user 07/02/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Applications , CAD , Die casting , Microstructure , Quality Control , Sand casting , STEP , 自動車産業 , 金型 , 금형 , 자동차 , 해석 鋳物の品質を左右する「鋳型」の科学：亜鉛合金の硬度と強度を最大化するベントナイトの最適比率とは？ 本技術概要は、Zatil Alyani Mohd Amin氏らによって発表された学術論文「Properties of Zinc alloy cast product with different composition of Silica Sand and Bentonite in Green Sand Mould」に基づいています。ハイプレッシャーダイカスト（HPDC）の専門家向けに、株式会社CASTMAN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：なぜこの研究がダイカスト専門家にとって重要なのか 自動車産業や装飾品分野において、軽量化と高機能化の要求が高まる中、亜鉛合金は重要な役割を担っています。ダイカストや砂型鋳造など様々な製造法が存在しますが、特にグリーンサンド鋳造法は、低コストで砂を再利用できるため、多品種少量生産において依然として強力な選択肢です。 しかし、この方法には課題も伴います。鋳型の品質が最終製品の品質に直結するため、鋳肌の粗さ、内部欠陥、機械的強度のばらつきなどが常に問題となります。本研究は、グリーンサンドの主成分であるケイ砂とベントナイト（粘土）の配合比が、鋳造される亜鉛合金（Zn-3Al-2Mg）の物理的・機械的特性にどのような影響を及ぼすかを解明することを目的としています。この研究は、鋳型と溶湯の相互作用という鋳造の基本原理を深く探求しており、その知見はプロセスが異なるHPDCの専門家にとっても、品質向上へのヒントを与えてくれます。 アプローチ：研究方法の概要 本研究では、この課題を解明するために、体系的な実験が計画されました。 研究チームは、ケイ砂とベントナイトの比率を7段階に変化させたグリーンサンド鋳型を準備しました（Table 1参照）。ベントナイトの含有量は、5%から17%の範囲で設定され、水分量は全ての鋳型で一定に保たれました。 この鋳型に、Zn-3Al-2Mg（亜鉛-アルミニウム3%-マグネシウム2%）の三元合金を溶融して注入しました。鋳造後、得られた7種類のサンプルに対して、以下の評価を実施しました。 このアプローチにより、鋳型の組成という単一の変数が、最終製品の複数の品質指標にどのように影響するかを直接的に比較することが可能になりました。 発見：主要な研究結果とデータ 実験の結果、鋳型のベントナイト含有量が鋳造品の特性に顕著な影響を与えることが明らかになりました。 HPDCオペレーションへの実践的な示唆 この研究はグリーンサンド鋳造に関するものですが、その根本的な知見はHPDCの現場にも応用できます。 論文詳細 Properties of Zinc alloy cast product with different composition of Silica Sand and Bentonite in Green Sand
Read More
理論から生産まで：エンジン部品向け高圧ダイカストの実践的ガイド 本技術概要は、Nwonye E.I.、Ilochonwu C.E.、Nwajagu C.O.が執筆し、TMS（The Minerals, Metals & Materials Society）のLight Metals 2013（2013年）に掲載された学術論文「PRODUCTION OF SINGLE CYLINDER ENGINE COMPONENTS THROUGH HIGH PRESSURE DIE CASTING IN SEDI ENUGU」に基づいています。この内容は、CASTMANの専門家がHPDC（高圧ダイカスト）の専門家向けに要約・分析したものです。 キーワード 要旨 (Executive Summary) 課題：この研究がHPDC専門家にとって重要な理由 多くの開発途上国において、単気筒エンジンは日常生活を支える原動力であり、交通手段や発電を担っています。論文の「序論」で述べられているように、これらのエンジン部品に対する絶え間ない需要は大量の輸入につながり、国家のGDPに負担をかけています。 エンジニアや製造業者にとって、これは挑戦であると同時に機会でもあります。挑戦とは、輸入品と競争できる高品質で信頼性の高い部品を生産可能な現地製造基盤を確立することです。機会とは、この巨大な市場を獲得し、雇用を創出し、自国の技術成長を促進することにあります。本研究は、この目標を達成するための鍵となる技術として高圧ダイカスト（HPDC）の活用を探ることで、この問題に正面から取り組んでいます。 アプローチ：方法論の分析 現地生産の実現可能性を証明するため、研究者たちはエヌグの科学機器開発研究所（SEDI-E）で実施された全製造ワークフローを記録しました。論文は、複雑な形状、優れた表面品質、高い寸法一貫性を持つ部品を生産する能力から、砂型鋳造のような他の方法よりもHPDCが選ばれた理由を体系的に概説しています（Ref. [1]）。 論文で詳述されている方法論は以下の通りです。 画期的な成果：主要な発見とデータ この論文は、単一の実験結果というよりも、成功した実施事例を包括的に示す研究に近いです。主要な発見は、同様の部品を生産しようとするすべての施設にとって実践的なガイドとなります。 HPDC製品への実践的示唆 この論文は特定の国の状況に焦点を当てていますが、その発見は世界中のHPDCオペレーションに普遍的な洞察を提供します。 論文詳細 PRODUCTION OF SINGLE CYLINDER ENGINE COMPONENTS THROUGH HIGH PRESSURE DIE CASTING IN SEDI ENUGU.
