小坂 卓 (コサカ タカシ)

KOSAKA Takashi

写真a

所属学科・専攻等

電気・機械工学教育類 電気電子分野/創造工学教育類
電気・機械工学専攻 電気電子分野

職名

教授

メールアドレス

メールアドレス

ホームページ

http://motion.elcom.nitech.ac.jp

研究分野・キーワード

HV/EV駆動用モータ、レアアースレスモータ、低振動・低振動化制御と設計

出身大学

  •  
    -
    1994年03月

    名古屋工業大学   工学部   電気情報工学科   卒業

出身大学院

  •  
    -
    1999年03月

    名古屋工業大学  工学研究科  電気情報工学博士課程  修了

  •  
    -
    1996年03月

    名古屋工業大学  工学研究科  電気情報工学修士課程  修了

取得学位

  • 名古屋工業大学 -  修士(工学)

  • 名古屋工業大学 -  博士(工学)

学外略歴

  • 2002年11月
    -
    2004年10月

      連合王国レスター大学   -

所属学会・委員会

  • 2003年10月
    -
    継続中

    米国電気電子学会

  • 1994年07月
    -
    継続中

    電気学会

  • 2001年04月
    -
    継続中

    パワーエレクトロニクス学会

  • 2009年10月
    -
    継続中

    電気設備学会

  • 2005年04月
    -
    継続中

    科学技術交流財団

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専門分野(科研費分類)

  • 制御・システム工学

  • 電力工学・電力変換・電気機器

 

研究経歴

  • SMCコアを利用したハイブリッド界磁モータの研究開発

    国内共同研究   委託研究  

    研究期間:  2008年07月  -  現在

  • 小型・軽量ネオジム系永久磁石モータの省希土構造設計法の研究

    個人研究   科学研究費補助金  

    研究期間:  2007年04月  -  2010年03月

  • 用途指向形低コスト位置センサレスブラシレスACモータドライブの最適システム設計

    個人研究   科学研究費補助金  

    研究期間:  2005年04月  -  2007年03月

論文

  • Torque Ripple Minimization Control in SRM Based on Magnetizing Curve Model Considering Mutual Coupling

    Sungyong Shin, Hikaru Naruse, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui

    IEEJ Journal of Industry Applications ( 一般社団法人電気学会 )  9 ( 6 ) 637 - 649   2020年11月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    In order to minimize torque ripple in a switched reluctance motor (SRM), various control methods have been proposed. One such method is current profiling control based on a mathematical motor model concerned with the relationship between torque position and current, which can be derived from measured magnetizing curves. However, current profiling control faces issues with an increase in torque ripple at the current overlapping region depending on the load condition. In this study, through magnetic analysis using 2D-FEA and mathematical analysis based on a test SRM (four-phase, 400W, and 8/6 pole configuration), the reason why the torque ripple increases is revealed, and a modified torque-position-current model considering mutual coupling is proposed for better control of torque ripple minimization. Experimental studies on torque ripple minimization using the test motor show that the proposed current profiling control offers better torque ripple control performance.

  • High-speed core loss base data collection for core loss calculation under power electronics converter excitation

    Hiroaki Matsumori,Toshihisa Shimizu, Takashi Kosaka, and Nobuyuki Matsui

    IEEJ Journal of Industry Applications ( 一般社団法人電気学会 )    2020年11月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    The calculation of core loss of power electronics converters requires a large number of core loss data, including the excitation frequency, flux density ripple, and DC magnetic field bias characteristic under rectangular voltage excitation. However, in the case of the conventional method (that employs a B-H analyzer with a chopper circuit), a very long time is required to collect this core loss base data, because circuit parameter tuning is needed for each measurement point. Therefore, we propose a high-speed core loss base data collection method for core loss calculation under power electronics converter excitation. The core loss base data collection time was substantially reduced upon usage of a pulse width modulated (PWM) inverter and a neural network because various core loss characteristics were expressed upon excitation of the PWM inverter, and these core losses were learned by the neural network. The core loss base data, as measured via the proposed and conventional methods, were compared to validate the measurement accuracy of the proposed method, and the difference was found to be lesser than 12%. Thus, the proposed method achieves high-speed core loss base data collection.

