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。

When this year, the magnetic material development of the coil periphery loading is too high, the magnetic material loading of the coil of the magnetic component is too high, and the AC resistance reduction effect is confirmed. When the year is completed, the following matters are communicated: (1)Development of magnetic semiconductor materials Magnetic powder and resin Magnetic powder with small loss and spherical Fe-based powder with excellent high frequency characteristics (1MHz u '=5.1, tanδ=0.002) were developed. (2)(1) Production of magnetic materials with high voltage and high load at the outer periphery of the coil (ISEM2022) Performance index Q value of 1MHz is 6% higher. The production of the film is very important. The saturation temperature rise of the magnetic material is from 68.9K to 52.1K. (3)The influence of loading position on AC resistance and binding coefficient of magnetic materials on the development of magnetic materials (International Institute of Magnetic Materials 2023) LLC is clearly demonstrated. The surface thickness of the coil conductor is less than 0.1 mm, and the AC resistance is reduced by 33% from 743mΩ to 501mΩ. (4)The theoretical formula of the magnetic loading line is derived and produced. The rectangular cross section of the line is evaluated. In the case of Maxwell equation, the corner of the cross section is solved. Maxwell equation approximation, the special solution to the problem. The construction of the system for measuring the AC resistance of magnetic loaded straight lines is carried out.

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