Read More
user 06/29/2025 Aluminium-J , heat sink-J aluminum alloy , Applications , CAD , CFD , Efficiency , Electric vehicles , Review , STEP , temperature field , 해석 電気自動車向け高電圧層状ヒーターの電気-熱-流体シミュレーションによるモデル特性評価 この紹介論文は、「Energies (MDPI)」によって発行された論文「Model Characterization of High-Voltage Layer Heater for Electric Vehicles through Electro-Thermo-Fluidic Simulations」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨: 本稿は、電気自動車（EV）およびプラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）を含む環境対応車向けに設計された高電圧層状ヒーター（HVLH）のモデリングと解析に焦点を当てており、電気、熱、流体力学の側面を網羅するマルチフィジックスシミュレーションを通じて行われます。HVLHの製造および実験的特性評価には多大な費用と時間が必要となるため、開発段階ではシミュレーションおよび物理モデリング手法が好まれます。本研究は、電気領域内の発熱体（TFE）の熱境界条件を個別にモデリングする先駆的な試みであり、ジュール加熱の計算と過渡共役熱伝達の解析を可能にします。さらに、本研究はHVLHコンポーネントの伝達関数モデリングの適用を開始し、その用途を暖房、換気、空調（HVAC）システムのより広範な文脈に拡大します。入力電圧と流量条件に基づくジュール加熱と温度場の計算を含むシミュレーション結果は、実験データと密接に一致します。導出された伝達関数は、回帰パラメータとともに、システムの動的挙動を正確に予測します。本研究で提示されたシミュレーションベースのモデリングアプローチは、環境対応の電気暖房システムの設計と制御を大幅に進歩させ、持続可能で費用対効果の高いソリューションを提供します。 3. 序論: 電気自動車（EV）およびプラグインハイブリッド電気自動車（PHEV）は、エンジンや電気モーターからの廃熱を常に利用できるわけではないため、車室内暖房、霜取り、バッテリー予熱のためにバッテリー駆動のヒーターが必要です。高電圧ヒーター（HVH）が一般的に使用され、正温度係数（PTC）ヒーターが一般的なタイプです。PTCヒーターは自己制限的な温度特性を提供しますが、低温で大量の電力を消費し、小型軽量設計の実現には限界があります。本稿は、PTCヒーターの限界に対処するために設計された、銀-パラジウム合金の抵抗層を利用する代替タイプのHVHに焦点を当てています。この高電圧層状ヒーター（HVLH）は熱交換器として機能し、積層された発熱体（TFE）を介して冷却液を加熱します。軽量構造、熱出力と熱交換効率の向上、容易に入手可能な材料の使用による持続可能性の向上、PTCヒーターと比較して初期加温段階で約18%のエネルギー節約の可能性[1]といった利点があります。熱出力は温度センサーとパルス幅変調（PWM）制御によって制御されます。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: EVやPHEVのような環境対応車には、効率的でコンパクトな暖房システムが必要です。従来のPTCヒーターには欠点があり、銀-パラジウム合金抵抗層（HVLH）を用いたものなど、代替のHVH技術に関する研究が進められています。これらのHVLHは、サイズ、重量、効率、材料の持続可能性の点で利点があります。 先行研究の状況: HVLHに関するこれまでの学術研究は、主に流体の流れと熱伝達の数値解析を用いた仮想性能検証と設計最適化に焦点を当てており、多くの場合、定常状態の解析に集中していました[9,10]。著者による以前の研究[11,12]を含むいくつかの研究では、TFE構造のモデリングが改善され、ジュール加熱計算が含まれていました。しかし、これらの先行研究の重大な限界は、定常状態解析に依存していることであり、効果的なコントローラ設計に不可欠な動的挙動や過渡応答を適切に捉えることができません。 研究の目的: 本研究の目的は、HVLHの過渡マルチフィジックス解析を通じて時間応答データを取得し、HVLHの正確な伝達関数モデルを開発することです。このモデルは、HVLHの動的挙動の予測を容易にし、HVACシステムのシステムレベルシミュレーション（例：ModelicaやSimulinkを使用）に統合して、制御戦略を開発・実装することを目的としています。 核心研究: 本研究の核心は、対称的なサーペンタイン流路を特徴とする特定のHVLH設計の包括的な電気-熱-流体シミュレーションです。これには以下が含まれます。 5. 研究方法論 研究設計: 本研究で検討されたHVLHユニットは、以前のヒーターモデル[11]の形状と全体寸法（177.4 mm × 251.0 mm × 20.5 mm）を維持しつつ、対称的なサーペンタイン流路を組み込んでいます。 データ収集・分析方法: マルチフィジックスシミュレーションは、商用ソフトウェアパッケージCOMSOL Multiphysics 6.0とその補足モジュールであるComposite Materials、AC/DC、CFD、Heat Transferを使用して実施されました。 研究テーマと範囲: 本研究は、電気自動車用高電圧層状ヒーター（HVLH）のモデル特性評価に焦点を当てました。これには以下が含まれます。 6. 主な結果: 主な結果: 図の名称リスト:
