| Project/Area Number |
22K20435
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0302:Electrical and electronic engineering and related fields
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
Sato Yuki 青山学院大学, 理工学部, 助教 (00966004)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | マグネティックス / パワーエレクトロニクス / 高周波スイッチング電源 / 磁気損失 / キャパシティブ共振法 / Cauer回路 / 磁気損失モデリング / 高周波磁気解析 / 均質化解析 / 寄生キャパシタンス / 高速スイッチング / 磁性素子 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、数10MHzから100MHzの高速スイッチング電源開発に向けた高周波用磁性素子の新規解析手法と設計手法の開発を行う。また、開発した手法を用いて設計した高周波用磁性素子の作製を行い、その有効性を確認する。
具体的には、①磁性素子中の巻線コイルの表皮・近接効果による抵抗損失、②磁性素子中の巻線コイル間の寄生キャパシタンスに起因する誘電損失、③10MHz以上の磁性材料の損失の全てを同時に考慮した最適設計により、数10MHzから100MHzスイッチング電源に使用できる磁性素子構造や設計方法を確立することである。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, modeling techniques for magnetic components were investigated for the purpose of developing a 100 MHz switching power supply. Magnetic components consist of windings and magnetic materials. In this study, significant results were achieved in both the precise estimation of high-frequency loss in windings and the measurement of high-frequency loss in magnetic materials, both of which were published as papers. For the estimation of high-frequency loss in windings, a fast and accurate analysis was achieved by combining the homogenization method and circuit analysis. On the other hand, for high-frequency magnetic losses, we proposed a measurement method based on resonance and compensation techniques, which enabled us to measure high-frequency losses close to 60 MHz.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では、100MHzのスイッチング電源開発を目的に研究を行ったが、現状大きく分けて２つの問題があった。一つは、巻線の表皮効果や近接効果、寄生キャパシタンスを同時に考慮しながら高速かつ高精度に解析可能な手法が存在しないことであり、２つ目は10MHz以上の磁気材料の損失の高精度な測定手法が確立されていないことである。本研究では、その２つに取り組み、どちらも成果を上げた。現在においても、今後においてもスイッチング電源の高周波化は必要不可欠であり、本研究で開発した手法は必要となると考えている。
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