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電気機器応用研究室は松本洋和によって運営されています。

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研究内容RESEARCH

 研究の成果は論文や学会発表で随時公表しています。また、これらの発表物の著作権に問題のない程度に、本ホームページでも公表していきたいと思います。
 これまで行ってきた研究の成果をまとめました。専門的な知識がより必要ですが興味があればご覧ください。

電気二重層キャパシタを用いた昇圧モータドライバ

仮イメージ

2008年4月〜

 モータドライバは、モータ(電動機)を動かすための電力を供給する装置です。また、モータの動きを制御する役割も担っています。一般に、モータへ供給する電力は、電圧が高くなるにつれて、効率が良くなります。最近になって、家庭用のエアコンで、一般的な100Vの電源を使用する物の代わりに、200Vの電源を使用する物が増えてきたのも、効率を向上を図ったものです。そこで、モータドライバ内に電源電圧をさらに上げる回路を付加し、効率を良くモータを動かそうとした物が、昇圧ドライバです。
 モータドライバが電力を送ることによってモータの速度は上昇します。反対に、モータの速度を下げる際には、モータに蓄えれらたエネルギーがモータドライバに一気に戻ってきます。このエネルギーを回生エネルギーと言います。使用する電力の大きなモータドライバであれば、回生エネルギーを電源に返す回路を持っていますが、この回路は大掛かりで、小さい容量のモータドライバでは実用的ではありません。そこで、小さい容量のモータドライバでは抵抗を備え、行き場のない回生エネルギーを消費していました。もちろん、このような方法では、効率は良くありません。
 以上の様な状況を踏まえて、私たちは電気二重層キャパシタを用いた昇圧ドライバを提案し、研究を行っています。電気二重層キャパシタはバッテリーの様に大きなエネルギーを蓄えることができるうえ、そのエネルギーの充放電をバッテリーに比べ効率よく行うことができます。この特長を活かすことによって、提案するモータドライバは回生エネルギーを有効利用できる上に、昇圧も行えるモータドライバになっています。(写真は本研究とは関係ありません)


非接触給電システム

三相非接触給電システムの基礎研究 2009年11月〜

 非接触給電システムはワイヤレスで電力を送電することができる技術です(そのため、ワイヤレス給電とも呼ばれています)。比較的古い技術ですが、製品として実用化されるようになったのは、つい最近のことです。実用化されている製品は、携帯電話やPCのマウス、ゲームのコントローラ等がありますが、ワイヤレスで送電する距離も非常に短く、消費電力が小さい製品に限られています。
 非接触給電システムは電力を送電する効率が悪いうえ、送電距離が長くなるとさらに効率は悪化します。そのため送電距離が長く、大電力を必要とする製品は苦手としています。そこで、送電距離が距離が長くても効率良く送電できるシステムの研究が、様々な大学や企業で行われています。
 私たちが、提案・研究を行っている三相非接触給電システムもその一つです。他の大学・企業で研究されているシステムは単相の非接触給電システムですが、三相非接触給電システムはより高い送電効率を持つことが期待されています。写真は小容量三相非接触システムのプロトタイプとサイズ比較のための単3乾電池を写したものです。

三相非接触トランスの開発と検証 2012年6月〜      

 

 右図は円形状に扇状のコイルを配置した三相コアレス非接触給電トランスです。この様にコイルを配置することにより、各相が同じ電圧と電流を持つことができるようになり、より効果的に電力を送ることが可能になりました。また、本コイル形状をPCB上のパターンで実現することにより、より薄くて軽いトランスを実現できます。







 

非接触システムの力率補償器の研究 2012年6月〜      

 

 直流回路の電力はV(電圧)×I(電流)で表されますが、交流回路の電力はV×I×力率で表されます。電圧が固定された状態で、一定電力を出力する場合、力率が低くければ、より大きな電流を流す必要があります。回路内には潜在的な抵抗が必ず存在していますので電流を増やせば、その分、電力ロスが増えてしまいます。この力率を低下させる要素の一つとしてコイル成分があります。
 非接触給電は、コイルを使用していますので、力率が低下してしまいます。力率補償器は力率の低下を防ぐための回路です。効果的な力率補償器の提案や検証を行っています。


無人搬送車(AGV)への非接触給電の研究 2016年6月〜      

 

 非接触給電のメリットの一つとして動いている対象(例えば電気自動車等)への充電を行えることが挙げられます。本研究では工場などで使われている無人搬送車への非接触給電を実現するために、コイル形状やシステムの回路構成そして制御アルゴリズムの開発を行っています。。