Read More
user 06/21/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Aluminum Die casting , Applications , CAD , Die casting , Efficiency , STEP , 알루미늄 다이캐스팅 , 자동차 , 해석 論文概要:この論文概要は、”[Clinching of Heated Aluminum Die Casting]” を “WGP 2021, LNPE (Lecture Notes in Production Engineering)” にて発表された論文に基づいて作成されています。 1. 概要: 2. 研究背景: 現代の自動車車体製造分野では、マルチマテリアルボディ (MMB) の利用がますます増加しています。このアプローチは、軽量構造、コスト最適化、および剛性などの厳しい性能要件という、相反する要求に対応するものです。しかし、異種材料間の電気化学的ポテンシャル、機械的特性、および熱膨張係数の固有の差異は、接合技術と腐食対策において重大な課題をもたらします。車体構造で一般的に使用される従来の抵抗スポット溶接などの接合方法では、アルミニウムと鋼の接合には、それらの異なる熱特性のためにしばしば不適切です。クリンチングは、このような用途に適した代替手段として浮上しています。 しかし、アルミニウムダイカスト合金は、その固有の脆さのために、自然硬化状態ではクリンチング能力が限られています。先行研究では、これらの合金を初期状態で直接クリンチングすると、ジョイント表面に亀裂が入りやすいことが示されています。既存の研究では、アルミニウムダイカストの代替接合方法として、セルフピアスリベットや摩擦攪拌接合などが検討されてきました。Jäckelら [5] は、セルフピアスリベットについて調査し、最適化された工具形状によって亀裂を抑制しましたが、インターロックの減少を招きました。Neuserら [6] は、さまざまな工具構成を用いたセルフピアスリベットをさらに調査し、フラットダイを使用することで、ジョイント強度を損なうことなく亀裂を低減できることを示しました。Hovanskiら [7] は、摩擦攪拌接合を検討し、ダイカストジョイントの曲げや材料の脆さに起因する早期破損に対する感受性を強調しました。 これらの制約は、特にMMB用途における堅牢で亀裂のないジョイント形成のために、アルミニウムダイカスト合金のクリンチング性を向上させる革新的なアプローチの必要性を強調しています。 3. 研究目的と研究課題: 4. 研究方法 5. 主な研究結果: 6. 結論と考察: 7. 今後のフォローアップ研究: 8. 参考文献: 9. 著作権: この資料は上記の論文に基づいて要約されたものであり、商業目的での無断使用は禁止されています。Copyright © 2025 CASTMAN. All rights reserved.
user 05/27/2025 Aluminium-J , Technical Data-J Aluminum Die casting , Applications , CAD , Die casting , Efficiency , Magnesium alloys , Microstructure , 自動車産業 , 알루미늄 다이캐스팅 , 자동차 산업 , 해석 本稿は、「[Conference Paper]」に掲載された論文「[DEFORMATION BEHAVIOR OF LOW PRESSURE CAST Mg-3Al-1Zn ALLOY DURING HOT COMPRESSION TEST: A STUDY WITH PROCESSING MAPS]」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨: 低圧鋳造Mg-3Al-1Zn (AZ31) 合金は、300 °Cから500 °Cの温度範囲および0.001 S⁻¹から1.0 S⁻¹のひずみ速度範囲で熱間圧縮試験が行われました。直径30 mm、高さ10 mmの円盤状試験片が、特別に製作された炉を備えた万能試験機 (FIE) を用いて試験されました。温度は50 °C間隔で変化させ、ひずみ速度は0.001 S⁻¹、0.01 S⁻¹、0.1 S⁻¹、1.0 S⁻¹としました。合金の熱間変形特性は、動的材料モデルに基づいて開発された加工マップを用いて研究されました。この合金の動的再結晶 (DRX) 領域が特定され、これは合金の熱間加工に最適な領域です。粒界割れ、流れの局在化、くさび割れの領域（もしあれば）は、加工マップから確立されます。より高いひずみ速度では、材料は流れの局在化を起こし、これは一貫した特性を得るための機械的加工において避けなければなりません。