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Research

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研究内容

研究内容を紹介します

電動モビリティシステムの高効率化

近年，地球環境問題への危機意識の高まりから，カーボンニュートラルの実現を目指して全世界レベルでの取り組みが行われています。鉄道や自動車といったモビリティに関しても，今後，内燃機関による駆動から電動駆動へシフトすることは避けられません。その際，電動駆動システム全体の効率を如何に向上させるかが重要な課題となります。そこで本研究では，電動モビリティの代表例の一つである直流電気鉄道システムの高エネルギー効率化について検討しています。電気鉄道車両や電気自動車といった移動体の電動駆動において，減速時の回生エネルギーの有効活用は高エネルギー効率化の大きなカギとなります。本研究では，蓄電装置を上手に活用することで，最大限回生エネルギーを有効活用するシステムについて検討を行っています。また，上記で提案した方法については，数値シミュレーションによる検証とミニモデルによる実験検証を行い，その有効性・実現性を実証します。

超電導応用による電気機器の高エネルギー密度化

超電導線は，直流通電時は抵抗がゼロとなるためMRIやNMR用の強磁場 発生コイル（超電導コイル）に応用されています。しかし，これまでに製品化さ れている超電導コイルは低温超電導線とよばれている金属系の超電導線により巻 かれたコイルで冷媒に液体ヘリウムが用いらています。そのため，昨今のヘリウ ム供給不足などの懸念から，今後の全世界規模でのMRIの需要を考えるとヘリウ ムレスな伝導冷却型高温超電導コイルの開発が必須となります。そこで我々の研 究室では高磁場用高温超電導コイルの設計や研究開発を行っています。また，超 電導線は銅線に比べて非常に電流密度が高いため，電力機器に応用することで機 器の小型化，高エネルギー密度化，高出力化が期待されます。しかし，交流通電 時には交流損失が発生するため，極低温下での損失は効率の悪化を招き，冷却が 必要というペナルティと相まって実用化が進んでいないのが現状です。そこで我 々の研究室では，超電導線の交流損失の精度の良い測定装置を開発し，交流損失 の評価と低減手法の研究を行っています。さらには数値解析を用いて，超電導技 術を巧みに取り入れた次世代の高エネルギー密度な電力機器の研究を行っていま す。

非接触給電

近年，スマートフォンや電動歯ブラシといった小型電気機器の充電に非接触給電技術が使われています。 非接触給電は，空間的に離れた場所で電力伝送を行うことから，充電作業の効率化やメンテナンス性の省力化が期待されています。また大電力用途においても鉄道や電気自動車といった交通手段において，応用に向けた研究が進められています。大電力の伝送において，コイルとキャパシタの共振を用いる方法が知られていますが，その際コイルとキャパシタに過大な電圧が発生するという問題があります。そこで私たちは，非接触給電システムの中でも，電力の送受電に関わるコイルに着目し，コイルの低電圧化やコイル内部で発生する損失の低減に向けて研究を行っています。

磁性材料

高周波で優れた特性を発揮するフェライトは，スイッチング電源などの普及により広く用いられています。しかし，フェライトの基礎損失特性には未だ解明されていない部分も残されています。 損失特性を定量的に明らかにすることにより，フェライト使用機器の小型化・低消費電力化といった高性能化に貢献することを目指しています。

DC-DCコンバータ

近年，太陽光発電などの直流機器導入が増加し，直流電力ネットワーク，また双方向での電力伝送が可能なDC/DC変換器が脚光を浴びています。 その中でも電流共振型コンバータは高効率化が可能といった利点が存在しますが，動作不可能な条件が存在しています。 動作可能な条件の拡大・効率改善・小型化といった，コンバータの性能向上に関する研究を行っています。

卒業論文・修士論文タイトル

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2021年度卒業論文

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