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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
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外部リンク |
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小坂 卓 (コサカ タカシ)
KOSAKA Takashi
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出身大学院
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名古屋工業大学 工学研究科 電気情報工学 博士課程 修了
- 1999年03月
国名：日本国
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名古屋工業大学 工学研究科 電気情報工学 修士課程 修了
- 1996年03月
国名：日本国
所属学協会
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米国電気電子学会
2003年10月 - 現在
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電気学会
1994年07月 - 現在
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パワーエレクトロニクス学会
2001年04月 - 現在
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電気設備学会
2009年10月 - 現在
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科学技術交流財団
2005年04月 - 現在
研究経歴
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SMCコアを利用したハイブリッド界磁モータの研究開発
委託研究
研究期間： 2008年07月 - 現在
ハイブリッド自動車駆動用モータとして適した可変界磁磁束制御機能を有し，省レアアース磁石で高出力密度を実現するハイブリッド界磁モータの研究開発
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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
科学研究費補助金
研究期間： 2007年04月 - 2010年03月
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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
科学研究費補助金
研究期間： 2005年04月 - 2007年03月
論文
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High Speed Homopolar Type Permanent Magnet Motor Designed for Fast Acceleration Response 査読あり 国際誌
Hideaki Arita, Kazuhiro Nishiwaki, Masahiro Iezawa, Takashi Kosaka
IEEJ Journal of Industry Applications 11 ( 6 ) 763 - 770 2022年11月
担当区分：最終著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：The Institute of Electrical Engineers in Japan
This paper presents design studies on a rotor for a high-speed homopolar type permanent magnet motor that can be applied to super chargers for automobiles, cordless stick vacuum cleaners and so forth. The stator comprises a core and a permanent magnet. The rotor is composed of only a core, resulting in enabling the removal of a retaining ring on the surface. Firstly, acceleration performance simulation using a prototype motor with a load blade was developed based on the data measured in an air compressor drive. Subsequently, the rotor shape design refinements based on three-dimensional (3D) finite element analysis were conducted to achieve the maximum torque and power required from a target application under a constraint of core stack length. The design refinement results proven by the acceleration performance of the developed simulation reveal that following the refinements to the rotor design, the homopolar type permanent magnet motor meets the requirement of the target application.
その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/6/11_21013346/_article/-char/en
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Comparative Study on Insulation Lifetime of Stator Winding of Dual Inverter Fed Open Winding IPMSM and Single Inverter Fed Star-Connected IPMSM for EV 査読あり 国際誌
Yuto Maeda, Teppei Hayakawa, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Yoichi Miyoshi, Kiyotaka Koga and Subrata Saha
Proc. of 2022 IEEE Energy Conversion Conference & EXPO(ECCE) 2022年10月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：IEEE
In this paper, the winding insulation lifetime of a dual inverter fed open winding interior permanent magnet synchronous motor (OWIPMSM) is compared with a conventional single inverter fed star-connected interior permanent magnet synchronous motor (SCIPMSM) for an EV traction application. A twisted pair coil (TP) is connected between the line-to-line terminal of windings of an OWIPMSM and a SCIPMSM and the effect of the line-to-line terminal surge voltage on the turn-to-turn insulation lifetime using the TP is investigated. From the present preliminary insulation lifetime testing results using the TP, it is found that for motors with the same ratings, an OWIPMSM could be designed with a lower insulation level winding than the SCIPMSM for an EV traction application.
