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．

为了在100kHz或更高的高频范围内维持高磁通量密度和渗透性，目的是研究极大抑制涡流产生的功率转换材料，并建立可以作为choke盘线圈，变压器线圈，功率电感器和反应器和反应器的电源转换材料。 1。建立新的粉末压实核心生产过程：粉末压实核心的磁性特性大大变化，具体取决于铁粉的类型（铁粉还原，气雾化铁粉，水雾化的铁粉等）以及绝缘膜的厚度。因此，选择了铁粉的类型和绝缘膜的厚度，可以通过高渗透性，高饱和磁化和极低的涡流损失来实现。此外，制造过程中施加的高加工应力会导致磁性特性（尤其是DC磁滞特性）的恶化，因此选择热处理温度以缓解温度。 2。阐明物理特性：通常，除非陶瓷和金属之间使用粘合剂，否则不会出现牢固的粘结力，但是事先，在不使用粘合剂的情况下出现了强粘结力。通过分析键合力的原因，可以优化绝缘膜的厚度。在先前的研究中，我们在不使用粘合剂的情况下成功地塑造了铁芯，但是粘合机制等尚不清楚。可以预测，陶瓷前体和铁粉的质量将约为20 nm，但是有必要了解为什么粉末压实芯的形状在成型后不会改变并保持高密度。因此，我们尝试通过分析粉末紧凑型芯的结构和关节表面的组件来建立一个过程来创建粉末紧凑的核心，例如TEM的衍射模式分析，TEM和EDX之间的边界表面的组件分析以及Vickers硬度测试。 3。磁特性分析：分析上面产生的粉末压实芯的磁性，从低频（50Hz）到高频（100kHz或更多）。特别是，通过将直流滞后损失和涡流损失分开，我们分析了铁粉类型的影响以及绝缘膜的厚度对每个频率的磁性特性。