流動応力データは、材料の二次加工中の微細構造の最適化に役立ちます。最終的な再結晶組織および微細構造に対する加工変数の影響について議論されます。 3. 緒言: 密度1.738 g cm⁻³のマグネシウムは、すべての構造用金属の中で最も軽量であり、近年、軽量構造材料としての需要が増加しています。マグネシウムは、高強度、良好な鋳造性、顕著な機械加工性、良好な溶接性、優れた寸法安定性、および有利な熱間成形性といった優れた特性を有しています。これらの特性により、マグネシウムは、航空宇宙および自動車産業、ならびにマテリアルハンドリング装置、携帯工具、さらにはスポーツ用品において、多くの亜鉛およびアルミニウムダイカスト、鋳鉄および鋼部品、ならびにアセンブリを経済的に置き換えることができます。 エンジニアリング設計にマグネシウム合金を選択する最大の利点は、その低密度にあり、これがより高い比機械的特性につながります。これらの有利な特性は、自動車および航空宇宙部品、マテリアルハンドリング装置、携帯工具、さらにはスポーツ用品の設計および製造における重量削減の側面に大きく貢献することができます。 しかしながら、マグネシウムの生産は、その高い生産性と寸法精度のため、これまでのところダイカストの分野に限定されています。したがって、プロセス最適化のためのデータベースを提供し、新しい合金の導入を導くために、市販のMg合金の熱間加工性を調べる余地があります。 加工マップの概念の基礎は、1984年に米国オハイオ州ライト・パターソン空軍基地（WPAFB）の加工・高温材料部門で築かれました。ALPID（Analysis of Large Plastic Incremental Deformation）と呼ばれる金属加工プロセスのシミュレーションのための有限要素モデル（FEM）は、商業的利用のための成熟段階に達していました。すぐに、ソリューションが検討中の材料により特有で現実的になるように、このシミュレーションモデルに材料挙動を導入することが不可欠であると認識されました。シミュレーションモデルは、温度、ひずみ速度、ひずみなどの適用された加工パラメータに対する材料の応答（流動応力）を関連付ける構成方程式の形で材料挙動を受け入れます。その後の研究では、この概念をANTARESなどのFEMコードに統合し、機械的加工の科学のための加工マップの冶金学的解釈が追求されました。 4. 研究の概要:
Read More
本入門論文の内容は、’Massachusetts Institute of Technology’が発行した’DESIGN FOR MANUFACTURABILITY OF A HIGH-PERFORMANCE INDUCTION MOTOR ROTOR’論文に基づいています。 1. 概要: 2. 要約: 本研究では、電気誘導電動機を製造する従来の産業および研究開発(R&D)企業の最先端の製造慣行に関する研究を行います。現在の工業プロセスでは高性能モーターを製造できず、現在のR&Dプロセスはコストがかかりすぎるという事実が明らかになりました。かご形誘導電動機の回転子を製造するための新しい製造プロセスが開発されました。新しいプロセスは、高性能を低コストで提供することにより、研究で提起された問題に対処します。 提示された誘導回転子製造プロセスは、手動で組み立てられ、その後接合される部品を製造するために、ネットシェイププロセスを使用することを含みます。押し出しクロム銅棒とエンドリングで構成されるかご形巻線が使用されます。インベストメント鋳造は、高強度Aermetでコアを製造するために使用されます。インベストメント鋳造を効果的に使用し、組み立てを容易にするには、モーターの磁気コアスロットを開く必要があることを示しています。材料を変更し、スロットを開く際のモーター性能への影響を分析します。かご形、インペラー、およびシャフトは、コアに手動で組み立てることができます。次に、アセンブリは拡散接合プロセスを使用して結合されます。Cr-Cu/Aermet拡散結合の実現可能性は実験的に検証されています。 製造プロセスを設計および最適化するための体系的な方法が提示されます。これは、回転子プロセス設計の経験に基づいています。 3. 研究概要: 研究テーマの背景: 高速、高出力密度の電気機械は、ターボ機械、機械加工、HVACシステム、電気自動車など、さまざまな用途で大幅な性能上の利点を提供します。これらの機械は、サイズと重量を削減しながら、効率を高めます。電力エレクトロニクスの最近の進歩により、モーター制御と可変速ドライブが改善され、最適化されたモーター設計の必要性がさらに高まっています。 先行研究の現状: 誘導電動機回転子の従来の工業製造慣行は、強度、電気的性能、および寸法精度の点で制限されています。ケイ素鉄やアルミニウムなどの材料が一般的に使用されますが、達成可能な速度と出力密度を制限します。SatCon Technology Corporationなどの研究開発努力は、Aermet 100やGlidcopなどの高性能材料を調査しましたが、現在はコストのかかる機械加工プロセスを使用して形成されています。 研究目的: 本研究の目的は、現在の産業およびR&D慣行の限界に対処し、高性能誘導電動機回転子のための費用対効果の高い製造プロセスを開発することです。