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New Experimental System and Procedure for On-line Insulation Life Testing of Stator Winding of Automotive Traction PMSM without using Dynamo System 査読あり 国際誌
Teppei Hayakawa, Yuto Maeda, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Yoichi Miyoshi, Kiyotaka Koga and Subrata Saha
Proc. of 2022 IEEE Energy Conversion Conference & EXPO(ECCE) 2022年10月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：IEEE
This paper proposes an experimental procedure using a new experimental system for on-line insulation turn-to-turn life testing of a stator winding without a rotor of permanent magnet synchronous motor. Without using any expensive large capacity dynamo set-up, the system and procedure make it possible to test the insulation life of the stator winding under steady state operation of the motor even though at high temperatures more than 200 ℃. The line-to-line surge voltage applied to the motor under inverter’s PWM control at running state of the motor can be identically replicated by the proposed
static system. Suitable control blocks are given to describe the experimental procedure for an automotive traction application. -
Design Optimization Study on HEFSM with Flat Aspect Ratio for Enhancing Power Density and Efficiency 査読あり
Takeshi Okada, Mitsuru Saito, Toru Aikoh, Takashi Kosaka, Hiroaki Matsumori, Nobuyuki Matsui
Proc. of 2022 International Conference on Electrical Machines (ICEM) 122 - 128 2022年09月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：IEEE
This paper focuses on a hybrid excitation flux switching motor (HEFSM) as one of the variable flux motors for EV/HEV propulsion. HEFSMs have the advantage in that all the active components are concentrated in the stator, which provides ease of cooling, whereas causes the drawback of being likely to occur severe magnetic saturation on the stator side. Therefore, a low L/D ratio, i.e., a flat aspect ratio, was selected, which offers a wide two-dimensional cross-section and mitigation of the magnetic saturation. In this paper, optimization of permanent magnet arrangement and grades under a low L/D ratio is addressed to enhance efficiency and power density over the entire speed range while satisfying design constraints and required performance for EV/HEV propulsion applications. The experimental verification shows that the motor efficiency of the newly designed HEFSM significantly exceeded that of the previously designed one, which reaches over 92% at the frequent operating point.
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Comparative Study of High-Current-Density High-Speed Vernier Permanent Magnet Machines for Electric Vehicle Traction Application 査読あり 国際共著
Yuting Gao, Takashi Kosaka, Ronghai Qu
Proc. of 2022 International Conference on Electrical Machines (ICEM) 1899 - 1905 2022年09月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：IEEE
So far, vernier permanent-magnet machines (VPMs) are mostly applied in natural-cooling slow-speed applications, such as wind power generation, servo system, etc., which are designed with low current density and rotation speed. However, for high current density and rotation speed application, such as electric vehicle (EV) traction, the performances of VPMs are unknown. This paper will validate the feasibility of VPMs in EV traction application, and comparatively study the performances of high-current-density high-speed VPMs at different working conditions. These VPMs share the same stator core and winding, but with different rotor PM configurations, which include surface-mounted, embedded, V-shape and spoke-shape. Besides, the optimal VPM is also compared with a regular interior V-shape PM machine, which is commonly used in EV traction application. It shows that the VPM has higher torque density and efficiency, lower cogging torque and torque ripple than the regular PM machine.
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Latest Technical Trend of Miniaturization, Weight Reduction and High Efficiency of Electric Motors by Applying New Topology 査読あり 国際誌
Takashi Kosaka, Yoshihiro Miyama, Hajime Ukaji, Kensuke Sasaki, Yuji Yamamoto, Yuichi Yokoi
Proc. of 2022 International Power Electronics Conference (IPEC-Himeji 2022- ECCE Asia) 1990 - 1996 2022年05月
担当区分：筆頭著者, 責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：The Institute of Electrical Engineers in Japan
This paper reviews latest technical trends of new topologies from the viewpoints of realizing miniaturization, weight reduction and high efficiency for application specific electric motors. The new topologies surveyed are various variable flux machine topologies, machine topology with multiple sets of multi-phase windings, magnetic gears and magnetic geared motors.
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A Permanent Magnet Synchronous Machine with Interior Halbach Arrays 査読あり 国際誌
Yuting Gao, Takashi Kosaka, Yang Liu, You Zhou
Proc. of 2022 International Power Electronics Conference (IPEC-Himeji 2022- ECCE Asia) 1247 - 1252 2022年05月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：The Institute of Electrical Engineers in Japan
Regular permanent magnet (PM) synchronous machines with Halbach arrays are mostly surface-mounted, which are only suitable for low-speed applications. In this paper, a PM synchronous machine with interior Halbach arrays is proposed for both low-speed and high-speed operations. The stator core and winding are the same with regular PM machines, while the key difference is the rotor PM structure, i.e. one PM pole is composed of two embedded PMs and a sandwiched spoke PM. The unique rotor configuration offers higher torque density, efficiency, overload and flux weakening capabilities than regular PM machines. Besides, in order to further reduce the torque ripple of the proposed PM machine with interior Halbach arrays, the rotor notching is introduced.
