Research on magnetic loaded rectangular wires for low-loss and miniaturization of magnetic components

磁性元件低损耗、小型化的磁加载扁线研究

• 批准号: 22KJ1497
• 负责人: 志村 和大
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1497/
• 关键词: トランス; インダクタ; 交流抵抗; 交流銅損; 表皮効果; 近接効果

当該年度は，巻線外周に装荷する磁性体の開発および，磁気部品の巻線に磁性体を装荷し，交流抵抗の低減効果を確認した。当該年度に実施した事項は以下の通りである。(1)磁性コンポジット材料の開発　巻線に装荷する磁性コンポジット材料の開発を行った。磁性コンポジット材料は磁性粉末と樹脂を混ぜ合わせた材料である。磁性粉末に損失の小さい球形Fe系アモルファス粉末を利用し，高周波特性の優れた(1MHzにおけるu’=5.1，tanδ=0.002)を開発した。(2)巻線に磁性体を装荷した昇圧チョッパインダクタ開発（国際学会ISEM2022で発表，論文誌IJAEMに採択）　(1)で製作した磁性コンポジット材料を昇圧チョッパ用トロイダルインダクタの巻線外周に装荷したところ，インダクタの1MHzにおける性能指標Q値が6%向上した。製作したインダクタをコンバータに実装し，発熱を評価した。磁性コンポジット材を適用することでインダクタの飽和温度上昇⊿Tは68.9Kから52.1Kに低減する成果が得られた。(3)巻線に磁性体を装荷したリケージトランス開発（国際学会INTERMAG2023発表採択済）　LLCコンバータ用リケージトランスをターゲットに磁性コンポジット材料の装荷位置がトランスの交流抵抗・結合係数に与える影響を明らかにした。巻線導体の表面を厚さ0.1 mmの磁性コンポジット材料で覆うことで最も交流抵抗が抑制でき，磁性コンポジット材を適用することで，交流抵抗が743mΩから501mΩに33%低減する結果が得られた。(4)磁性装荷平角線の理論式の導出および製作・評価　平角線は矩形断面を有するため，円筒座標系を前提としたMaxwell 方程式を用いた場合，断面角部にて特異解が生ずる。Maxwell方程式の近似により，この特異解を求めることを試みた。また，磁性装荷平角線の交流抵抗の測定システムの構築を行った。

在这个财政年度，我们开发了一种磁性材料，要加载在绕组的外围外围，并将磁性材料加载到磁性组件的绕组上，以确认降低AC电阻的效果。在本财政年度实施的项目如下：（1）开发磁化材料，我们开发了将要加载到绕组上的磁复合材料。磁复合材料由磁粉和树脂的混合物制成。我们使用磁粉低损失的球形基于Fe的无定形粉末，我们开发了高频特性（u'= 5.1，tanδ= 0.002在1MHz时）。 （2）开发带有磁性材料的加速斩波器电感器（在ISEM 2022，由ijaem选择）中，当将（1）中制造的磁化复合材料加载到序列电感器的外围，用于升级斩波器的螺旋式电感器的外围，该升级斩波器的外围，升级c斩波器的性能指数Q值在1 MHz的1 MHz中改进了系统。将制造的电感器安装在转换器上以评估热量产生。通过施加磁复合材料，电感t的饱和温度升高从68.9k降低至52.1k。 （3）开发储存变压器，其中将磁性材料加载到绕组中（作为国际科学技术学会Intermag 2023的公告发布）LLC转换器的存储变压器的目标揭示了磁性复合材料对交流电阻和变压器耦合系数的加载位置对磁性复合材料的载荷位置的影响。用厚度为0.1 mm的磁复合材料覆盖绕线导体的表面，可以最大程度地抑制AC电阻，并且施加磁复合材料会导致AC电阻从743MΩ降低到501MΩ33％。 （4）磁性平坦角线的理论方程的推导，制造和评估，因为平坦角线具有矩形横截面，当使用基于圆柱坐标系的Maxwell方程时，在横截面角出现一个奇异的溶液。我们试图通过近似麦克斯韦方程来找到这种单数解。此外，构建了用于测量磁性平丝电线的交流电阻的系统。

项目成果

Application of Magnetic Composite Materials in Windings to Reduce Alternating Current Resistance in Leakage Transformers

磁性复合材料在绕组中的应用降低漏变压器交流电阻

• 发表时间: 2022
• 作者: Shimura Kazuhiro;Kanaya Takanori;Hoshina Syuichi;Kobayashi Shigeki;Sato Mitsuhide;Sonehara Makoto;Sato Toshiro;Mizuno Tsutomu;Kazuhiro Shimura;Kazuhiro Shimura
• 通讯作者: Kazuhiro Shimura

Reducing heat generation in a boost inductor using a magnetic tape

使用磁带减少升压电感器的发热

• DOI: 10.3233/jae-220124
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics
• 影响因子: 0.6
• 作者: Shimura Kazuhiro;Kanaya Takanori;Hoshina Syuichi;Kobayashi Shigeki;Sato Mitsuhide;Sonehara Makoto;Sato Toshiro;Mizuno Tsutomu
• 通讯作者: Mizuno Tsutomu