| 研究課題/領域番号 |
20K20288
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| 補助金の研究課題番号 |
17H06210 (2017-2019)
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 (2020)
補助金 (2017-2019) |
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| 研究分野 |
電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
藤本 康孝 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313475)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
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| キーワード | 電気機械エネルギー変換 / 高周波 / 電気機器 / モータ / ワイヤレス電力伝送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気エネルギーと機械エネルギーの相互変換の基礎理論は、電束電流が無視できる数十kHz以下の低周波数帯域において概ね確立しており、その応用機器であるモータや発電機は社会で広く用いられているが、これらは主に鉄心と銅線で構成されるため軽量化が難しい。本研究では、電気-機械エネルギー変換の基礎理論を原理から見直し、駆動周波数を数MHz～数GHzまで高周波化した場合の理論の確立とその原理検証を目的とする。低周波数帯域から高周波数帯域まで現象を統一的に扱う新しい電気-機械エネルギー変換工学を開拓し、鉄心や銅線を用いない超軽量なモータや発電機の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
電気-機械エネルギー変換の基礎理論は、電束電流が無視できる低周波数帯域において概ね確立しており、その応用であるモータや発電機は広く普及している。それらは主に鉄心と銅線からなるため軽量化が難しかった。本研究では、電気-機械エネルギー変換の基礎理論を原理から見直し、数MHz～数GHzまで高周波化した場合の電気-機械エネルギー変換モデルの提案と検証を行った。磁界共振結合を利用して13.56MHzで駆動する回転型モータおよびマイクロ波導波管を利用して2.54GHzで駆動する原理モータのモデルの提案とシミュレーションによる検証を行い、小さいながらもいずれも原理的に力を発生させられることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、これまで検討されてこなかった数MHz～数GHzの高周波数帯域での電気-機械エネルギー変換のモデルを提案することで、原理的にこれらの高周波数帯域でもエネルギー変換が可能であることを示した点に学術的な意義がある。また、これまでとは性質の異なる全く新しいモータや発電機の開発の可能性を示した。MHz帯域のものでは鉄心を用いず、GHz帯域のものでは鉄心も銅線も用いないことから、軽量に構成できる可能性がある。MHz帯域のモータでは、磁気結合の弱さを磁界共振で補うことができ、固定子-回転子間のギャップを大きくしても性能が劣化しないため、ギャップを可変にできるモータなどの新しい展開が考えられる。
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