北海道大学  大学院情報科学研究科

システム情報科学専攻  システム融合学講座

現代社会において電気エネルギーは,水や空気のように無くてはならないものとなっています。パワーエレクトロニクス技術は,電力用半導体デバイスのスイッチング動作を基本に,この電気エネルギーの形態,すなわち電圧・電流・周波数を必要な形に変換するだけでなく,高速・高精度に制御する技術です。パワーエレクトロニクス技術は省エネルギーのキーテクノロジーであるばかりか,今や総合パワーマネージメント技術に発展しようとしています。電気エネルギー変換研究室では,電気エネルギーの発生・伝達・利用の各段階に広く応用されている電力変換・制御技術について研究しています。また,電力変換器のEMI/EMCについても研究しています。

DSPコア搭載FPGAを用いたインバータドライブシステム

製作したマイクロ水力発電の模擬実験設備

実験を重視した研究スタイルに特徴があります。コンピュータシミュレーションだけではなく,実際に実験装置を試作し実証試験を行います。実際に動かしてみないとわからないこともたくさんあります。また,企業との共同研究を推進し,実学を重んじています。

当研究室は,パワーエレクトロニクス分野全般を扱う「パワーエレクトロニクス班(担当:小笠原教授)」と,特に電動機を扱う「モータ班(担当:竹本准教授)」に研究内容を二分しています。それぞれの詳細な研究内容は,各研究紹介ページにてご覧ください。

パワーエレクトロニクス班

インバータのスイッチング動作に起因して電磁妨害(EMI)が発生することがあり,近年対策が求められています。EMI対策機器のアクティブフィルタの一方式として出力コモンモード電圧を抑制し,漏れ電流を低減するアクティブコモンノイズキャンセラ(ACC)があります。本研究ではACCの性能向上に関する研究を行っています。

AC電源を異なる周波数・振幅のACに変換するには,整流器で一旦DCに変換してインバータで必要なACに変換するのが一般的な方法です。この方式に対して,マトリックスコンバータ(MC)はAC/ACを直接変換ができるので,変換効率の向上や装置の小型化が期待できます。当研究室では,MCの高効率化に関する研究を行っています。

半導体素子の発展によるスイッチング速度の高速化に伴い,パワエレ機器が発生するノイズの周辺機器に対する影響が深刻化することが予想されます。本研究室では,電力変換器のケーブルから放射するノイズを抑制するためのフィルタや機器が発生するノイズを推定できるモデリング手法について検討を行っています。

近年,電気自動車やハイブリッド自動車の普及により,高出力モータと駆動用インバータの制御技術の発展が求められています。本研究ではフェライト磁石を使った永久磁石同期モータを駆動力とした電気自動車の制作を通して,モータ制御や回路設計・通信システムなど自動車の様々なシステムに関して研究を行っています。

モータ班

電気自動車(EV)は,長距離走行が困難で,充電に多くの時間を要するなどの問題があります。そこで,都市内の移動や近郊からの通勤などを目的としたEVシティコミューターが注目を集めています。本研究では,アキシャルギャップモータの採用により,EVシティコミューター用インホイールモータを開発しました。

電気自動車やハイブリッド自動車は,希土類磁石を用いた永久磁石同期モータが用いられています。しかし,希土類磁石は高性能な反面,高価であります。また,レアアースショックの可能性もあり,安定供給に不安が残ります。そこで,フェライト磁石を用いた高トルク・高出力・高効率なモータを開発しました。

機械ベアリングを用いたポンプは,機械摩擦により,送液の汚染や短寿命などの問題があります。そこで,磁気浮上技術を用いることで,完全非接触に回転させることができる磁気浮上モータポンプを開発しました。開発したポンプは,クリーンな送液やメンテナンスフリー,長寿命などの優れた特性を有しています。

超高速モータは,ターボ分子ポンプや研削スピンドル等に用いられています。しかし,超高速回転で機械ベアリングを用いた場合,摩擦による損失が大きく,効率低下や短寿命化,騒音などの問題を引き起こします。そこで,回転子を非接触に浮上回転可能なベアリングレスモータを開発し,運転特性について検討を行っています。

当研究室は, 2014年度よりシステム変換学研究室から電気エネルギー変換研究室に名称を変更しております。

※当研究室では学内外より積極的に大学院への進学者を募集しております。

随時研究室見学を取り行っておりますので,ご希望の方は下記のアドレスまでご連絡ください。

eec-kengaku@ist.(hokudai.ac.jpが省略されています)