| 研究課題/領域番号 |
22K04082
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
八尾 惇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (70779074)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023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)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 高速スイッチング / インバータ / 鉄損 / 磁性材料 / モーター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高速スイッチング動作可能なインバータ (直流交流変換回路)駆動時の磁気特性に基づく低鉄損 (低損失)モータ研究を行う。ここでは、高速スイッチング動作可能なインバータ駆動時のモータシステムの低鉄損化、高効率化の原理検証を行う。具体的には、(a)高速インバータ駆動時の過渡特性を考慮した磁性材料の特性評価、(b)高速インバータ駆動時の磁気特性の複合評価、(c)磁気特性に基づく高速インバータ駆動時の低鉄損モータシステムの設計指針検討、の3点を目的とし、高速スイッチング動作可能なインバータ駆動時のモータシステム研究に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高速スイッチング動作可能なインバータ (直流交流変換回路)駆動時の低損失モータ研究を行う。ここでは、高速スイッチング動作可能なインバータ駆動時のモータシステムの高効率化の原理検証を行う。本年度、下記の4点の成果を得た。
(1)昨年度に世界で初めて開発した、SiCパワーMOSFETとそのSiC CMOSゲートドライバを3次元直接接合したSiC 3DパワーICについて、The 35th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD2023)でオーラル発表を行なった。
(2)SiC CMOSゲートドライバを高温モジュール内に設置し、高速・高温スイッチング動作を実現した。ここでは、300℃かつ70 V/nsのスイッチングを実現し、International Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ICSCRM) 2023にて、発表を行なった。
(3)本年度、高速スイッチング動作時のノイズ低減のための検討を行い、浮遊インダクタンスの電圧降下に着目し、SiCパワーMOSFETの出力容量との共振を低減する動作点、および過電圧と損失のトレードオフ関係を最小化する動作条件を理論的に示した。 (2023年電気学会産業応用部門大会、2023 IEEE Energy Conversion Congress & Expo (ECCE)にて発表)。
(4)高速スイッチング可能なインバータ駆動時の磁性材料の磁気・鉄損特性を評価した。この特性評価に関連する内容について、令和6年電気学会全国大会シンポジウムにて依頼講演を行なった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高速スイッチング動作可能なインバータ (直流交流変換回路)駆動時の低損失モータシステムの実現を目指し、以下の4つの検討を行った。
(1) 世界で初めて開発したSiCパワーMOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)とそのSiC CMOS (Complementary MOS)ゲートドライバを3次元直接接合したSiC 3DパワーICのISPSD2023でのオーラル発表、(2) SiC CMOSゲートドライバを高温モジュール内に設置し、高速・高温スイッチング動作を実現、(3)高速スイッチング動作時のノイズ低減のための理論的検討、(4) 高速スイッチング可能なインバータ駆動時の磁性材料の磁気・鉄損特性を評価、
の4点である。
この結果は、当初予定通りの進展となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
(a)高速スイッチング技術の確立、(b)高速インバータ駆動時の磁気特性の特性評価、(c)磁気特性に基づく高速インバータ駆動時の低鉄損モータシステムの設計指針検討、の3点を目的とし、高速スイッチング動作可能なインバータ駆動時のモータシステム研究に取り組む。
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