2022 Fiscal Year Annual Research Report
電力変換装置用リアクトルの高周波数適用に向けた空間的巻線実装技術の研究
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20K04456
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
綾野 秀樹 東京工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (50614525)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | リアクトル / 寄生容量 / 高周波 / シミュレーション / 電力変換器 / コアカバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，電力変換装置に使用するリアクトルについて，より高周波数で適用するための方式について，シミュレーションや実測を通じて詳細な検討・評価を実施した。リアクトルはスイッチング素子のオン・オフに依存して発生する電流リプル等を低減し，自機器や周辺機器の誤動作等を防止する効果がある。一方で，リアクトルの容積・重量の大型化は課題となっている。理想的なリアクトルでは周波数に比例してインピーダンスが増加する。このため，SiCやGaNなどの次世代素子を使用して高周波数で駆動することにより，小型のリアクトルでも電流リプル等を低減できる効果が期待されている。しかし，実際に高周波数で使用する場合には，リアクトルの巻線間や巻線とコア間に存在する寄生容量の影響を受け，リアクトルとしての特性が劣化する。このため，駆動周波数の高周波数化には限界がある。本研究は，メガヘルツ帯の高周波数で使用できるリアクトルを開発する点が目的である。
前年度までに，巻線-コア間の寄生容量がリアクトルの高周波特性に大きな影響を与えることと，3Dプリンタを使用して製作したコアカバーを使用することで寄生容量を低減できることを示した。最終年度の令和4年度は，巻き線の巻き方に着目し，巻線-コア間の寄生容量の低減方法について実測評価を実施した。空芯のソレノイドコイルの場合は巻線間隔を増加させるほど巻線間の寄生容量は小さくなり，リアクトル全体の寄生容量も低下する。一方，鉄心を利用したリアクトルでは，巻線と鉄芯の間の実効的な接触面積が広がり，巻線-鉄芯間の寄生容量が大きくなる。このため，巻線間隔を大きくした場合に，リアクトル全体の寄生容量は大きくなる場合もあることを明らかにした。この結果は，電気学会産業応用部門大会にて発表した。さらに，これらを応用した電力変換装置に関わる技術についても学会発表を実施した。
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Research Products
(3 results)