  • Core loss calculation for power electronics converter excitation from a sinusoidal excited core loss data

    Hiroaki Matsumori,Toshihisa Shimizu, Takashi Kosaka, and Nobuyuki Matsui

    AIP Advances ( American Institute of Physics )  ( 10 ) 045001-1 - 045001-4   2020年04月  [査読有り]

    研究論文(学術雑誌)   共著

    The authors propose a core loss calculation method for power electronics converter excitation from sinusoidal excited core loss data. This method is based on Brockmeyer’s theory and adapts to calculate core loss under DC-bias excitation conditions. Furthermore, the number of core loss test conditions are reduced as this method only requires the addition of DC-bias characteristics to the sinusoidal excitation core loss data provided by the core manufacturers. To validate the proposed method, the core losses under sinusoidal and square voltage excitations are first measured by a BH analyzer with a DC-bias excitation unit. Then, the measured values under a square voltage excitation and the calculated values from a sinusoidal excited core loss data are compared.

  • Optimum PWM Switching Mode Selection of Dual Inverter-fed Open Winding IPMSM Drive System for High-power Premium Class EV

    H. Matsumori, Yuki Makimura, Shoshi Morisita, Yuto Maeda, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Naoto Saito,Yoshinobu Ito, Subrata Saha

    Proc. of 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) ( Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    6318 - 6324   2020年10月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

    A dual inverter-fed open winding interior
    permanent magnet synchronous motor employing a
    dual battery source is found to be a promising drive
    system configuration for a high-power premium class
    electric vehicle. From the standpoints of high drive
    system efficiency and low motor acoustic noise, in this
    paper, selection of different optimum PWM switching
    modes according to the vehicle driving states is
    proposed for such a drive system configuration.
    Suitable simulation and experimental results for the
    motor drive system with 65 kW are presented to
    validate the proposed selection of different optimum
    PWM switching modes based on the vehicle driving
    states.

  • Basic Study on Efficiency Improvement of Hybrid Excitation Flux Switching Motor using Variably Magnetizable Permanent Magnets for Automotive Traction Drives

    K. Otsuka, T. Okada, T. Mifune, H. Matsumori, T. Kosaka and N. Matsui

    Proc. of 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE) ( Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    27 - 34   2020年10月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

    This paper deals with a hybrid excitation flux
    switching motor (HEFSM) employing a variably magnetizable permanent magnet as an automobile traction motor for a hybrid electric vehicle. Compared with the conventional HEFSM, a difference can be found on the stator body that newly utilizes the variably magnetizable permanent magnets adding to the
    conventional parts such as laminated steel core, three-phase armature coils, field excitation coils and constantly magnetized permanent magnets. A basic concept to improve motor efficiency is based on replacing the mmf of field excitation coils with that of the variably magnetizable permanent magnets. The magnetizing state of the variably magnetizable permanent magnet is adjusted properly according to operating conditions, resulting in the copper loss and iron loss reductions. FEA-based design and
    simulation as well as experimental test-based performance evaluation results of the proposed HEFSM show that the motor efficiencies under frequent operating conditions compete with those of the IPMSM installed on TOYOTA fourth-generation PRIUS.

  • Loss evaluation of aluminum electrolytic capacitor under power electronics converter excitation

    H. Matsumori, T. Kosaka, N. Matsui, K. Onda, M. Ozawa and K. Toda

    Proc. of 2020 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC) ( Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    2666 - 2670   2020年06月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

    Aluminum electrolytic capacitors used in power electronics converters are a major factor that reduce the reliability of these devices. To evaluate the lifetime and reliability of this type of capacitors, capacitor loss needs to be evaluated under the excitation conditions of power electronics converters. However, the capacitor loss data provided by manufacturers is always measured under sinusoidal excitation. The authors therefore proposed a capacitor loss evaluation method for arbitrary excitation waveforms found in power electronics converters. This method features a simple configuration, and the capacitor loss can be practically evaluated using a function generator without the need of a real power electronics converter. Therefore, the capacitor loss can be analyzed under different conditions, ranging from fundamental analysis to practical analysis, for instance, pulse-width modulated (PWM) inverter excitation. In this study, the capacitor loss was evaluated using fundamental excitation and (PWM) inverter excitation. Moreover, the capacitor loss of four different type of capacitors was assessed. Under PWM inverter excitation, nonlinear loss behaviors were observed. Nonlinear loss characteristics could be expressed using a hysteresis curve in the Q-V plane. It was found that the hysteresis curves changed when the rectangular excitation current had zero current phases and different duty ratios due to the voltage unbalance of the tunnel pit capacitance in the capacitor sheets.