この研究は、部品品質(材料特性と形状)とコストの面でプロセスを最適化することを目的としています。 コア研究: 本研究のコアは、新しい製造プロセスを開発することです。この研究は、高出力密度誘導電動機の回転子アセンブリに焦点を当てています。既存の方法および既存のプロトタイプ設計と比較して、性能を改善し、コストを削減するために、代替材料および製造プロセスを調査します。重要な側面は、アセンブリのためのネットシェイプ製造技術と拡散接合の探求です。 4. 研究方法論 研究デザイン: この研究では、分析モデリング、実験検証、およびコスト分析の組み合わせを採用しています。機能分解、材料とプロセスの選択、コスト見積もりなど、製造プロセス設計への体系的なアプローチに従います。 データ収集と分析方法: 研究テーマと範囲: この研究は、回転子アセンブリの製造プロセスに焦点を当て、特に以下に対処します。 5. 主要な結果: 主要な結果: 図表リスト: 6. 結論: 主要な結果の要約: この研究は、高性能誘導電動機回転子のための新しい、費用対効果の高い製造プロセスを開発することに成功しました。主な革新には、Aermet 100コアのインベストメント鋳造、クロム銅かご形巻線の押出、およびアセンブリの拡散接合の使用が含まれます。回転子スロットを開くことは鋳造プロセスに不可欠であり、性能への影響は管理可能です。新しいプロセスは、以前の方法と比較して製造コストを大幅に削減します。 研究の限界 7. 今後のフォローアップ研究: フォローアップ研究の方向性: さらなる探求分野: 8. 参考文献:
Read More
この紹介論文は、「[Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society]」によって発行された論文「[Thermal Analysis of the Heat Sink Performance using FEM]」に基づいています。 1. 概要: 2. アブストラクト: 本研究では、自然対流冷却されるピンフィンヒートシンクの熱的挙動に関する数値解析結果を検討した。ヒートシンクはプレートフィンと一体化したピンフィンで構成された。限られた内部空間に適合するように2つの異なるタイプのヒートシンクが設計された。設計された2つのタイプのヒートシンクはANSYSソフトウェアパッケージを用いて解析され、数値解析結果は2つのタイプのヒートシンクの冷却性能と比較された。シミュレーション結果は、温度分布、空気流特性、熱流束などに基づいて解析された。本研究では、冷却性能とヒートシンク内部構造およびフィン形状との相関関係を検討した。FEM（有限要素法）により、自然対流条件下でのヒートシンクタイプAの冷却性能が最良の結果であることが確認された。数値シミュレーションの結果、ヒートシンクタイプAの形状は、タイプBと比較して自然対流下で約70％高い熱伝達率を示すことが示された。 3. 緒言: 近年の電子・機械部品技術の発展により、電子機器はますます高性能化、小型化、多機能化しており、システム内部に発生する発熱部の温度を制御するためにヒートシンクが使用されている。本研究では、P型およびN型半導体で構成される熱電デバイス(TE)の一種であるペルチェ素子によって冷却されるヒートシンクを対象とする。ペルチェ素子は、発熱部の温度を適切に制御しないと、冷却部へ熱が伝導して効率が急激に低下する問題がある。このため、発熱部の温度制御にはヒートシンクが不可欠であり、一般的には平板に冷却フィンが取り付けられたヒートシンクが使用される。本研究では、内部トンネル構造を持つ2種類のヒートシンクの熱性能評価を、有限要素プログラムであるANSYSを用いて数値解析した。数値解析は自然対流状態での熱性能を比較分析し、冷却フィン形状による熱性能を評価した。また、時間経過に伴う熱伝達特性と温度分布の解析結果を基に、ヒートシンクの性能評価を予測した。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 電子機器の高性能化、小型化に伴い、内部での発熱量が増加し、これが機器の性能低下や故障の原因となっている。ヒートシンクはこれらの発熱部品の温度を管理するために使用される。特に、ペルチェモジュールのような熱電冷却素子を使用する場合、その高温側の効率的な放熱が冷却性能維持に不可欠である。 従来の研究の状況: 熱電デバイス[1-3]、特にペルチェ効果を利用した冷却器[4-6]やゼーベック効果を利用した発電機[7]に関する研究が行われてきた。ペルチェ素子のヒートポンプ現象[8]もよく知られている。一般的なヒートシンクはプレートフィン構造であり[9,10]、様々なヒートシンク設計と解析・実験による最適化が試みられてきた[11-13]。強制対流を用いたプレート型ヒートシンクに関する研究は多く[14,15]、ピンフィンヒートシンクにおける冷却フィンの高さ、直径、間隔が熱伝達に与える影響も調査されている[16]。 研究の目的: 本研究の目的は、内部トンネル構造を持つ2種類の異なる形状のヒートシンクについて、有限要素プログラムANSYSを用いて熱性能を評価することである。自然対流条件下での数値解析を通じて、冷却フィン形状による冷却性能を比較分析する。