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Comparative Analysis of Double Flux Modulation Permanent Magnet Machines with Different Stator PM Arrangements 査読あり 国際共著 国際誌
Yuting Gao, Takashi Kosaka, Yang Liu, Martin Doppelbauer, Ronghai Qu
IEEE Transactions on Industry Applications 58 ( 2 ) 1941 - 1951 2022年03月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：IEEE
In this article, two double flux modulation permanent-magnet machines (DFMPMs) with PMs on both stator and rotor are introduced. The two DFMPMs share a similar operation principle. However, due to the different stator-PM arrangements, the two DFMPMs show different performances. In order to analyze their performance characteristics, their analytical models are built and verified by finite element analysis (FEA). Moreover, to quantitatively compare their electromagnetic performances more accurately, the two DFMPM topologies are optimized, respectively, and compared in terms of back-EMF, cogging torque,rated torque, torque ripple, power factor, and efficiency. Finally, the DFMPM topology with relatively better performances is built and tested. The experimental results match well with the FEA simulations.
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Dual Inverter-fed Open Winding IPMSM Drive System for High-power Premium Class EV 査読あり 国際誌
Hiroaki Matsumori, Yuto Maeda, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui and Subrata Saha
IEEE Transactions on Industry Applications 2022年
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元：IEEE
Recently, the development of a premium class of electric vehicles (EVs) with high-power (250 kW) motor drive systems and high energy/high voltage (100 kWh/800 V) batteries has been the prominent focus of various automotive makers. Considering the drive system efficiency, motor acoustic noise, system fail-safe features, and cost, the dual inverter with a dual battery and an open-winding interior permanent magnet motor is considered to be a highly promising drive system configuration for premium class EVs. Therefore, considering the high drive system efficiency and low motor acoustic noise, the authors propose selecting different pulse width modulation (PWM) switching pattern modes in the frequent vehicle operating area based on the vehicle driving modes for the system configuration of premium class EVs. The authors performed suitable simulations and experiments with a 65kW motor drive system. The experimental results are validated to verify the effectiveness of selecting different PWM switching modes based on the vehicle driving pattern.
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Isolated AC/DC converter used in EV/PHEV battery charger from household AC outlet 査読あり 国際誌
Daisuke Endo, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Sadanori Suzuki and Kenichi Nagayosh
Proc. of 2022 IEEE Energy Conversion Conference & EXPO(ECCE) 2022年10月
担当区分：責任著者 記述言語：英語 掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス） 出版者・発行元：IEEE
This paper presents an isolated AC/DC converter used in a battery charger for EV/PHEV. The converter works for
EV/PHEV battery charger from a household outlet with AC
100V/200V to the high voltage main battery with 350V. A typical isolated AC/DC converter consists of a PFC circuit and an isolated DC/DC converter. However, this configuration requires the 12-power semiconductor deceives, which is an obstacle to downsizing, cost reduction, and power conversion efficiency. Therefore, the authors integrate an isolated SEPIC circuit and a totem-pole PFC circuit. The number of power semiconductor devices is reduced from 12 to 6. In this paper, the operating principle of the proposed converter is firstly explained. Then, the circuit operation at 1kW output is verified in the experiment.
