次世代パワー半導体として、GaNパワー半導体やSiCパワー半導体が注目されています。当研究室では、GaN(窒化ガリウム)半導体FETのスイッチングのメカニズムを回路シミュレータにより再現することに成功しました。電力変換器や、全出力領域99%のインバータ、13.56MHz駆動のコンバータを製作しています。[MHz]このインバータはGaNパワー半導体の高周波特性を引き出すことで、従来のシリコンパワー半導体や縦型構造のSiCパワー半導体では到達困難な13.56MHzのスイッチング駆動を実現しています。ゲート駆動回路に独自技術を搭載しており、MIT等の他研究グループとの差別化は、負荷変動にも対応可能である点となります。次世代パワー半導体として注目されているSiCパワー半導体の応用について研究を行っています。製作したフルSiCインバータは既存のIGBTインバータよりも高効率です。実験機は2.2kWの誘導モーターを負荷として駆動させることに成功しました。当研究室では、フルSiCインバータを安定して動作させるためのモジュール技術、高効率化がハイブリッドカー等のシステムに与える省エネ効果等、ミクロ的視点とマクロ的視点から総合的に研究を行っています。ワイヤレス電力伝送ワイヤレス電力伝送技術はスマートフォン等のモバイル機器充電のために実用化され、電気自動車への給電への応用も世界的に研究されています。パワエレ回路にはトランス、インダクタといった磁気部品が使われます。新規の磁気コア構造や巻線構造を提案し、既存のものよりもエネルギー密度を向上させる手法を提案・実証をしています複数の磁気コアを一体化することで磁束を融通し合い、全体の体積と重量を低減することに成功しました。異なる材質のコアの一体化にも挑戦し、電力特性や周波数特性の向上を目指しています。電力変換回路の低ノイズ化GaN-FETやSiC-MOSFETなどの優れた半導体の登場により、高効率化や高周波駆動による小型軽量化が実現できるようになってきました。他の装置に影響を与えないよう、または自身が受けないように、電力変換回路には電磁環境両立性(EMC)が求められます。現実問題としては、これらのノイズは規格(CISPRなど)が制定されており、製品化の際にはこれを満足する必要性があるとともに、高周波駆動化はこの産業応用上この問題に大きくぶつかります。そこで本研究室では、優れた半導体のより良い活用方法+高周波駆動化の際に問題となる、ノイズ低減手法を提案をしています。日光が雲にさえぎられたりするたびに発電電圧が変化するため、電圧を一定にして家庭機器に給電するためにパワーコンディショナという回路が使用されます。用いることでパワーコンディショナを高効率化・小型化することに取り組んでいます。ペーパ・コンバータGaNパワー半導体の極限性能を検証するため、27.12MHzで駆動させたφ2インバータを実機構築しています。実現することで、電力変換器を非常に薄く、コンバータをあたかも紙の様な形状とすることが可能となります。環境負荷の観点から、航空機の電動化が注目されています。人々のモビリティ向上のニーズや自動運転技術の向上により、空飛ぶ車の実現が現実味を帯びてきています。これらの電動航空機においては、高出力モーターを駆動するためのパワエレ回路が重要になります。