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所属学科・専攻等 |
電気・機械工学科 電気電子分野
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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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Issues and Solutions for a GaN Based Modified Non-Isolated Integrated On-Board Charger Configuration Using Traction Motor 査読あり 国際誌
Kazuki Toda, Shohei Funatsu, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Keisuke Nakamura, Keisuke Ushida, Yutaka Hotta, Subrata Saha
Proc. of 2024 IEEE Energy Conversion Conference & EXPO(ECCE2024) 1 - 5 2024年10月
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, major issues and solutions of a GaN based modified non-isolated integrated on-board charger
(IOBC) using a low value zero sequence inductance of traction motor and an inverter for class A and B segment electric vehicles (EV's) with dual power conversion stages are discussed. The major issues of cost and volume due to the presence of a high value of dc-link capacitor and an extra high current contactor
in the IOBC are highlighted and feasible hardware and control solutions are proposed. Another major issue concerning the safety issue of a non-isolated IOBC due to the presence of ground leakage current above the permissible standard limit is also brought out and feasible hardware solutions are proposed. The solutions to the issues of the modified IOBC configuration are verified from suitable simulation and experimental results. -
Design Optimization of Hybrid Excitation Flux Switching Generator for Micro Hydroelectric System 査読あり 国際誌
Yasushi Kato, Reo Nagase, Naoki Yamamoto, Yoshiki Yasuda, Akio Yamagiwa and Takashi Kosaka
Proc. of 2024 International Conference on Electrical Machines (ICEM) 1 - 6 2024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 presents a design study of a hybrid excitation flux switching generator (HEFSG) for micro hydroelectric power generation system installed in water supply facilities as a kind of renewable energy systems. Interior permanent magnet synchronous generators installed in current micro hydroelectric power generation systems may lack the power generation range in the low-speed and high-torque range, depending on the location and conditions where the systems are installed, resulting in the loss of power generation opportunities. In this research and development, HEFSG as a kind of variable flux machines is applied with the aim of realizing a micro hydroelectric power generation system that can be used in various occasions and conditions. Application-oriented optimum design of HEFSG under given design constraint and specifications using finite element electromagnetic analysis is conducted. The design results show that the designed HEFSG can expand the high torque operating range in low-speed region that meets for the target requirement.
DOI： 10.1109/ICEM60801.2024.10700137
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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 Application 査読あり
Teppei Hayakawa, Yuto Maeda, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Yoichi Miyoshi, Kiyotaka Koga and Subrata Saha
IEEE Transactions on Industry Applications 60 ( 5 ) 6886 - 6898 2024年07月
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 paper, the turn-to-turn 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 via an on-line experiment. A twisted pair coil (TP) is connected between the line-to-line terminal of windings of an OWIPMSM and a SCIPMSM without rotor and the effect of the line-to-line terminal surge voltage on the turn-to-turn insulation lifetime using the TP is investigated by generating PWM pulses at the inverter output identical to a variable load traction inverter drive. The turn-to-turn insulation life of the TP windings is approximately estimated by measuring the capacitance of the TP windings at regular time intervals during the on-line testing. Finally, experiment is carried out to detect the partial discharge in the TP windings and understand the physical relationship that exists between the total partial discharge count number and the decrease in capacitance of the TP windings after a specified time-period of insulation life testing. 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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機械式固定子移動機構を用いたエコカーレース用 可変磁束SPMSMの駆動性能改善設計 査読あり
山畑 佳子，小坂 卓，岡田 孟士，松盛 裕明，兼重 宙
電気学会論文誌D（産業応用部門誌） 144 ( 7 ) 548 - 556 2024年07月
担当区分：責任著者 記述言語：日本語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
本論文では、Ene-1 Challenge と呼ばれるエコカーレース向けに、機械式固定子移動機構を採用した可変エアギャップ構造の可変磁束表面磁石形同期モータ (VFSPMSM) の動作範囲の改善とコギングトルクの低減に関する設計研究を紹介する。エコカーレースの用途では、与えられたバッテリー電圧と電流規制の下で、より広い動作範囲とより高い効率を備えた駆動モータを設計する必要がある。これらの要件を実現するために、VFSPMSMは機械式固定子移動機構に基づいて固定子と回転子間の軸方向の位置を適切に調整することにより、モータ速度に基づいて逆起電力定数を変更でき、その結果、界磁弱め制御なしでより広い動作速度範囲を得る。さらに、運転の快適さを確保するには、可能な限り低いコギングトルクを達成することが不可欠である。動作範囲の拡大のためのVFSPMSM の設計手順は、先行設計試作モータで見つかった問題に基づいて検討している。有限要素法に基づく設計とシミュレーション、および設計された弱め磁束制御を使用しないVFSPMSMの実験的な駆動性能評価を行った結果、動作範囲の拡張、モーター効率の向上、コギングトルクの最小化を実現している。
DOI： https://doi.org/10.1541/ieejias.144.548
DOI： https://doi.org/10.1541/ieejias.144.548
その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/144/7/144_548/_article/-char/ja
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Design study on hybrid excitation flux switching motor for electric taxiing system in aircraft 査読あり 国際共著 国際誌