書籍等出版物
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高効率モーター用磁性材料とモーター設計 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（ＮＥＤＯ） 委託事業未来開拓研究プログラム 「次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料技術開発」 モーターに関する成果報告
尾崎 公洋、他（ 担当： 共著 , 範囲： 第４章3節）
高効率モーター用磁性材料技術研究組合 2020年05月
総ページ数：118 担当ページ：PP.103-110 記述言語：日本語 著書種別：学術書
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電気学会技術報告第1528号 移動体用電動力応用システムの要素技術の開発動向と展望
竹本 真紹，他（ 担当： 共著 , 範囲： 第3章2節）
一般社団法人電気学会 2022年05月
総ページ数：63 担当ページ：PP.16-17 記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
本技術報告では，低炭素社会の実現に向けた移動体用電動力応用システムの技術開発動向を概説する。自動車を始めとした，鉄道，建機，船舶，航空機の各移動体の電動力応用システムの要素技術と，要素技術を支えるための固有技術・材料技術について国内外の最新技術動向を調査，俯瞰し，要素技術・固有技術を各種移動体用電動力応用システム間で相互応用する観点で調査整理している。
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電気学会技術報告第1507号 用途指向形モータの技術変遷と期待される次世代技術
小坂 卓，他（ 担当： 共著 , 範囲： 第1章，第7章）
一般社団法人電気学会 2021年02月
総ページ数：64 担当ページ：3-4, 64ページ 記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
本技術報告では，対象用途の機械あるいは機構にモータ構造あるいは機構を特化させて，用途固有の要求性能を満足する用途指向形モータについて調査・整理し，その技術変遷を概観している。さらに，脱・省レアアース，可変磁力をキーワードに，近年，用途指向形モータとしての次世代候補として期待される特徴的なモータを取り上げ，併せてそれらを支える磁性材料やインバータ技術を紹介している。
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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 , 範囲： 第3章3.4節）
一般社団法人電気学会 2020年08月
総ページ数：56 担当ページ：21-23ページ 記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
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。
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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 , 範囲： 第１章、第７章）
一般社団法人電気学会 2019年02月
総ページ数：73 担当ページ：3-4ページ，73ページ 記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
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。
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榎本裕治、他（ 担当： 分担執筆 , 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
総ページ数：66 担当ページ：13-15 記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
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。
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松井信行，赤津観 他（ 担当： 分担執筆 , 範囲： 総論）
電気学会 2017年05月
総ページ数：55 担当ページ：3-4 記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
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。
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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 , 範囲： 2章4節、7章）
電気学会 2016年01月 （ ISBN:978-4-88686-299-0 ）
総ページ数：212 担当ページ：44-49, 152-188 記述言語：日本語 著書種別：学術書
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。
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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 , 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 ）
記述言語：日本語 著書種別：学術書
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。
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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 , 範囲： 4章1節、4章2節1項）
電気学会 2013年05月
記述言語：日本語 著書種別：調査報告書
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。
MISC
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自動車駆動用モータの動向 ～MagHEMにおける名工大の取り組み～ 招待あり
小坂 卓
多摩川技報 2021年12月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他） 出版者・発行元：多摩川精機株式会社
2012年に経済産業省（現在はNEDOに移管）による未来開拓研究プログラム「次世代自動車向け高効率モーター用磁性材料開発」の下，企業や公的研究機関によって設立された「⾼効率モーター⽤磁性材料技術研究組合（MagHEM）」における自動車駆動用モータ開発に関する名古屋工業大学の取り組みを概観している。
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SRモータの低振動・低騒音化 招待あり
小坂 卓
電気学会誌 137 ( 12 ) 825 - 828 2017年12月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌） 出版者・発行元：電気学会
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。その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/browse/ieejjournal/-char/ja/
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xEV電気駆動用モータの技術動向 招待あり
小坂 卓
型技術 33 ( 1 ) 2017年12月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア） 出版者・発行元：日刊工業新聞社
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 招待あり
小坂 卓
JRCM News ( 360 ) 2 - 4 2016年10月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：速報，短報，研究ノート等（大学，研究機関紀要） 出版者・発行元：一般財団法人 金属系材料研究開発センター
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 招待あり
小坂 卓
トランジスタ技術 52 ( 12 ) 131 - 136 2015年12月
担当区分：筆頭著者 記述言語：日本語 掲載種別：記事・総説・解説・論説等（商業誌、新聞、ウェブメディア） 出版者・発行元：CQ出版社
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。
その他リンク： http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/MTR/MTR201512.htm
講演・口頭発表等
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小坂 卓
MagHEM モーター成果報告会「高効率モーター用磁性材料とモーター設計」 2022年06月 NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）
開催年月日： 2022年06月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：オンライン 国名：日本国
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Takashi Kosaka