  • Soft-switching condition and control method of boost chopper for DC-DC converter utilizing GaN power devices for automobile applications

    Asuka Shimodaira, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka and Nobuyuki Matsui

    Proc. of the 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) ( Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    2020年11月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

  • Design and Experimental Studies on HEFSM Employing Two Types of Permanent Magnets per Pole as Traction Motor for Automobile Applications

    Takeshi Okada, Keita Otsuka, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka and Nobuyuki Matsui

    Proc. of the 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) ( Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    2020年11月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

  • High Speed Homopolar Type Permanent Magnet Motor Designed for Fast Acceleration Response

    Hideaki Arita, Kazuhiro Nishiwaki, Masahiro Iezawa, Takashi Kosaka

    Proc. of the 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) ( Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    2020年11月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

  • AC filter inductor design for a three-phase PWM inverter

    Daisuke Mizutani, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Tatsuya Miyazaki and Yuta Okawauchi

    Proc. of the 23rd International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) ( The Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) )    2020年11月  [査読有り]

    研究論文(国際会議プロシーディングス)   共著

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著書

  • 電気学会技術報告第1492号 用途指向形次世代モータの技術動向と用途別機電一体化技術

    加納 善明、他 (担当: 共著 , 担当範囲: 第3章3.4節 )

    一般社団法人電気学会  2020年08月

    本技術報告では,研究開発のフェーズから実用化へのフェーズに移行しつつある用途指向形次世代モータについて,モータの種類や用途に応じて特化開発された固有技術の進歩と同モータの高性能化との関連,モータシステム全体の性能向上に向けての開発動向を調査・整理している。具体的には,自動車主機・補機,家電・民生分野における機電一体化動向の詳細と,機電一体化に応じて発展を遂げている要素技術や支援固有技術について整理している。

  • 持続可能社会の構築に向けた移動体用電動力応用システムの技術動向

    小坂 卓,ほか (担当: 共著 , 担当範囲: 第1章、第7章 )

    一般社団法人電気学会  2019年02月

    本技術報告では,持続可能社会の構築に向けた移動体用電動力応用システムの技術動向を概説する。近年,鉄道・建機・船舶・航空機や自動車など各種移動体に導入された電動化技術について,それぞれの電動力応用システムの固有の特徴,それに対応したシステム構成,それらを実現するための要素技術と支援固有技術の観点から調査整理している。

  • 用途指向形次世代モータと支援要素技術

    榎本裕治、他 (担当: 分担執筆 , 担当範囲: 2.2.6 ハイブリッド界磁モータ(ステータに磁石) )

    電気学会  2017年08月

    用途指向形モータとは,1994年頃に「モータの構造や機構そのものを変えて,機械あるいは機構の要求性能を実現させるいわば“ハード”的なアプローチの考え方に基づいたモータ」と定義された。現在では,埋込磁石形同期モータ(IPMSM)に代表されるリラクタンストルク応用モータを主に,ルームエアコンなど白物家電の駆動用モータや電気自動車,ハイブリッド車への適用拡大が進んでおり,地球温暖化対策の有効な手段となっている。この間,電気学会では,モータの高効率化やレアアースへの対応などの技術課題に対応したモータの研究開発について調査活動を行ってきた。本調査専門委員会では,モータの定格性能に加えて,駆動範囲を拡大するための可変磁束や三次元的な空間の利用技術など,その調査範囲を拡大して調査を行った。また,これらの高性能モータを構成するために必要な周辺技術について調査を実施した。本技術報告では,今後のモータ開発の方向性を明らかにする次世代モータとその支援要素技術開発動向を調査した結果を報告している。

  • 自動車用モータの技術動向

    松井信行,赤津観 他 (担当: 分担執筆 , 担当範囲: 総論 )

