| 研究課題/領域番号 |
19K14962
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
今岡 淳 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (60772019)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 低背化インダクタ / 塗布型磁性体コア / MHz級電力変換回路 / シミュレーション / 温度依存性 / 放熱性能 / 比透磁率 / 低背型インダクタ / ソフトスイッチング / 超低背インダクタ / 塗布型インダクタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではMHz駆動電力変換用超低背型（塗布型）磁気部品を研究開発する。当該研究は磁性材料の選択から, これらの材料特性のモデリング, 回路への実装手段, 実証的評価を総合的に実施するものである。上記技術は電源の小型軽量化が求められる電動化された移動体(電動車両, ドローン, 電動航空機)やワイヤレス給電技術に適用可能であり, 高周波に適した磁気部品の新しい基盤技術を研究開発する。また, 理論解析のみではなく, 実機による実証的評価まで検討し, 提案手法の妥当性と有効性も実証する。
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| 研究成果の概要 |
車載用などの電力変換器では高電力密度化が強く求められる。これに対して,近年では高周波駆動可能な化合物パワー半導体が実用段階にあり、産業への応用が期待されている。しかし、パワー半導体デバイスによる高周波駆動によって電力変換回路を高電力密度化すると、磁気部品で過度な自己発熱が発生し, さらに移動体の利用環境温度は厳しい条件下にある。そこで本研究では, MHz駆動時の磁性材料モデリング、磁気部品設計、高放熱化へ向けた磁気部品の実装技術に関する基盤技術の構築を行った。本検討で得られた成果は材料や構造で制限が決まっていた磁気部品の性能向上に寄与し、車載用に限らず小型軽量化が求められる応用に貢献する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
移動体に搭載される電力変換回路は高効率化に加えて、走行性能向上や車内空間拡大の面から体積・重量低減が強く要求される。特に、回路内において主要な重量・体積物である磁気部品を小型軽量化するには、パワー半導体の高周波駆動(MHz)が有効な方策の一つであるが、この場合、磁気部品で過度な発熱や損失増加、信頼性低下が課題となる。そこで、本研究で磁性材料のモデリングや回路との連携シミュレーション（フロントローディング設計へ寄与）、高放熱構造（塗布型インダクタや新構造のスプリットコアを用いたインダクタ）を提案し、回路中で発熱面・サイズの面から性能ボトルネックとなりやすい磁気部品の性能向上を実現した。
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