2020 Fiscal Year Research-status Report
Developments of Homogenization Techniques of Soft Magnetic Composite in Magnetic Field Analysis and Design of Design of Small High Frequency Reactor
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19K04354
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
村松 和弘 佐賀大学, 理工学部, 教授 (30263627)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高 炎輝 大分大学, 理工学部, 准教授 (40586286)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 圧粉磁芯 / 磁界解析 / 渦電流損 / 損失 / 均質化手法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，高周波用金属磁性材料である圧粉磁芯を用いた高周波リアクトルの小形・低損失化設計を可能にするため，粒子の非線形磁気特性，渦電流，及びばらつきを考慮した均質化手法による圧粉磁芯の磁界解析法を開発するとともに，開発した磁界解析法を用いて高周波用リアクトルを設計し，その試作実験により，開発した磁界解析法と設計の妥当性と有用性を示すことである．
2019年度は，均質化手法で用いる粒子一つのセルモデルについて，磁壁移動に伴う異常渦電流損を考慮したモデリング手法を開発するとともに，インバータ電源のフィルタ回路を考慮した回路解析を実行できるようにした．
2020年度は，モデル全体の渦電流損を計算するため，粒子間の絶縁破壊により生じる粒子間渦電流損について評価した．すなわち，圧粉磁芯の実効的な導電率を棒状試料を用いて測定し，その測定値と均質化手法で得られるリング試料の粒子間渦電流損と上記粒子内渦電流損の総渦電流損を算出し，実測値と比較した．しかしながら，粒子間渦電流損の値が大きく，実測値を十分に説明できず，課題が残った．これについては，今後，サイズが異なるリング試料の渦電流損を測定し，この実測値を説明できる均質化手法に用いるべき実効導電率を逆に求める予定である．一方，リアクトルの損失低減法に関して検討し，鉄芯内の磁束の偏りが損失増加の一因であることを示すとともに，またその改善策として，鉄芯角部の材料や接合方法を変更する方法とその有用性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は，圧粉磁芯の粒子の非線形磁気特性と粒子内渦電流を考慮した均質化手法を完成させる予定であった．そのため，測定した実効導電率と均質化手法を用いて粒子間渦電流損を評価したが，当初予期していなかった得られた粒子間渦電流損が大きく，実測値を説明できなかった．これにより，均質化手法が完成できていない．なお，それ以外のインバータ回路のモデリングは2019年度に終了しており，低損失化設計の方針に関しては本年度明らかにできた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は最終年度となるため，まず，昨年度完成できなかった圧粉磁芯の粒子の非線形磁気特性と粒子内渦電流を考慮した均質化手法を完成させる．そのため，サイズが異なるリング試料の渦電流損の実測結果より，粒子間渦電流損を評価するための実効導電率を求める．次に，インバータ電源のLCフィルタのインダクタについて圧粉磁芯を用いた場合の最適設計を行い，従来のフェライト材料を用いた磁芯との比較，及び試作実験を行い，本研究で開発した解析手法及び圧粉磁芯の有用性を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
コロナのため，旅費と人件費・謝金を使用しなかった．これによる差額は，研究の遅れを取り戻すため，2021年度の人件費・謝金に当てる予定である．
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