    電気学会  2017年05月

    用途指向形モータとは,1994年頃に「モータの構造や機構そのものを変えて,機械あるいは機構の要求性能を実現させるいわば“ハード”的なアプローチの考え方に基づいたモータ」と定義された。現在では,埋込磁石形同期モータ(IPMSM)に代表されるリラクタンストルク応用モータを主に,ルームエアコンなど白物家電の駆動用モータや電気自動車,ハイブリッド車への適用拡大が進んでおり,地球温暖化対策の有効な手段となっている。この間,電気学会では,モータの高効率化やレアアースへの対応などの技術課題に対応したモータの研究開発について調査活動を行ってきた。本調査専門委員会では,モータの定格性能に加えて,駆動範囲を拡大するための可変磁束や三次元的な空間の利用技術など,その調査範囲を拡大して調査を行った。また,これらの高性能モータを構成するために必要な周辺技術について調査を実施した。本技術報告では,今後のモータ開発の方向性を明らかにする次世代モータとその支援要素技術開発動向を調査した結果を報告している。

  • リラクタンストルク応用モータ

    森本 雅之,小坂 卓他 (担当: 共著 , 担当範囲: 2章4節、7章 )

    電気学会  2016年01月 ISBN: 978-4-88686-299-0

    本書は、電気自動車や家電品をはじめとして広く利用されているリラクタンストルク応用モータの原理、構造、制御などの諸技術を体系的にとりまとめた解説書である。インダクタンスから出発してリラクタンストルクの原理を解説し、それをモータに実際に適用するための技術や制御の技術まで展開している。そのため、本書はリラクタンストルク応用モータを分かり易く体系的に理解するのに最適である。また、電磁気学や従来の電気機器の理論をベースとしているため正しい知識を体系的に学ぶことができる。長年これらのモータの研究開発に携わってきた専門家がわかりやすく書いており、学生から専門技術者まで、モータ技術に携わられる方には必読の一冊である。

  • 省レアアース・脱レアアースモータ

    松井信行, 小坂 卓, 他 (担当: 共著 , 担当範囲: 5.4 巻線界磁形フラックススイッチングモータ )

    日刊工業新聞社  2013年12月 ISBN: 978-4-526-07171-3

    レアアース磁石を用いた高効率モータの需要拡大により生じた資源問題の解決のため、レアアースの使用量をできるだけ少なくする「省レアアースモータ」、レアアースを使用しないで高効率を実現する「脱レアアースモータ」の開発が進められている。その開発成果と可能性を解説する。

  • PMモータの技術と適用拡大の最新動向-材料から応用製品まで-

    鳥羽章夫, 小坂 卓, 他 (担当: 共著 , 担当範囲: 4章1節、4章2節1項 )

    電気学会  2013年05月

    小型高効率という特徴を有するPMモータ(永久磁石同期電動機)につき,最新の技術と適用動向を調査し,報告する。主な内容は次の通りである。
     ① 統計調査結果を分析し,PMモータの認知と適用状況,課題を示す。
     ② PMモータを適用する代表的なユーザ3社にヒアリングを行い,PMモータの適用状況と所感,課題をまとめる。
     ③ 一般産業,輸送・民生機器,サーボの各分野における最新の適用事例を示す。
     ④ PMモータの適用拡大を支える要素技術,すなわち解析・設計技術,および磁石と電磁鋼板についてまとめる。

  • 脱・省レアアースモータ

    Noriko Hioki, Kenji Noguchi, Kazuto Sakai, Takashi Kosaka, Shigeo Morimoto, Masayuki Morimoto (担当: 共著 , 担当範囲: 第4章担当(全6章) )

    株式会社トリケップス  2011年10月 ISBN: 978-4-88657-745-0

    可変磁力能力など付加的な機能を有する3次元磁気回路モータについて解説している。はじめに,3次元磁気回路を持つモータの研究開発背景と動向を概観している。ハイブリッド車駆動用の高出力モータへの応用を前提に,可変界磁能力を利した省レアアース-高出力密度ハイブリッド界磁モータをその一例として,構造・原理,CAEによる期待性能評価,試作機による試験結果など詳しく説明している。

  • モータ技術実用ハンドブック

    - (担当: 共著 )

    日刊工業新聞社  2001年04月 ISBN: 4-526-04715-5

総説・解説記事

  • SRモータの低振動・低騒音化

    小坂 卓

    電気学会誌 ( 電気学会 )  137 ( 12 ) 825 - 828   2017年12月  [依頼有り]