2022 International Power Electronics Conference (IPEC-Himeji 2022- ECCE Asia) 2022年05月 The Institute of Electrical Engineering of Japan
開催年月日： 2022年05月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：Himeji City Culture and Convention Center (Arcrea HIMEJI) 国名：日本国
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可変磁力磁石を採用したハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ ～IEMDC2021 Best Paper Award(First Place)の受賞内容に触れて～ 招待あり
小坂 卓
電気学会回転機研究会 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2021年11月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（招待・特別）
開催地：オンライン
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R&D on Hybrid Excitation Motors for Electrified Vehicle Traction Drive under MagHEM Project 招待あり 国際会議
Takashi Kosaka
2021 International Conference on Electric Machines and Systems The Koran Institute of Electrical Engineers
開催年月日： 2021年10月 - 2021年11月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（基調）
開催地：Gyeongju, Korea
To develop high performance magnetic materials in pursuit high efficiency motor, the future pioneering program “Development of Magnetic Material Technology for High-efficiency Motors” commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) has been launched in Japan since 2012. Technology research association of magnetic materials for high-efficiency motors (MagHEM) has been organized to proceed various R&D projects. As one of R&D projects, various types of hybrid excitation motors employing new magnet materials for electrified vehicle traction drive has been pursued by our research group in Nagoya Institute of Technology for a last decade. In this keynote lecture, historical progress in R&D of hybrid excitation motors as a possible candidate of high efficiency motor for vehicle propulsion is presented.
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小坂 卓
テクノフロンティア2022 第42回モータ技術シンポジウム 2022年08月 日本能率協会
開催年月日： 2022年08月
記述言語：日本語 会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）
開催地：オンライン 国名：日本国
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磁石配置と形状比最適化による 可変磁力磁石採用HEFSMの高トルク密度・高効率化設計
斎藤 充, 岡田 孟士, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行
電気学会回転機研究会 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2021年11月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：オンライン
This paper presents design studies on and drive performance evaluations of a hybrid excitation flux switching motor (HEFSM) employing variably magnetizable permanent magnets (VM-PMs) as a variable flux motor for EV/HEV propulsion. This HEFSM can expand high efficiency operating area thanks to reductions of both copper and iron losses because the proper control of the magnetization state of the VM-PMs according to given operating conditions makes an energization of field excitation coil unnecessary for most of the operating conditions. A newly designed HEFSM in this paper employs a novel PM arrangement as well as a flat motor shape with an optimum L/D ratio, aiming at reducing the total PM usage, improving the variable flux capability and increasing the maximum torque. FEA-based simulation and experimental results using a fabricated HEFSM for show that the maximum torque meets the target requirements under the given design constraints and the variable flux capability is comparable with that of a previous PM-rich HEFSM while ensuring the PM demagnetization tolerability.
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エコカーレース用機械式固定子移動機構による 可変磁束SPMSMの高出力化及び低コギングトルク化設計
山畑 佳子, 岡田 孟士, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行, 兼重 宙
電気学会回転機研究会 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2021年11月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：オンライン
This paper presents a design study on making the motor output higher and the cogging torque lower for a variable flux surface-mounted permanent magnet motor (VFSPMSM) with a variable airgap structure employing a mechanical stator mover system for the eco-car race called Ene-1 Challenge. For the eco-car race application, it is necessary to develop a traction motor with a wider operating range as well as higher efficiency under given battery voltage and current regulations. In addition, it is essential to design the cogging torque as low as possible to ensure the driving comfort. The design procedure of a VFSPMSM, in particular, emphasizing q-axis inductance reduction for operating range extension and cogging torque suppression, is examined. FEA-based design and simulation as well as experimental results of the designed VFSPMSM show the extended operating range, improved motor efficiency and minimized cogging torque.
