と望ましい効率レベルによって異なります。 8.
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![Fig. 1 (a) Injection moulding process and machine, (b), a complex mould structure, (c), some main parts of automobile fabricated by injection moulding process [9].](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-2601-570x342.webp)