    総説・解説(学術雑誌)   単著

    誘導電動機や永久磁石形同期モータなど従来交流モータに比べ,SRモータは多くの長所を有する。反面,短所もあり,特にその実用普及を妨げている主課題の1つに,大きな振動・騒音がある。トルク急変時など過渡時を除く定常運転状態(一定速度・一定トルク)で,モータ自身が生じる電磁力に起因した振動・騒音としては,一般に以下が知られている。
    1)モード振動・騒音
    2)トルク脈動による振動・騒音
    3)PWMキャリア高調波成分による振動・騒音(磁気歪を含む)
    これらに加え,SRモータではその独特な動作原理,それに対応した駆動法下での電磁力の急峻な変化に起因した,
    4)転流に伴うステータ振動・騒音
    が問題となる。本稿では,上述4)の発生原理,原理に着目した振動・騒音の低減法について述べる。

  • xEV電気駆動用モータの技術動向

    小坂 卓

    型技術 ( 日刊工業新聞社 )  33 ( 1 )   2017年12月  [依頼有り]

    総説・解説(商業誌)   単著

    持続的な自動車社会の構築へむけ,自動車産業では,大気汚染など環境負荷低減,地球温暖化防止対策としてのCO2排出低減,資源・エネルギー問題に対応した代替燃料への転換などが進められている。現状は,プラグインを含むハイブリッド車(HEV, PHEV)の拡大普及期に入っており,各国の規制強化と相俟って,近い将来,内燃機関動力を一切使用しない電気自動車(EV)や燃料電池車(FCEV)への転換が予想されている。環境対応車としていずれもE(Electric)が含まれており,図1に見るようにモータによる電気駆動が共通プラットフォームとして重要な役割を果たしている。
     本稿では,モータによる電気駆動の現状を紹介し,ニーズや技術動向について解説する。

  • 電気機械としてのモータ開発研究の紹介

    小坂 卓

    JRCM News ( 一般財団法人 金属系材料研究開発センター )  ( 360 ) 2 - 4   2016年10月  [依頼有り]

    速報,短報,研究ノート等(大学,研究機関紀要)   単著

    平成28年4月より名古屋工業大学では新学科・新専攻がスタートし,従前の電気電子工学科と機械工学科が融合して電気・機械工学科/専攻となって新たな教育研究を進めている.電気工学と機械工学はそれぞれの学問体系を有するが,一方で世の中で実用されているシステムの多くは,電気と機械は切っても切れない関係となっている.例えばハイブリッド自動車では,燃費向上や走行性能向上を目的に,エンジン,ギヤ,インバータ駆動モータが結合し,協調動作している.さらにモータだけを取ってみても,それは電気機械(Electric Machines)の一種であり,電気工学の範疇である電気的・磁気的な設計はもとより,作り易さ,高速回転時のロータ機械強度,振動や騒音など,その設計には機械工学に基づく知識が必要不可欠である. 
    こうした現状を踏まえて,名古屋工業大学電気・機械工学科/専攻では,電気と機械が融合したシステムを扱う技術者の育成という新たな教育研究の実践に取り組んでいる.
     電気・機械工学科/専攻に所属する本研究室では,電気機械としてのモータを中心に研究開発を進めており,その一例を以下紹介する.

  • 三大家電用「SRモータ」,「PMモータ」,「可変磁力モータ」の最新技術

    小坂 卓

    トランジスタ技術 ( CQ出版社 )  52 ( 12 ) 131 - 136   2015年12月  [依頼有り]

    総説・解説(商業誌)   単著

    環境問題や省エネ,省・脱レアアースといった逆風を追い風にして,家電や自動車で用いられるモータの技術は,日々進化を遂げています。本章では,掃除機,エアコン,洗濯機など家電用モータを例に,最先端モータの実用化技術を紹介します。

研究発表

  • モータとその周辺技術の最前線

    小坂 卓  [招待有り]

    第35回パワーエレクトロニクス学会主催専門講習会  (ZOOMによるオンライン開催)  2020年11月  -  2020年11月  パワーエレクトロニクス学会

  • 自動車駆動用ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ

    小坂 卓  [招待有り]

