| 研究課題/領域番号 |
12355012
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
電力工学・電気機器工学
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
広瀬 精二 山形大学, 工学部, 教授 (70007201)
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| 研究分担者 |
青柳 学 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (80231786)
鈴木 勝義 山形大学, 工学部, 教授 (60007028)
富川 義朗 山形大学, 工学部, 教授 (80007004)
高橋 貞行 昭栄化学, 研究員
高野 剛浩 東北工業大学, 工学部, 教授 (50085411)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2003
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| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
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| 配分額 *注記 |
43,860千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 6,360千円)
2003年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2002年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2001年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2000年度: 16,300千円 (直接経費: 16,300千円)
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| キーワード | 圧電トランス / ACアダプタ / 小形化 / 圧電振動子 / 圧電材料 / 損失の分離測定 / ハイパワー評価 |
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| 研究概要 |
本研究は、巻線を用いないセラミックス製の圧電トランスにより超小型のACアダプタ、及びDC-DCコンバータの実現を目指して、構造設計、材料評価、試作実験、性能評価、駆動回路、整流回路について検討を行ってきた。各項目について得られた詳細について以下に記す。
【1】パワー密度の観点からの小形化の検討、最適構造の選定
高次振動モードを使用するとパワー密度を格段に大きくでき、圧電トランスを著しく小形にできることを見出した。この結果から振動モードとして、二次ラジアル振動ならびに五次幅縦振動が最適な構造であるとの結論を得た。
【2】材料の大振幅励振特性を考慮に入れた構造設計法の確立
圧電セラミックスは大振幅励振状態では材料定数が劣化する。この特性を考慮に入れた圧電トランスの一般的な設計方法の確立を行った。
【3】二次共振ラジアル振動利用の圧電トランス
有限要素法ならびに主要設備であるレーザー微小変位計により、振動パターンや不要振動の分析を詳しく行い、構造設計を行った。また、積層化に伴う諸問題を解明し、最適な積層構造の確立を行った。試作実験の結果95%程度の格段に高い効率が得られた。
【4】五次共振幅縦振動を利用する圧電トランス
より高電力密度化がはかられる構造であるが、不要振動の抑圧が課題であった。モード解析と変位分布の計測により不要振動の影響のない構造を明らかにし、試作実験の結果、90%の高効率が得られた。
【5】圧電材料の損失の分離・測定、効率評価への適用
圧電材料のハイパワー特性評価装置の高精度、高機能化をはかり、大電力使用状況下での圧電材料の損失の分離測定を可能とした。圧電トランスの効率計算への適用を行って、実験で得られた効率の特性を良く説明できることが示された。
【6】安定で効率の良い圧電トランスの駆動回路、整流回路の検討
安定で効率の良い整流回路の実現を目指して、共振周波数に自動追尾して発振する駆動回路ならびに整流回路を構成し、特性を調べた。最適な駆動、整流回路の検討を行った。
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