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2023 年度 実績報告書

数10-100MHzスイッチング電源開発に向けた磁性素子の高速解析法・設計手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K20435
研究機関青山学院大学

研究代表者

佐藤 佑樹  青山学院大学, 理工学部, 助教 (00966004)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
キーワード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
研究実績の概要

2023年度は、高周波損失測定とそのモデリング方法に関して取り組んだ。
高周波損失測定においては、高精度の損失測定を可能とする損失校正法を提案した。数10MHz以上の高周波回路で使用される低透磁率材料では、損失測定中に磁束の漏れに起因して損失測定の精度が低下することが知られている。そこで、代表者らは磁束の漏れを補正する方法の提案を行い、磁束の漏れが多い場合においても精度良く損失測定が行えることを示した。また、キャパシティブ共振法を用いることにより、50-60MHzまでの高精度測定を行えることを示した。これらの研究により、本研究のタイトルでもある数10MHz以上のスイッチング電源に使用する磁気材料の損失測定を可能とし、設計に対しても適用が可能となった。
高精度に広範囲の周波数でのモデリングを行うことができるようになったため、高精度な磁気特性のモデリングの手法の提案を行った。これまでは、スタインメッツベースの方法が多く使用されていたが、この方法は広範囲の周波数では精度が落ちてしまうという欠点が存在していた。そこで、Cauer回路をベースとしたモデリング方法を開発した。本手法では、数100kHzから数10MHzまでの磁気材料の損失モデリングを行うことが可能である。また、磁気材料特有の特性であるDC重畳特性やヒステリシス特性も含めた解析も可能であり、従来使用されているスタインメッツの方法と比較し、非常に汎用的である。また、回路系となっているため、周波数領域、時間領域の横断も容易であり、電源回路特有の入力(三角波や矩形波等)に対しても容易に対応可能である。
これらの研究結果より、今後開発が進んでいく数10MHz-100MHzスイッチング電源の開発、設計に大いに貢献できると考えられる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Homogenized Finite Element Analysis for Multi-Turn Coils Considering Parasitic Capacitances2024

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuki、Ishii Daisuke、Matsumoto Hirokazu、Igarashi Hajime
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 60 ページ: 1~4

    • DOI

      10.1109/tmag.2023.3312070

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 共振法による圧粉材料の高周波損失測定2023

    • 著者名/発表者名
      Uehara Yuji、Kawano Kenji、Sato Yuki、Okamoto Satoshi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials

      巻: 143 ページ: 374~378

    • DOI

      10.1541/ieejfms.143.374

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accuracy Investigation of High-Frequency Core-Loss Measurement for Low-Permeability Magnetic Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuki、Uehara Yuji、Okamoto Satoshi、Yoshida Shigeyoshi、Endo Yasushi、Ono Nobuhisa、Misono Nobuto、Matsumoto Hirokazu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 59 ページ: 1~5

    • DOI

      10.1109/TMAG.2023.3283955

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Domain Homogenized Finite Eddy Current Analysis Using Recursive Convolution Method2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Yuki、Hiruma Shingo、Igarashi Hajime、Matsumoto Hirokazu
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 59 ページ: 1~4

    • DOI

      10.1109/TMAG.2023.3245056

    • 査読あり
  • [学会発表] 共振現象の等価回路によるモデリング2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤 佑樹
    • 学会等名
      電気学会全国大会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 高周波パワエレ回路用低透磁率材料の鉄損測定の精度検証2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤 佑樹
    • 学会等名
      日本金属学会シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 等価回路による高周波磁気部品の共振現象解析2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤 佑樹
    • 学会等名
      電気学会静止器回転機合同研究会
  • [学会発表] モンテカルロ木探索を用いた高周波トロイダルインダクタの最適設計2023

    • 著者名/発表者名
      御園惟人, 広沢友貴, 渡邉瞭, 伊藤龍太, 佐藤佑樹, 松本洋和
    • 学会等名
      電気学会電気学会 電子・情報・システム部門大会
  • [学会発表] Homogenized Finite Element Analysis for Multi-Turn Coils Considering Parasitic Capacitances2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sato, Daisuke Ishii, Hirokazu Matsumoto, Hajime Igarashi
    • 学会等名
      Compumag2023
  • [学会発表] Accuracy Investigation of High-Frequency Core-Loss Measurement for Low-Permeability Magnetic Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Sato, Yuji Uehara, Satoshi Okamoto, Shigeyoshi Yoshida, Yasushi Endo, Nobuhisa Ono, Nobuto Misono, Hirokazu Matsumoto
    • 学会等名
      Intermag2023
  • [備考] 青山学院大学 教員情報

    • URL

      https://raweb1.jm.aoyama.ac.jp/aguhp/KgApp?resId=S000915

  • [備考] Research map

    • URL

      https://researchmap.jp/yuki_sato_1005

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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