    マグネティックス研究会  (日本電気計器検定所 第1会議室)  2019年12月  -  2019年12月  一般社団法人電気学会

  • Flux Profiling Control-Based Noise and Vibration Reduction of SR Motor for Automobile Traction Drive

    Takashi Kosaka

    Flux Profiling Control-Based Noise and Vibration Reduction of SR Motor for Automobile Traction Drive  (Batimore,、MD, USA)  2019年09月  -  2019年10月  THE IEEE POWER ELECTRONICS AND INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETIES

  • Hybrid Excitation Flux Switching Motor with High Filling Factor Windings

    Takashi Kosaka

    The 31st International International Electric Vehicles Symposium & Exhibition (EVS 31) & International Electric Vehicle Technology Conference 2018 (EVTeC 2018)  (神戸コンベンションセンター)  2018年09月  -  2018年10月  一般財団法人 日本自動車研究所

  • 磁束波形制御によるSRモータの低騒音化

    小坂 卓  [招待有り]

    テクノフロンティア2018 第38回モータ技術シンポジウム  (幕張メッセ)  2018年04月  -  2018年04月  日本能率協会

  • 可変磁束ハイブリッド界磁モータの開発

    小坂 卓  [招待有り]

    JMAGユーザー会2017  (東京コンファレンスセンター品川)  2017年12月  -  2017年12月  株式会社JSOL

  • 可変磁束モータの損失解析

    小坂 卓  [招待有り]

    第7回 次世代の電磁界解析セミナー  (JPタワー名古屋 ホール&カンファレンス)  2017年07月  -  2017年07月  株式会社JSOL

  • 可変磁束モータの技術動向

    小坂 卓  [招待有り]

    テクノフロンティア2017 第37回磁気応用技術シンポジウム  (幕張メッセ)  2017年04月  -  2017年04月  日本能率協会

  • Design Study on Hybrid Excitation Flux Switching Motor with Permanent Magnet Placed at Middle of Field Coil Slot for HEV Drives

    Takashi Kosaka

    XXIIth International Conference on Electrical Machines (ICEM'2016)  (SwissTech Convention Center)  2016年09月  -  2016年09月  The International Conference of Electrical Machines Association (ICEM)

  • 高出力密度・高効率可変界磁モータ技術

    小坂 卓

    平成28年 電気学会 産業応用部門大会  (群馬大学 荒牧キャンパス)  2016年08月  -  2016年09月  電気学会

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工業所有権

  • モータ

    特願 特願2018-058261  特開 2019-170128 

    小坂 卓, 加納 善明、北条 善久

    本発明は永久磁石式のモータおよびその制御に関する発明である。

  • 回転電気機械

    特願 2016-166428  特開 2017-63597  特許 6139007

    浅野 能成,小坂 卓

    【技術課題】従来型の磁石内側配置型HEFSM(1)では,増磁制御時に界磁巻線起磁力が永久磁石に対して逆磁界として働く。そのため,高保磁力磁石が必要となり,Dy 添加量の点で難を有する。これに対し,磁石外側配置型HEFSM(2)では,前述の関係が逆転し,低保磁力磁石の使用が可能となるが,最大トルク・効率の低下が問題となる。このことは文献(3)で既に報告したように,磁石外側配置型HEFSM では永久磁石磁束がトルク発生に寄与しにくいことが一因であり,改善策として界磁巻線スロットバックヨーク部の磁気抵抗増加を提案している。以上から,Dy 添加量低減と高効率化の両立のためには,永久磁石への逆磁界を生じず,同バックヨーク部の磁気抵抗を高くできる構造とすればよいことが示唆される。
     【解決手段】界磁巻線を磁石の上下に分配
    した磁石中央配置型HEFSM を提案する。界磁巻線非通電時には同図(a)のように磁石磁束は固定子内で短絡して低ギャップ磁束密度に,界磁巻線増磁制御時は同図(b)のように磁束経路が形成され,磁石磁束に界磁巻線磁束が重畳し,高ギャップ磁束密度化を図れる。本構造により,磁石に対する上下の界磁巻線起磁力が打ち消しあうのに加え,界磁スロットバックヨークの磁気抵抗増加が可能となる。

