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Development of Fast Analysis and Design of Magnetic Components for Switching Converter Driving at Several 10MHz to 100MHz

10MHz至100MHz开关转换器驱动磁性元件快速分析与设计的开发

基本信息

批准号：
22K20435
负责人：
佐藤佑樹
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Aoyama Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、主に「磁性素子中の巻き線由来の損失の課題」に取り組んだ。磁性素子の巻き線中には、表皮効果・近接効果に関する銅損と寄生キャパシタンスを起因とする誘電損失が存在する。しかし、これらの現象は磁性素子のサイズに比べ、1000分の1以下のミクロ場での現象であり、有限要素解析を使用する場合要素数が膨大となってしまうため、計算時間が長大となってしまう。上記の問題に取り組むために、今年度申請者は、以下の2つの方法の提案を行った。(i) 寄生キャパしタンスを考慮した拡張Cauer回路の提案　(ii) 寄生キャパシタンスを考慮した均質化有限要素解析上記の方法を用いることで、高精度に寄生キャパシタンスに起因する誘導損失の効果を導入することが可能である。また、解析時間も従来の方法と比較し、非常に高速であり、結果的に100倍以上の高速化を達成している。これらの研究成果を使用することで、数100MHz帯域までの巻線由来の損失を考慮することは可能となる。これらの研究成果に関して、国際学会において、3件の発表を行なっている。2023年度は、高周波磁気損失に関して取り組む。従来は２コイル法と呼ばれている手法が広く用いられているが、高周波測定において精度低下することが知られている。そこで本研究では、共振法と呼ばれる手法を用いて、損失推定を行う。本手法を用いることで、数10MHz~100MHz帯における損失測定を行い、その後その損失推定モデルを構築する予定である。共振法に関する研究はすでに初めており、2023年3月に行われた電気学会全国大会で一件発表を行なっている。ただ、まだ10MHz以下における損失測定になるので、本年度で測定周波数を上げていく予定である。

In 2022, the main topic of "Problems of loss due to the origin of magnetic lines in magnetic particles" was selected. Magnetic element in the loop, skin effect, proximity effect, copper loss, parasitic, induced loss causes exist The phenomenon of magnetic element is larger than that of magnetic element. The phenomenon of magnetic field is smaller than 1000 minutes. The finite element analysis is used in the case of prime number expansion. The calculation time is longer. This year's applicants will submit proposals for the following 2 methods. (i)A proposal for introducing the effect of induced loss in high precision parasitic analysis of finite element analysis with consideration of homogenization is presented. Compared with other methods, the analysis time is very high, and the speed of the result is more than 100 times. The results of this research are used in the 100MHz band and the loss of the line source is considered. The results of this research are related to the development of international societies and the development of three projects. 2023 year, high frequency magnetic field loss related to the selection of groups. The method of measuring high frequency wave is of low precision. The resonance method is used in this study, and the loss estimation is carried out. This method is used to measure the loss in the 10MHz~100MHz band and to estimate the loss in the subsequent band. The resonance method is related to the study of the first stage, March 2023, the National Conference of the Society of Electrical Engineering held a presentation. The number of measured cycles for the current year is predetermined.