| 研究課題/領域番号 |
22K20435
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 青山学院大学 |
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研究代表者 |
佐藤 佑樹 青山学院大学, 理工学部, 助教 (00966004)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 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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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
本研究では、100MHzスイッチング電源開発に向けた磁気素子のモデリング手法の検討を行った。磁気素子は、巻線と磁気材料から構成されているが、本研究では巻線の高周波損失の高精度推定法と磁気材料の高周波損失の測定法に関して、成果を挙げどちらも論文として掲載された。巻線の高周波損失の推定法に関しては、均質化法と回路解析を組み合わせることにより、高速かつ高精度な解析を実現した。一方で、高周波磁気損失においては共振法をベースとした測定法と補正法に関して提案を行い、60MHz近い高周波損失の測定を行うことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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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