  • Rotating Electric Machine

    特願 2016325752  特許 AU2016325752

    Yoshinari Asano, Takashi Kosaka

    【技術課題】従来型の磁石内側配置型HEFSM(1)では,増磁制御時に界磁巻線起磁力が永久磁石に対して逆磁界として働く。そのため,高保磁力磁石が必要となり,Dy 添加量の点で難を有する。これに対し,磁石外側配置型HEFSM(2)では,前述の関係が逆転し,低保磁力磁石の使用が可能となるが,最大トルク・効率の低下が問題となる。このことは文献(3)で既に報告したように,磁石外側配置型HEFSM では永久磁石磁束がトルク発生に寄与しにくいことが一因であり,改善策として界磁巻線スロットバックヨーク部の磁気抵抗増加を提案している。以上から,Dy 添加量低減と高効率化の両立のためには,永久磁石への逆磁界を生じず,同バックヨーク部の磁気抵抗を高くできる構造とすればよいことが示唆される。
     【解決手段】界磁巻線を磁石の上下に分配
    した磁石中央配置型HEFSM を提案する。界磁巻線非通電時には同図(a)のように磁石磁束は固定子内で短絡して低ギャップ磁束密度に,界磁巻線増磁制御時は同図(b)のように磁束経路が形成され,磁石磁束に界磁巻線磁束が重畳し,高ギャップ磁束密度化を図れる。本構造により,磁石に対する上下の界磁巻線起磁力が打ち消しあうのに加え,界磁スロットバックヨークの磁気抵抗増加が可能となる。

  • Electric Motor

    特願 15/500014  特許 10348174

    Yoshinari Asano, Takashi Kosaka

    An electric motor includes a rotor and a stator including a stator core, a plurality of armature windings, a plurality of field windings, and a plurality of bonded magnets. The stator core has a plurality of teeth alternately defining field slots and armature slots along a circumferential direction, and a stator yoke magnetically coupling the plurality of teeth opposite the rotor. Each armature winding is wound around two of the teeth sandwiched between an adjacent pair of the armature slots. Each field winding is wound around two of the teeth sandwiched between an adjacent pair of the fieldslots. The magnets are individually located in the field slotswhile opposing the field windings in the radial direction. Each adjacent pair of the magnets along the circumferential direction respectively has an adjacent pair of pole surfaces,with the adjacent pair of pole surfaces having a same polarity.

  • スイッチトリラクタンスモータの制御装置

    特願 2012-185300  特開 2014-14552  特許 6069953

    島田大志, 小坂卓

    【課題】汎用インバータを使用し、比較的長い制御周期にて高精度な電流指令値追従制御を実現する。
    【解決手段】位置・回転速度検出手段201と、電流検出手段202と、トルク指令値及び回転速度から電流指令値,電流指令値到達角,逆電圧印加開始角を算出する指令値演算手段203と、回転子位置及び回転速度,電流検出値,電流指令値,電流指令値到達角及び逆電圧印加開始角に基づいて、等間隔の制御周期の間に電圧指令値を推定演算する電圧制御手段204と、電圧指令値と三角波キャリアとを比較して電力変換器の出力電圧が推定された電圧指令値に一致するようにPWM制御するスイッチ制御手段206と、を備え、電圧制御手段204は、制御周期をキャリアに同期させて管理し、モータの相ごとに、回転子位置に応じてモータ電流の電流立ち上げ区間、定電流区間、電流立ち下げ区間のそれぞれについて制御周期ごとに電圧指令値の推定演算を行う。

  • 回転機

    特願 2012-69859  特開 2013-201869  特許 5798072

    鎌田義信, 藤綱雅己, 梶浦裕章, 小坂卓, 松本貴郁, 松井信行

    【課題】作動時にトルク発生に寄与するロータティースの割合を増やして駆動出力を高める。
    【解決手段】スイッチングモータは、ステータコア5に3相の電機子巻線2を装着し、ロータコア1に8個のロータティース11を設けた所謂6S8Pタイプであり、3相の電機子巻線2、磁界発生用の界磁巻線3、磁界強化用の永久磁石4をステータコア5のみに設けている。電機子巻線2を「2個の界磁スロット7を飛ばした電機子スロット6内」に配置し、界磁巻線3を「2個の電機子スロット6に挟まれる2個の界磁スロット7内」に配置する。これにより、ロータティース11を磁気吸引するステータティース8の割合を増やすことができる。即ち、トルク発生に寄与するロータティース11の割合を従来技術の4個から6個に増やすことができ、出力トルクを高めることができる。