さらに、時間経過に伴う熱伝達特性と温度分布の解析結果に基づいて、ヒートシンクの性能を予測することを目指す。 核心研究: 本研究の核心は、内部トンネル構造とピンフィンを持つ2つの異なるヒートシンク形状（タイプA、タイプB）を設計し、3Dモデリングを行うことである。これらの設計に対し、ANSYSソフトウェアを用いて自然対流条件下での過渡熱解析を実施した。研究は、温度分布、熱流束、および全体の熱伝達率を比較検討することにより、与えられた制約条件下でより効果的な設計を特定することに焦点を当てている。 5. 研究方法論 研究設計: 内部にピンフィン構造を持つ2種類のヒートシンク、タイプAおよびタイプBをPro-Eソフトウェアを用いて設計した。ヒートシンクの材料にはアルミニウム(AL6061)を選定した。これらの設計の熱性能は、ANSYS FEMソフトウェアパッケージを用いた過渡熱解析により、特に自然対流条件下で評価した。 データ収集および分析方法: 解析は、フーリエの熱伝導法則（論文中 Eq. 1, 2）、ニュートンの冷却法則（Eq. 3）、およびフィンの有効性（Eq. 4）といった基本的な熱伝達原理に基づいている。数値シミュレーション（FEM）はANSYSを使用して実施した。シミュレーションの境界条件は以下の通りである： 研究トピックと範囲: 本研究の範囲は以下を含む： 6. 主要な結果: 主要な結果: 図表名リスト: 7. 結論: 本論文では、内部トンネル構造を持つピンフィンとプレートフィンで構成されるヒートシンクの自然対流条件下での熱性能を、数値解析の過渡熱解析を通じて確認した。数値解析は、自然対流状態での冷却性能を比較分析し、冷却フィン形状による熱性能を評価した。数値解析の結果、形状Aのヒートシンクが形状Bのヒートシンクよりも自然対流条件下で熱伝達率が約70%以上向上することが確認されたが、これは発生する熱を効率的に放熱する空気との接触面積が広く、空気流動や熱伝達率が向上したためである。また、時間変化に伴う温度分布も、形状Aのヒートシンクがフィンの中心方向に向かって低い温度分布を示す結果が得られた。本論文を通じて、ヒートシンクの構造およびフィン形状による冷却性能の相関関係を導き出すことができ、設計された形状別ヒートシンクの温度分布、熱流束に関する数値解析を通じて、形状Aのヒートシンクが良い結果を得ることができた。ヒートシンクの高さとフィン長さが増加するほど冷却性能が向上することが示された。したがって、フィン高さおよび長さの増加による伝熱面積の増加はヒートシンクの冷却性能向上に役立つが、特殊金型のような全体的なシステムの大きさを考慮して、適切なフィン高さと長さ、すなわち内部形状構造を考慮して選択しなければならない。本研究の結果を活用して、一般的なヒートシンク型自然対流放熱装置を設計する場合、ヒートシンクの内部形状および構造を考慮して適切な設計が可能になると予測される。 8.
Read More
この紹介資料の内容は、”[Publisher]”によって発行された論文「[An Analytical Model of Induction Motors for Rotor Slot Parametric Design Performance Evaluation]」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 誘導電動機は、投資コストが低いため、ほとんどの発電で一般的に使用されています。しかし、さまざまな用途における誘導電動機の性能は、回転子の設計と機械の形状に大きく依存します。たとえば、回転子バーの高さと幅を変更すると、回転子抵抗とリアクタンスが変化し、モーター効率の変動につながります。本研究では、かご形誘導電動機の効率に対するパラメータの影響を調査するために、開口部の高さ、回転子スロットの深さ、回転子スロットの幅などの回転子スロット形状パラメータに関するパラメトリックスタディを実施します。この研究は、5.5 kW、60 Hz、および460 Vの仕様を備えた汎用かご形誘導電動機を考慮した解析モデルに基づいています。解析モデルは、MATLABソフトウェア環境内で開発およびシミュレーションされます。誘導電動機の効率に対する各パラメータ変動の影響は、4D散布図を使用して個別に、また全体的に調査されます。結果は、初期設定から適切な回転子スロットパラメータ設定を設計した後、効率が最大0.1％向上する可能性があることを示しています。 3. 導入: 電気機械は、電気機械エネルギー変換に広く使用されており、発電機またはモーターとして動作します。[1] モータータイプの中で、誘導電動機は、低コスト、低メンテナンス、および自己始動能力により、住宅および産業用途で好まれています。[2], [3] しかし、誘導電動機は比較的効率が低いという欠点があります。[5] 効率の改善は非常に重要であり、最適なパラメータ設定を使用したモデリングが重要なアプローチです。[6] 回転子スロット形状パラメータは、モーターの抵抗と漏れリアクタンスを決定するため、モーターの性能に大きな影響を与えます。以前の研究では、誘導電動機の性能を向上させるために回転子スロットの再設計が検討されてきました。