2021 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 – 2023-03-31
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| Keywords | 圧粉磁芯 / 磁界解析 / 渦電流損 / インダクタンス / 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．
2019,2020年度は，渦電流損の算出方法について検討し，粒子内渦電流損に関しては，磁壁移動に伴う異常渦電流損を考慮することにより，実測の渦電流損を説明できた．一方，粒子間渦電流損については，棒状試料により測定された実効導電率では，渦電流損の実測値を説明できなかった．
2021年度は，インダクタンスの算出方法について検討した．圧粉磁芯の圧縮成形による粒子の変形によって生じる磁気特性の異方性を粒子モデルで表現する方法を提案するとともに，脚に圧縮方向が異なる圧粉磁芯を用いたインダクタを試作し，直流重畳時の増分インダクタンスの計算と実測を行い，圧縮成形による磁気特性の異方性の考慮の必要性を示すとともに，解析で実測値を再現できることを示した．また，本試作器では，脚の圧粉磁芯を，磁気特性が悪い圧縮方向を磁路に向けた方がインダクタの特性が良くなり，新たな設計指針を見出せた．さらに，インバータ電源とそのフィルタ回路に用いられるインダクタの非線形磁気特性を考慮した磁界・回路連成解析手法を開発し，磁気特性の非線形性が電流の高調波成分に及ぼす影響を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究により，圧粉磁芯のインダクタンス，粒子内渦電流損について，それぞれの実測値を再現できる算定方法が確立できたが，粒子間渦電流損については，実効導電率をサイズが異なるリング試料で実測された渦電流損から逆に推定する手段を試みたが，モデルが変わると実効導電率も変わってしまい，現在も，検討中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
粒子間渦電流損の算出方法を確立するため，鉄損の実測値から渦電流損を分離する鉄損モデルに異常渦電流損も考慮して渦電流損の実測値の推定精度を向上させ，再度，実効導電率について検討する．
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| Causes of Carryover |
試作実験用リアクトルを既存リアクトルで流用したため，部品費が減少した．また，コロナのため，旅費が減少し，人件費・謝金は使用しなかった．これによる差額は，2022年度の成果発表旅費，解析補助のための人件費・謝金に当てる予定である．
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