Yugo Hara, David Gerada and Takashi Kosaka
Proc. of 13th International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2024) 1 - 6 2024年06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：IET
This paper presents an electric motor design for an electric taxiing system in aircraft. Electric motors for the electric taxiing system require high power density and high mechanical robustness of rotor. A hybrid excitation flux switching motor as a kind of variable flux motors is a good candidate because all active components such as permanent magnets and windings are located on the stator body essentially suitable for high speed rotation. An optimum design study on hybrid excitation flux switching motor is conducted based on finite element analysis using multi-objective genetic algorithm. For the design study, aluminum conductors for windings are introduced and a use of local non-magnetization technique for rotor electrical steel sheets are assumed to improve the power density and the rotor mechanical strength. Besides, the iron loss of rotor made of high-tensile electrical steel sheets is evaluated because an increase in iron loss is one of concerns with the high-tensile electrical steel sheets. The optimum design results based on finite element analysis show that both the power density with reduced rotor weight and the rotor mechanical stress using locally non-magnetized rotor high-tensile electrical steel sheets meet for the requirements.
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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
Teppei Hayakawa, Yuto Maeda, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Yoichi Miyoshi, Kiyotaka Koga and Subrata Saha
IEEE Transactions on Industry Applications 60 ( 5 ) 6684 - 6693 2024年05月
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
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 a permanent magnet synchronous motor. Without using any expensive large capacity dynamo set-up, the proposed 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 of more than 200 °C. The line-to-line surge voltage applied to the motor under the inverter's PWM control at the running state of the motor is successfully replicated by the proposed static system. Suitable control blocks are given to describe the experimental procedure for an automotive traction application. In the new experimental set-up, a twisted pair (TP) winding is connected between the U-V phase of the stator phase windings. The turn-to-turn insulation life of the TP windings is approximately estimated by measuring the capacitance of the TP windings at regular time intervals during the on-line testing. Finally, an experiment is carried out to detect the partial discharge in the TP windings and understand the physical relationship that exists between the total partial discharge count number and the decrease in capacitance of the TP windings after a specified time-period of insulation life testing.
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GaN Based Modified Integrated On-Board Charger Configuration Using Minimum Additional Active and Passive Components 査読あり
Shohei Funatsu, Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui, Keisuke Nakamura, Mitsuru Takahashi, Shin Taguchi and Saha Subrata
Proc. of 2023 IEEE Energy Conversion Conference & EXPO(ECCE2023) 1976 - 1981 2023年10月
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）
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Alternative PWM Switching Strategy Implementation for a Dual Inverter Fed Open Winding Motor Drive System for an Electric Vehicle Application 査読あり
Hiroaki Matsumori, Takashi Kosaka, Nobuyuki Matsui and Subrata Saha
IEEE Transactions on Industry Applications 59 ( 5 ) 5957 - 5970 2023年07月
記述言語：英語 掲載種別：研究論文（学術雑誌）
その他リンク： https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10171394
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Study on Electric Motor Vibration Suppression by Active Dynamic Vibration Absorber 査読あり 国際共著
Takeshi Okada, Makoto Isobe, Takashi Kosaka, Paul Steinmann, Hiroaki Matsumori and Nobuyuki Matsui
Proc. of 2023 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) 2023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）
DOI： 10.1109/IEMDC55163.2023.10238866
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Design Study on Light-weight Quasi-coreless SPMSM using CFRP, Small Amount of SMC Core and Aluminum Winding 査読あり
Takashi Kosaka, Chika Higashihama, Teruchika Ishihara, Hiroaki Matsumori and Nobuyuki Matsui
Proc. of 2023 11th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE 2023 - ECCE Asia) 2338 - 2343 2023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）
DOI： 10.23919/ICPE2023-ECCEAsia54778.2023.10213851
DOI： 10.23919/ICPE2023-ECCEAsia54778.2023.10213851
その他リンク： https://ieeexplore.ieee.org/document/10213851/authors#authors
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1564号 用途指向形次世代モータの高性能化技術動向
浅野 能成，小坂 卓，他（ 担当： 共著 , 範囲： 第4章2節3項(4.2.3)）
一般社団法人電気学会 2023年12月
総ページ数：58 担当ページ：26-27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。
その他リンク： https://www.bookpark.ne.jp/cm/ieej/detail/IEEJ-GH1564-PDF/
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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。
