極低渦電流損と高い飽和磁束密度および透磁率を持つ高周波用圧粉鉄心の研究

超低涡流损耗、高饱和磁通密度、导磁率高频粉铁芯研究

• 批准号: 22H01466
• 负责人: 尹 己烈
• 金额: $ 6.16万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01466/
• 关键词: 圧粉鉄心; 極低渦電流損; 高周波電力変換; 磁気特性; 低損失; 鉄損; 超高密度コア; 低渦電流損; ナノサイズ絶縁被膜

電力用変換材料として100kHz以上の高周波領域で高い磁束密度および透磁率を維持しながら磁気特性を劣化させないようにするために，渦電流の発生を極めて抑制した電力用変換材料を検討しチョークコイルやトランスコイル，パワーインダクタ及びリアクトルとして性能を発揮できる電力用変換材料を確立すること目的とする．1. 新しい圧粉鉄心の作製工程確立:鉄粉の種類（還元鉄粉、ガスアトマイズ鉄粉、水アトマイズ鉄粉など）および絶縁膜の厚みによって圧粉鉄心の磁気特性が大幅に変化する．したがって，高透磁率・高飽和磁化・極低渦電流損失を持つことが可能になる鉄粉の種類と絶縁膜の厚みを選定する．また作製工程で加えられる高い加工応力は磁気特性(特に直流ヒステリシス特性)の劣化に繋がるので緩和するための熱処理温度を選定する．2. 物性解明：一般的にはセラミックスと金属の間にバインダーを利用しないと強い結合力が現れないが，事前検討でバインダーを利用せずに強い結合力が現れた．結合力の原因を分析することで絶縁膜の厚みを最適化することができる．事前研究でバインダーを利用せずに鉄心の成型に成功したが，接合メカニズムなどが明確になっていない状況である．セラミック前駆体と鉄粉の質量で計算すると20nm前後になると予測しているが，成型後に圧粉鉄心の形が崩れずに高い密度を保つ理由を解明する必要がある．したがって，岐阜大学で保有しているTEMの回折パターン分析・TEMとEDXの境界面の成分分析・ビッカース硬さ試験などで圧粉鉄心の構造と接合面の成分を解析することで圧粉鉄心の作製工程の確立を試みる．3.磁気特性分析：上記で作成した圧粉鉄心の低周波(50Hz)から高周波(100kHz以上)まで磁気特性を分析する．特に直流ヒステリシス損失と渦電流損失を分離することで各周波数別に鉄粉の種類と絶縁膜の厚みが磁気特性に及ぼす影響を分析する．

High magnetic flux density and magnetic permeability in high frequency domain above 100kHz are maintained, and the generation of eddy current is suppressed. The manufacture engineering of new high pressure powder core is established: the type of iron powder (reduced iron powder, iron powder, iron powder) and the thickness of insulating film are greatly changed. Therefore, it is possible to maintain high magnetic permeability, high saturation magnetization, and extremely low eddy current loss depending on the type of iron powder and the thickness of the insulating film. The heat treatment temperature is selected for the degradation of magnetic characteristics (especially DC characteristics) due to the increase of processing force. Physical properties: general, the use of strong bonding force between metals, prior to the discussion of strong bonding force between metals. Analysis of the causes of bonding force and optimization of the thickness of insulating film. In advance, the iron core was successfully molded by using the internal materials, and the joint conditions were clearly defined. The calculation of the mass of the precursor and the iron powder before and after 20nm, the prediction and the explanation of the reason for the shape collapse and high density of the pressure powder core after molding. Gifu University holds TEM analysis, TEM analysis, EDX analysis, hard test, analysis of structure and composition of joint surface of high pressure powder core, test for establishment of working engineering of high pressure powder core, magnetic characteristic analysis, magnetic characteristic analysis, magnetic characteristic analysis In particular, the DC loss and eddy current loss are analyzed according to the type of iron powder and the thickness of the insulating film.