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電磁機器の解析・最適化のための圧粉磁心の数理モデルに関する研究

Research Project

Project/Area Number 14J01503
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

伊藤 泰久  北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2015: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords圧粉磁芯 / 均質化 / Ollendorffの式 / 有限要素法 / 磁気回路
Outline of Annual Research Achievements

申請者は本研究以前に電磁界解析を用いて,圧粉磁芯を構成する磁性粒子のミクロな物性からマクロな磁気特性を推定する数値解析手法を開発していた.これまで一般的に圧粉磁芯のマクロ磁気特性の推定に用いられていたのはOllendorffの式と呼ばれる理論式であり,申請者が開発した推定手法は線形磁気特性時にはOllendorffの式で得られる推定値と一致したマクロ磁気特性が得られる.本研究では,その開発した推定手法を磁性粒子の(1)渦電流特性,(2)ヒステリシス特性,(3)応力による粒子形状の不均質性,以上の3点を考慮した拡張を行うことを目的としていた.
採用1年度目では(1)の研究を進めていく中で,圧粉磁芯の製造時に発生する磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合が圧粉磁芯のマクロ磁気特性に大きな影響を与えており,それらが磁性粒子の体積充填率を実効的に上昇させていることを明らかにした.
採用2年度では,上記で明らかになった原因を考慮した新たな数値解析手法を開発した.採用以前に申請者が開発した数値解析手法は,有限要素法による電磁界解析を用いた手法であるため,有限要素モデルを作成する必要がある.採用1年度目では,実際の圧粉磁芯の断面図写真から2次元有限要素モデルを作成したが,より高い精度を実現するためには3次元有限要素モデルを作成しなければならない.しかし,磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を含んだ3次元有限要素モデルの作成は非常に困難であり,実現はほとんど不可能である.したがって,有限要素法を使用せず,磁気回路法を用いることで磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を考慮した圧粉磁芯の3次元モデルを作成し,電磁界解析を行う新たな手法を開発した.この新たな推定手法を開発したことにより,磁性粒子間の物理的接触や磁気的結合を考慮した(1),(2),(3)への拡張が現実的となった.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Effect of Magnetic Contact on Macroscopic Permeability of Soft Magnetic Composite2016

    • Author(s)
      Yasuhisa Ito, Hajime Igarashi
    • Journal Title

      IEEE Transaction on Magnetics

      Volume: 52 Issue: 3 Pages: 9499804-9499804

    • DOI

      10.1109/tmag.2015.2489227

    • NAID

      120005753716

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Computation of Macroscopic Magnetic Properties of Soft Magnetic Composite Considering Non-uniformity2015

    • Author(s)
      Yasuhisa Ito, Hajime Igarashi, Michiaki Suzuki, Yoshiki Iwasaki, Kenji Kawano
    • Organizer
      The Conference on the Computation of Electromagnetic Fields
    • Place of Presentation
      Montreal (Canada)
    • Year and Date
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Computation of Macroscopic Magnetic Properties of Soft Magnetic Composite Considering Non-uniformity2015

    • Author(s)
      Yasuhisa Ito, Hajime Igarashi, Michiaki Suzuki, Yoshiki Iwasaki, and Kenji Kawano
    • Organizer
      The 20th COMPUMAG Conference on the Computation of Electromagnetic Fields
    • Place of Presentation
      Montreal, Canada
    • Year and Date
      2015-06-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 渦電流を考慮したマクロ磁気特性-細線の解析2015

    • Author(s)
      五十嵐一,佐藤佑樹,伊藤泰久
    • Organizer
      電気学会静止器・回転機合同研究会
    • Place of Presentation
      宮古島マリンターミナル(沖縄県宮古島市)
    • Year and Date
      2015-03-05 – 2015-03-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 渦電流を考慮した圧粉磁芯のマクロ磁気特性2014

    • Author(s)
      五十嵐一,伊藤泰久,佐藤孝洋,河野健二,鈴木理明
    • Organizer
      電気学会静止器・回転機合同研究会
    • Place of Presentation
      宇都宮大学陽東キャンパス(栃木県宇都宮市)
    • Year and Date
      2014-09-25 – 2014-09-26
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] 北海道大学大学院情報科学研究科電磁工学研究室業績リスト

    • URL

      http://hbd.ist.hokudai.ac.jp/resechlist/researchlist.html

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] 電磁工学研究室業績リスト

    • URL

      http://hbd.ist.hokudai.ac.jp/resechlist/researchlist.html

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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