[2], [7], [8], [9], [10], [11], [12] しかし、以前の調査は主に2D解析と有限要素法（FEM）技術に基づいていましたが、これらは特に初期設計段階のパラメトリックスタディでは計算負荷が大きく、柔軟性が低く、効率に直接焦点を当てていないことがよくあります。本論文では、解析モデルを使用して回転子スロットパラメータの変更が誘導電動機の効率に与える影響を調査することにより、これらの制限に対処します。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 誘導電動機は、投資コストが低いため、発電およびさまざまな用途で広く利用されています。性能は、回転子の設計と機械の形状に大きく依存します。回転子スロットの設計は、モーター効率に影響を与える重要な要素です。 以前の研究の状況: 以前の研究では、回転子バーの形状と材料を変化させるなど、誘導電動機の性能を向上させるための回転子スロットの再設計が検討されてきました。[2], [7], [8], [12] FEM技術と2D解析は、モーターの動作、磁束分布、電力損失、高調波歪み、および始動特性に対する回転子スロット設計の影響を研究するために使用されてきました。[8], [9], [10], [6], [11] しかし、これらの方法には、計算負荷、パラメトリックスタディに対する柔軟性の制限、および効率に対する不十分な焦点という欠点があります。 研究の目的: 本研究の目的は、回転子スロット形状パラメータ、特に開口部の高さ（Hor）、回転子スロットの深さ（Hr）、および回転子スロットの幅（Btr）の変化が、かご形誘導電動機の効率に与える影響を調査することです。本研究では、以前の方法の限界を克服するために解析モデルを利用しています。 コアスタディ: 本研究の核心は、5.5
Read More
user 04/17/2025 Aluminium-J , automotive-J , Copper-J , Technical Data-J aluminum alloy , aluminum alloys , CAD , Computer simulation , Die casting , Efficiency , High pressure die casting , 金型 , 금형 , 해석 この紹介論文は、「韓国産学技術学会論文誌」によって発行された論文「誘導電動機回転子のダイカスト時における品質評価」に基づいています。 1. 概要 (Overview): 2. 抄録 (Abstract): 本研究では、産業現場で広く使用されている小型誘導電動機の回転子を生産工場でダイカスト(die casting)で製作する際のrotor core castの品質を評価するために、鋳造解析専用プログラムを用いて数値解析を行い、その結果を実験結果と比較して次のような結論を得た。第一に、誘導電動機回転子の高圧ダイカスト時に高速で射出されたアルミニウム溶湯の充填様相を経時的に評価した結果、溶湯は下部end ring部を先に充填し、水平に移動して上部end ring、core slot部を充填し、最終的にcore slot部で充填が完了する。第二に、mould内部での溶湯の充填様相を見ると、上部end ring、core slot部よりも下部end ring部で溶湯の流動による渦流が発生し、欠陥発生が予測され、現場の実験結果から下部end ring部の断面で大小多数の欠陥が発見された。第三に、ダイカスト作業で良好な品質の回転子を製作するためには、cast形状の変更や作業条件などの追加研究が必要であり、これについては今後報告する予定である。 3. 緒言 (Introduction): 誘導電動機は、産業現場で機械動力を生成するために広く使用されている。回転子(rotor)は、中心軸を中心に回転する部品である。誘導電動機用の回転子は、容量や使用目的に応じて種類が多様であり、しばしばrotor coreのslot部分に溶融アルミニウムを高圧のダイカスト(die casting)法で短時間で充填して製作される[1]。特に出力の低い小型誘導電動機の回転子は、生産工場でside gate typeのdie casting作業で製作されている。最近、cast品質に問題が発生していると現場から報告されており、これは電気効率の低下や高速回転時のunbalancing問題による騒音発生、追加の修正作業の必要性など、生産性向上の妨げとなっている。本研究は、現在のダイカスト作業条件下でのrotor end ring部分の品質を、解析的手法と実験的手法を用いて評価することを目的とする。 4. 研究の概要 (Summary of the study): 研究テーマの背景 (Background of the research topic): 小型誘導電動機の回転子は、一般的にダイカスト工程で製造される。しかし、鋳造されたアルミニウム部品の品質問題が懸念されており、これはモーターの性能（効率、騒音、不均衡による振動）に影響を与える可能性がある。 先行研究の状況 (Status of previous research): 本論文は、ダイカストの一般的な内容[1]と高圧ダイカストにおける欠陥発生[2-4]を認識している。特定の応用分野である小型誘導電動機回転子のダイカストで報告されている問題を強調し、現在の生産条件下での品質に関する集中的な調査の必要性を示唆している。 研究目的 (Purpose of the study): ダイカストで生産される小型誘導電動機回転子の鋳造品質を評価すること。具体的には、工程中の溶融アルミニウムの充填パターンを調査し、数値解析と実験的検証を通じてrotor
