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．

为了在不降低其磁特性的情况下，作为电力转换材料在100kHz以上的高频范围内保持高磁通密度和磁导率，我们研究了极其抑制涡流产生的电力转换材料，并开发了目的是建立能够用作变压器线圈、功率电感器和电抗器的电力转换材料。 1.建立新的压粉磁芯生产工艺：压粉磁芯的磁性能根据铁粉的种类（还原铁粉、气雾化铁粉、水雾化铁粉等）和厚度的不同而有很大差异。绝缘膜。因此，选择的铁粉种类和绝缘膜厚度应具有高导磁率、高饱和磁化强度和极低的涡流损耗。另外，制造过程中施加的高加工应力导致磁性能（特别是直流磁滞性能）恶化，因此选择热处理温度来缓解它。 2.物理性质的阐明：一般来说，除非使用粘合剂，否则陶瓷和金属之间不会出现强结合力，但初步研究表明，不使用粘合剂也具有强结合力。通过分析键合力产生的原因，可以优化绝缘膜的厚度。在初步研究中，我们成功地在不使用粘合剂的情况下形成了铁芯，但粘合机制尚不清楚。计算陶瓷前驱体和铁粉的质量，预计在20 nm左右，但有必要阐明压粉核在成型后保持其形状并保持高密度的原因。因此，通过使用岐阜大学举办的TEM衍射图案分析、TEM和EDX之间界面的成分分析以及维氏硬度测试来分析粉末芯的结构和接合表面的成分，我们可以开发粉末尝试建立制造流程。 3.磁性能分析：对上述制作的磁粉芯从低频（50Hz）到高频（100kHz以上）的磁性能进行分析。特别是，通过分离直流磁滞损耗和涡流损耗，我们将分析铁粉类型和绝缘膜厚度对每个频率的磁特性的影响。