| 研究課題/領域番号 |
19H02127
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
佐藤 敏郎 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (50283239)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
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| キーワード | 高周波電力用磁性材料 / ナノ結晶合金磁性材料 / 扁平粉末コンポジット / インダクタ／トランス / Beyond MHz / パワーエレクトロニクス / 高周波電力用軟磁性材料 / 磁化機構 / 磁区構造 / 異方性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Beyond MHz帯で高透磁率と低損失を両立し，熱暴走リスクの少ない候補材料として期待される扁平金属磁性粉末積層コンポジット磁心材料を対象に，扁平粉末の磁化特性や磁気構造，扁平粉末積層コンポジット磁心材料の透磁率やコアロスなどの磁気物性評価によってBeyond MHz帯磁化機構を解明する。これらの知見をもとに磁心材料の開発指針を整理し，材料試作／評価によって本研究の有用性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
Beyond MHz磁心のベンチマークであるNi-Znフェライトを凌駕する高透磁率、低損失特性が期待できる扁平粉末積層コンポジット磁心を作製し、様々な磁気特性評価をとおして高周波磁化機構を考察するとともに、コンポジジット磁心に対して低保磁力、低鉄損特性を得るための諸条件を明らかにした。さらに、試作開発したFe系ナノ結晶扁平粉末積層コンポジット磁心を用いてBeyond MHz帯スイッチング電源用プレーナノイズフィルタやBeyond 10MHzスイッチングDC-DCコンバータ用プレーナパワーインダクタを試作し、本研究によって試作されたFe系ナノ結晶扁平粉末積層コンポジット磁心の有用性を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
GaNパワーデバイスの登場によってDC-DCコンバータのスイッチング周波数をMHz以上に高周波化して電源システムの超小型化を実現しようという取り組みが活発になっているが、MHz以上の周波数帯のインダクタ・トランス用磁心材料は熱暴走リスクを持つNi-Znフェライトしか選択肢がない。本研究ではFe系ナノ結晶扁平粉末積層コンポジット磁心を作製し、高周波磁化機構の解明と材料の試作・評価をとおしてNi-Znフェライトを凌駕する低鉄損特性を実現した。本研究の成果は超高周波電力用磁性材料という新たな学術分野を開拓するとともに超小型軽量高効率次世代電源システムの実現に貢献するものと期待される。
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