  • 回転電機

    特願 13/407472  特許 9083225

    外木一樹, 吉田稔彦, 蓑島紀元, 松井信行, 小坂卓, その他

  • 回転電機

    特願 201210047825.X  特許 ZL201210047825.X

    外木一樹, 吉田稔彦, 蓑島紀元, 松井信行, 小坂卓, その他

  • 回転電機

    特願 2012-3336  特開 2013-14386 

    吉川薫, 外木一樹, 松井信行, 小坂卓

    【課題】界磁磁路を確保しつつも、回転電機内部に発生する熱を逃がすこと。
    【解決手段】第1及び第2界磁コア42,52に貫通孔64を複数形成した。そして、各貫通孔64を、第1及び第2界磁コア42,52内の界磁磁路における周方向での断面積の最小値が、界磁磁路を形成する第1及び第2界磁コア42,52の内周面42g,52gの面積以上になるように形成した。

  • 電動機駆動装置およびそれを搭載する車両(中国)

    特願 201110083298.3  特許 ZL201110083298.3

    松井信行, 山田英治, 水谷良治, 小坂卓

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学術関係受賞

  • 優秀技術活動賞 グループ著作賞

    2019年05月30日   一般社団法人電気学会   リラクタンストルク応用モータ -IPMSM, SynRM, SRMの基礎理論から設計まで-  

    受賞者:  リラクタンストルク応用電動機の技術に関する調査専門委員会

    表記の功績を顕彰するため、電気学会表彰気手にもとづきグループ著作賞を贈呈いたします。

  • Best Paper Award (The First Prize) in the 20th International Conference on Electric Machines and Systems (ICEMS2017)

    2017年08月14日   The 20th International Conference on Electric Machines and Systems (ICEMS2017)   Study on Commutation Control Method for Reducing Noise and Vibration in SRM  

    受賞者:  Sungyong Shin, Naoki Kawagoe, Takashi Kosaka and Nobuyuki Matsui

    In order to reduce noise and vibration in switched reluctance motors (SRM), many kinds of commutation methods have been proposed. One of them is well-known as 2-stage commutation method. However, it has a defect which is revealed particularly when SRM is operated at high speed and high load condition. In this study, through the magnetic-structural coupled analysis using FEM and the mathematical analysis of exciting force in 4-phase 8/6 SRM, the reason why vibration reduction based on the 2-stage commutation does not work is investigated. According to the investigations, a modified method to reduce vibration and noise independent from operating condition is proposed.

  • 中部経済産業局感謝状

    2012年12月17日   中部経済産業局  

    受賞者:  小坂 卓

  • 第30回永井奨励賞

    2013年03月11日   公益財団法人永井科学技術財団  

    受賞者:  小坂 卓

  • First Paper Prize Award of the 2010 International Power Electric Conference

    2010年06月23日   電気学会産業応用部門  

    受賞者:  Takashi Kosaka, Takaaki Hirose, Nobuyuki Matsui

  • 電気学会学術振興賞進歩賞

    2009年05月   電気学会  

    受賞者:  松井信行, 小坂卓, 青木康明

  • Committee Prize Paper Award (Third Prize), The Electric Machine Committee of the IEEE Industry Applications Society

    2007年12月   IEEE  

    受賞者:  Yoshiaki Kano, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui

  • 技術部門貢献賞

    2016年08月26日   公益社団法人 自動車技術会  

    受賞者:  小坂 卓

    技術会議モータ技術部門委員会への多大なる貢献

  • 平成19年度電気学会全国大会優秀論文発表賞

    2007年04月   -  

    受賞者:  -

  • Outstanding Paper Award, Internationa Conference on Electric Machine and Systems

    2007年04月   -  

    受賞者:  -

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学会・委員会等活動

  • 2010年04月
    -
    現在

    電気学会   電気学会東海支部活動推進員

  • 2010年04月
    -
    現在

    電気学会   自動車技術委員会1号委員

  • 2001年04月
    -
    現在

    パワーエレクトロニクス学会   評議員