2022 年度研究成果報告書

ナノカプセルコンポジット絶縁材料による低環境負荷型電力機器の開発

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	17H04917
研究種目	若手研究(A)
配分区分	補助金
研究分野	電力工学・電力変換・電気機器
研究機関	名古屋大学
研究代表者	栗本宗明名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70580546)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード	ナノコンポジット / 誘電率 / 電気絶縁材料 / 電気エネルギー工学
研究成果の概要	研究代表者は、本研究課題開始前の2010年にナノカプセル（気体を封入したナノサイズ構造粒子）をポリマーと複合した電気絶縁材料（ナノカプセルコンポジット絶縁材料：NCCM）を世界に先駆けて開発し、その低誘電率特性を明らかにした。本研究では、その絶縁破壊強度を明らかにした上で、NCCMの電力機器への適用可能性を明らかにするための基盤的研究を行った。さらにナノカプセルを樹脂中にランダムに配置および配向した3次元電界解析モデルを構築し、ナノカプセルの放電開始電界を解析する学術的研究を行い、ナノカプセルは絶縁破壊強度を低下させる欠陥にならない可能性を示した。
自由記述の分野	誘電絶縁材料、ナノマテリアル
研究成果の学術的意義や社会的意義	温室効果ガスの一つであるSF6の使用量を減らすために、世界中の電力機器メーカは、SF6ガス使用量を減らしたコンパクト電力機器の開発を進めている。しかしながら、従来材料を用いたコンパクト設計には限界がある。この問題を解決するために、ナノカプセルコンポジット絶縁材料を新規開発し、これを用いて、ガス絶縁開閉装置を小型化できる可能性と、電力ケーブルの送電損失をも低減する可能性があることを示したことに意義がある。さらにナノカプセルを用いて、原理上放電を形成しにくいナノサイズ空孔のみを導入することで、空孔の持つ低誘電性を積極的に電力用絶縁材料に利用する研究を行ったことにも学術的意義がある。