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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Design Optimization of Hybrid Excitation Flux Switching Generator for Micro Hydroelectric System 国際会議
Yasushi Kato
2024 International Conference on Electrical Machines (ICEM) 2024年09月 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
開催年月日： 2024年09月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：Politecnico di Torino, Torino, Italy 国名：イタリア共和国
This paper presents a design study of a hybrid excitation flux switching generator (HEFSG) for micro hydroelectric power generation system installed in water supply facilities as a kind of renewable energy systems. Interior permanent magnet synchronous generators installed in current micro hydroelectric power generation systems may lack the power generation range in the low-speed and high-torque range, depending on the location and conditions where the systems are installed, resulting in the loss of power generation opportunities. In this research and development, HEFSG as a kind of variable flux machines is applied with the aim of realizing a micro hydroelectric power generation system that can be used in various occasions and conditions. Application-oriented optimum design of HEFSG under given design constraint and specifications using finite element electromagnetic analysis is conducted. The design results show that the designed HEFSG can expand the high torque operating range in low-speed region that meets for the target requirement.
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GaN Based Modified Integrated On-Board Charger Configuration Using Minimum Additional Active and Passive Components 国際会議
Shohei Funatsu
2023 IEEE Energy Conversion Conference & EXPO (ECCE2023) 2023年10月 Institute of Electrical and Electronics Engineers
開催年月日： 2023年10月 - 2023年11月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：Nashvilee, TN, USA 国名：アメリカ合衆国
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Teruchika Ishihara
2023 11th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE 2023 - ECCE Asia) 2023年05月 Korean Institute of Power Electronics
開催年月日： 2023年05月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：Jeju, Korea 国名：大韓民国
DOI： 10.23919/ICPE2023-ECCEAsia54778.2023.10213851
その他リンク： https://ieeexplore.ieee.org/document/10213851/authors#authors
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Study on Electric Motor Vibration Suppression by Active Dynamic Vibration Absorber 国際共著 国際会議
Takashi Kosaka
2023 IEEE International Electric Machines & Drives Conference (IEMDC) 2023年05月 Institute of Electrical and Electronics Engineers
開催年月日： 2023年05月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：San Francisco, CA, USA 国名：日本国
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可変磁力モータ（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
令和５年電気学会全国大会 2023年03月 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2023年03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：名古屋大学 国名：日本国
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Design Study on Hybrid Excitation Generator for Micro-hydroelectric System 国際会議
Kazuto Maruyama
27th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2024) 2024年11月 The Institute of Electrical Engineering of Japan
開催年月日： 2024年11月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：Fukuoka Institute of Technology, Fukuoka, Japan 国名：日本国
This paper presents design study on a hybrid excitation machine as a generator for a micro-hydroelectric system. A hybrid excitation generator is a kind of variable flux machines and has two mmf sources such as a permanent magnet and the field excitation coil that enables to adjust a total amount of airgap field flux produced by two mmf sources. With the variable field flux capability, a hybrid excitation generator promises to expand high torque oper-ating range at low speed region while keeping operating power range at middle and high-speed region as required in the target application under given maximum voltage and current restrictions. Application-oriented design of hybrid excitation generator under given design constraints and specifications using finite element electromagnetic analysis is conducted. As a result, it is confirmed that the designed hybrid excitation generator meets the requirement for a target micro-hydroelectric system.
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Design Study on High Power Density Quasi-Coreless PMSM for Vehicle Traction Drive Rotating at 50,000r/min as the Maximum Speed 国際会議
Teruchika Ishihara
27th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2024) 2024年11月 The Institute of Electrical Engineering of Japan
開催年月日： 2024年11月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：Fukuoka Institute of Technology, Fukuoka, Japan 国名：日本国
This paper presents a design study on high-power density quasi-coreless permanent magnet synchronous motor for vehicle traction drives rotating at 50,000r/min as the maximum speed. Stator body is composed of carbon fiber rein-forced plastic, a small amount of soft magnetic composite core and aluminum windings. Rotor body consists of car-bon fiber reinforced plastic frame and polar anisotropic magnet. FEA-base feasibility study on the quasi-coreless motor with high power density and reduced losses are investigated, targeting the maximum speed of 50,000 r/min, the maximum power of 150 kW and the power density more than 10 kW/kg.