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新型AC/DCコンバータの基礎検討
遠藤⼤輔, 松盛裕明, ⼩坂 卓, 鈴⽊定典, 中⽥健⼀
電気学会半導体電力変換／WQモータドライブ合同研究会 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2021年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：川越市 東上パールビルジング 8F
A novel AC/DC converter is proposed. The proposed converter integrates an isolated SEPIC circuit with a totem-pole PFC circuit. Sharing some power devices among these two circuits results in less power device counts compared with conventional converters, and miniaturization and cost reduction are expected if applied to a battery charger for EV/PHEV. In this paper, the simulation and experimental results of the proposed converter are reported.
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機械式固定子移動機構による可変エアギャップ構造を採用した Ene-1 Challenge 用可変磁束 SPMSM の運転範囲拡大設計
山畑 佳子, 岡田 孟士, 小坂 卓, 松盛 裕明, 兼重 宙
2021年 電気学会 産業応用部門大会 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2021年08月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：ホテルニューオータニ長岡
This paper presents a design study on operating range extension of the variable flux surface mounted permanent magnet motor (VFSPMSM) employing a variable airgap structure thanks to a mechanical stator mover system for an eco-car race called Ene-1 Challenge. For the eco-car race application, it is necessary to achieve a wider operating range as well as higher efficiency of a traction motor under given battery voltage and current regulations. For these requirements, the VFSPMSM makes it possible to change the back-emf constant according to the motor speed by adjusting just the axial rotor/stator alignment appropriately based on the mechanical stator mover system, resulting in a wider operating speed range without field weakening control. The design procedure of a VFSPMSM for operating range extension is examined based on the problems found in the previously designed motor. FEA-based design and simulation as well as experimental drive performance evaluation results of the designed VFSPMSM show that the extended operating range under the current vector control without field weakening control is achieved.
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クローポール型モータの PWM キャリア損評価モデルの検討
塚野 春希, 生田 和也, 小坂 卓, 松盛 裕明, 松井 信行, 日高 勇気, 平井 友, 有田 秀哲, 藤田 暢彦, 吉澤 敏行
電気学会モータドライブ/回転機/自動車合同研究会 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2021年06月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：オンライン
This paper presents study on PWM carrier loss prediction model of claw pole type motor (CPM) used for an integrated starter generator (ISG). A rotor of CPM is made of solid iron core formed into claw shape. Therefore, an eddy current loss generated on the rotor surface due to PWM carrier harmonics becomes a problem to apply a CPM for ISG under PWM voltage source inverter drive. To accurately predict the eddy current loss with respect to various PWM control schemes at the design stage, PWM carrier loss prediction method using an equivalent circuit model of CPM with machine parameters calculated from FEM-based high-frequency impedance analysis is examined. The validity of PWM carrier loss prediction method using the equivalent circuit model are verified through some experimental tests.
産業財産権
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モータ
小坂 卓, 加納 善明、北条 善久
出願人：東洋電機製造株式会社、国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：特願2018-058261 出願日：2018年03月
公開番号：2019-170128 公開日：2019年10月
出願国：国内 取得国：国内
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。
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回転電気機械
浅野 能成，小坂 卓
出願人：ダイキン工業株式会社，名古屋工業大学
出願番号：2016-166428 出願日：2016年08月
公開番号：2017-63597 公開日：2017年03月
特許番号/登録番号：6139007 登録日：2017年05月 発行日：2017年05月
出願国：国内 取得国：国内
【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
Yoshinari Asano, Takashi Kosaka
出願人：DAIKIN INDUSTRIES, LTD., Nagoya Institute of Technology
出願番号：2016325752 出願日：2016年08月
特許番号/登録番号：AU2016325752 登録日：2019年06月 発行日：2019年06月
出願国：外国 取得国：外国
【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
Yoshinari Asano, Takashi Kosaka
出願人：Daikin Industries Ltd., Nagoya Institute of Technology
出願番号：15/500014 出願日：2015年06月
特許番号/登録番号：10348174 登録日：2019年07月 発行日：2019年07月
出願国：外国 取得国：外国
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.