Read More
この紹介資料は、「KTH Electrical Engineering」によって発行された論文「鋳造アルミニウムおよび鋳造銅回転子を持つ誘導電動機におけるバー間電流について (On Inter-bar Currents in Induction Motors with Cast Aluminium and Cast Copper Rotors)」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 本論文は、誘導電動機の始動性能および漂遊負荷損に対するバー間電流の影響に関する研究を提示する。本研究は、アルミニウムおよび銅鋳造回転子間の性能差に焦点を当てている。直入れ始動時の固定子電流を予測する手法が開発された。これには、表皮効果、漏れ磁束経路の飽和、および追加の鉄損のモデル化が含まれる。結果は測定によって検証された。バー間電流を考慮した解析モデルが導出され、高調波回転子電流のバー間抵抗率への依存性が調査された。バー間電流は、電動機の始動性能および漂遊負荷損にかなりの影響を与える可能性があり、その量は一次起磁力の高調波成分に強く依存することが見出された。バー間抵抗率の測定に基づいて、アルミニウムおよび銅鋳造回転子の始動性能がシミュレーションされた。結果は、等価な銅回転子よりもアルミニウム回転子のプルアウトトルク（最大トルク）が高いことを示している。これは、銅回転子における空間高調波による制動トルクよりも、アルミニウム回転子の基本波始動トルクの増加によるものである。結果は測定によって検証された。プルアウトトルクの差は、モデルから計算されたものよりもさらに大きいことが見出された。これにより、バー間電流が電動機の始動性能にかなりの影響を与えることが結論付けられる。定格速度では、制動トルクは銅回転子よりもアルミニウム回転子の方が大きい。これは、回転子かごにおける高調波ジュール損失の増加として見られる。シミュレーションにより、これらの損失は研究対象の機械の出力電力の1%にも達する可能性があることが示された。 3. 序論: 誘導電動機は、その単純さと堅牢な設計により、最も一般的に使用される電気機械である。効率的な電動機を設計するには、特に効率向上と厳しい始動性能要件に対する要求が高まる中で、正確なモデルが必要となる。漂遊負荷損（標準計算を超える追加損失）の低減は極めて重要である。鋳造回転子（アルミニウムおよび増加傾向にある銅）において、積層鉄心を介して回転子バー間を流れるバー間電流は、特に中小容量の電動機において、これらの損失の重要な構成要素として特定されている[2]。固定子スロット高調波の影響を受けるこれらの電流は、始動トルクおよびプルアウトトルクにも悪影響を与える可能性がある[6]。 ダイカストアルミニウム回転子は、中小容量の電動機で一般的である。鋳造技術の進歩により、ダイカスト銅回転子の製造が可能となり、より高い導電率と潜在的な効率向上が提供される。しかし、測定によると、銅回転子のバー間抵抗率はアルミニウム回転子よりも大幅に低い（最大10倍）可能性があり[9]、これはバー間電流の流れを促進する。 回転子スキューは、固定子スロット高調波によって誘起される高周波電流を抑制し、バーが絶縁されていれば効率を向上させるためにしばしば採用される。しかし、バー間抵抗率が低い鋳造回転子では、スキューがバー間電流を促進し、その利点を潜在的に相殺する可能性がある。その大きさは、スキューとバー間抵抗率に強く依存する。 本論文は、始動性能および追加の回転子損失をシミュレーションするための解析モデルを開発し、それらをアルミニウムおよび銅鋳造回転子（具体的には Motor A: 11 kW, 4極, 36/44 スロット, Al; Motor B: 11 kW, 4極, 36/28 スロット, Al & Cu）での測定によって検証することにより、これらの影響を研究することを目的とする。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 高効率誘導電動機の必要性は、正確な性能モデルの要求を駆動する。漂遊負荷損、特にダイカスト回転子（アルミニウムおよび増加傾向にある銅）におけるバー間電流によって引き起こされるものは、効率と始動性能に大きな影響を与える。鋳造プロセス固有の低いバー間抵抗率、特に銅の場合は、回転子スキューのような設計特徴と複雑に相互作用する。 先行研究の状況: 過去の研究では、バー間電流損失[5, 6]を含む漂遊負荷損の構成要素が特定されている[2]。バー間抵抗を測定する方法が開発された[6, 9, 11]。バー間電流[14]、回転子バーの表皮効果[19, 20]、および飽和効果[21,
Read More
![[Fig. 3] Temperature distribution of heat sink](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-2228-570x342.webp)