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Modelling for PWM Carrier Loss Evaluation in Claw-pole Machine using MATLAB/Simulink 国際会議
Yusuke Okunishi
27th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2024) 2024年11月 The Institute of Electrical Engineering of Japan
開催年月日： 2024年11月
記述言語：英語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：Fukuoka Institute of Technology, Fukuoka, Japan 国名：日本国
This paper proposes an evaluation model for PWM carrier loss in claw-pole machines employed for ISG applications under dual three-phase drive. The PWM carrier loss is evaluated based on PWM carrier voltage waveform and high-frequency impedance. The proposed model is composed of the equivalent circuit model that uses machine parameters measured from an actual machine, and PWM carrier loss is evaluated using the PWM carrier voltage waveform obtained from the proposed model and the measured high-frequency impedance. The validity of the proposed model is examined by comparing the model-based evaluation results with the experimental results.
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Multi-mode Vibration Suppression for Electric Machines using Passive Dynamic Vibration Absorbers Mounting on Stator Outer Peripheral 国際会議
Naho Funasaka
27th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS2024) 2024年11月 The Institute of Electrical Engineering of Japan
開催年月日： 2024年11月
記述言語：英語 会議種別：ポスター発表
開催地：Fukuoka Institute of Technology, Fukuoka, Japan 国名：日本国
This paper presents multi-mode vibration suppression of electromechanical systems using a passive dynamic vibration absorber attached to a stator outer peripheral of an electric machine. The principle of vibration generation in an electric motor is explained. Subsequently, the structure and design procedure of passive dynamic vibration absorber for each vibration mode. The arrangement of these passive dynamic vibration absorbers on the stator periphery is then examined. Finally, the multi-mode vibration suppression effect is validated through hammering tests using a stator core with fabricated passive dynamic vibration absorbers attached.
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ダイナモベンチを利用しないモータ巻線のオンライン絶縁寿命試験装置の開発
矢頭 大輔
電気学会 半導体電力変換/モータドライブ合同研究会 2024年09月 一般社団法人電気学会
開催年月日： 2024年09月
記述言語：日本語 会議種別：口頭発表（一般）
開催地：南相馬市民情報交流センター 国名：日本国
産業財産権
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回転電気機械
浅野 能成，小坂 卓 他
出願人：ダイキン工業株式会社，国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：EP17884022.9 出願日：2017年12月
特許番号/登録番号：EP17884022.9 登録日：2024年
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車載充電装置
サハ スブラタ，中村 圭輔，田口 真，小坂 卓，松盛 裕明
出願人：株式会社アイシン、国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：CN202410876519.X 出願日：2024年07月
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車載充電装置
サハ スブラタ，中村 圭輔，田口 真，小坂 卓，松盛 裕明
出願人：株式会社アイシン、国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：EP24184294.7 出願日：2024年06月
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回転電機制御装置
サハ スブラタ、岩井 宏起、小坂 卓、松盛 裕明、齋藤 尚登、伊藤 悦申、藤原 勲
出願人：株式会社アイシン、国立大学法人名古屋工業大学
出願番号：2021-566826 出願日：2020年09月
公開番号：WO-A1-2021/131203 公開日：2021年07月
特許番号/登録番号：7269576 登録日：2023年04月 発行日：2023年05月
権利者：株式会社アイシン、国立大学法人名古屋工業大学
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回転電気機械、圧縮機、冷凍装置、車両
出願番号：US17/956019
特許番号/登録番号：US17/956019 登録日：2024年11月
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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。
受賞
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2024年08月 一般社団法人電気学会産業応用部門 2023年部門大会実行委員会副委員長としての貢献
2023年部門大会実行委員会
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
部門活動功労賞
2023年部門大会実行委員会副委員長としての貢献
あなたは2023年部門大会実行副委員長としてその準備・実施にご尽力され当部門発展のため献身的に活動されました
この貢献に敬意を表し産業応用部門表彰規程に基づき部門活動功労賞を贈呈いたします。 -
2024年05月 一般社団法人電気学会 用途指向形モータの技術変遷と期待される次世代技術（電気学会技術報告第1507号）
用途指向形次世代モータ調査専門委員会
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
優秀技術活動賞 技術報告賞
用途指向形モータの技術変遷と期待される次世代技術（電気学会技術報告第1507号）
優秀技術活動賞 技術報告賞
表記の功績を顕彰するため、電気学会表彰規程にもとづき技術報告賞を贈呈いたします。 -
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
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