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スイッチトリラクタンスモータの制御装置
島田大志, 小坂卓
出願人：富士電機株式会社,
出願番号：2012-185300 出願日：2012年08月
公開番号：2014-14552 公開日：2014年03月
特許番号/登録番号：6069953 登録日：2017年01月 発行日：2017年01月
出願国：国内 取得国：国内
【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
鎌田義信, 藤綱雅己, 梶浦裕章, 小坂卓, 松本貴郁, 松井信行
出願人：株式会社デンソー, 国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：2012-69859 出願日：2012年03月
公開番号：2013-201869 公開日：2013年10月
特許番号/登録番号：5798072 登録日：2015年08月 発行日：2015年08月
出願国：国内 取得国：国内
【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
外木一樹, 吉田稔彦, 蓑島紀元, 松井信行, 小坂卓, その他
出願人：株式会社豊田自動織機, 国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：13/407472 出願日：2012年02月
特許番号/登録番号：9083225 登録日：2015年07月 発行日：2015年07月
出願国：外国 取得国：外国
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回転電機
外木一樹, 吉田稔彦, 蓑島紀元, 松井信行, 小坂卓, その他
出願人：株式会社豊田自動織機, 国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：201210047825.X 出願日：2012年02月
特許番号/登録番号：ZL201210047825.X 登録日：2014年11月 発行日：2014年11月
出願国：外国 取得国：外国
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回転電機
吉川薫, 外木一樹, 松井信行, 小坂卓
出願人：株式会社豊田自動織機株式会社, 国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：2012-3336 出願日：2012年01月
公開番号：2013-14386 公開日：2013年07月
出願国：国内 取得国：国内
【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)
松井信行, 山田英治, 水谷良治, 小坂卓
出願人：トヨタ自動車株式会社, 国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：201110083298.3 出願日：2011年04月
特許番号/登録番号：ZL201110083298.3 登録日：2014年02月 発行日：2014年02月
出願国：外国 取得国：外国
受賞
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優秀技術活動賞 グループ著作賞
2019年05月 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-
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
受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞 受賞国：日本国
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。
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Best Paper Award (The First Prize) in the 20th International Conference on Electric Machines and Systems (ICEMS2017)
2017年08月 The 20th International Conference on Electric Machines and Systems (ICEMS2017) Study on Commutation Control Method for Reducing Noise and Vibration in SRM
Sungyong Shin, Naoki Kawagoe, Takashi Kosaka and Nobuyuki Matsui
受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞 受賞国：オーストラリア連邦
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.
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中部経済産業局感謝状
2012年12月 中部経済産業局
小坂 卓
受賞国：日本国
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第30回永井奨励賞
2013年03月 公益財団法人永井科学技術財団
小坂 卓
受賞区分：出版社・新聞社・財団等の賞 受賞国：日本国
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First Paper Prize Award of the 2010 International Power Electric Conference
2010年06月 電気学会産業応用部門
Takashi Kosaka, Takaaki Hirose, Nobuyuki Matsui
受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞 受賞国：日本国
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電気学会学術振興賞進歩賞
2009年05月 電気学会
松井信行, 小坂卓, 青木康明
受賞区分：学会誌・学術雑誌による顕彰 受賞国：日本国
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Committee Prize Paper Award (Third Prize), The Electric Machine Committee of the IEEE Industry Applications Society
2007年12月 IEEE
Yoshiaki Kano, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui
受賞区分：国際学会・会議・シンポジウム等の賞 受賞国：アメリカ合衆国
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技術部門貢献賞
2016年08月 公益社団法人 自動車技術会
小坂 卓
受賞国：日本国
技術会議モータ技術部門委員会への多大なる貢献
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平成19年度電気学会全国大会優秀論文発表賞
2007年04月 -
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受賞国：日本国
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Outstanding Paper Award, Internationa Conference on Electric Machine and Systems
2007年04月 -
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委員歴
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電気学会 電気学会東海支部活動推進員
2010年04月 - 現在
団体区分：学協会
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電気学会 自動車技術委員会１号委員
2010年04月 - 現在
団体区分：学協会
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パワーエレクトロニクス学会 評議員
2001年04月 - 現在
団体区分：学協会