工学部 研究紹介2018

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GaNパワーデバイスDC-DCコンバータの特性評価を行っている大学院学生電気電子工学科先端磁気デバイス(佐藤･曽根原)研究室研究から広がる未来卒業後の未来像パワーマグネティクスは発電機・電動機などの電気機械エネルギー変換、磁気エネルギー貯蔵など、磁気を媒介にしてエネルギーを変換・制御する技術分野の総称です。近年のSiCやGaNなどのパワー半導体の進歩によってパワーエレクトロニクス技術が著しく進展しましたが、パワーマグネティックスとの有機的な協調によって持続可能なエネルギー利用社会を支える基盤技術として、今後、益々重要になっていくものと考えられます。研究室では、逆境に果敢に挑む強い精神力とそれを支える体力・学力を身に付けるため、学生諸君は日夜努力しており、卒業生・修了生は大手電機メーカー、電子部品メーカー、電力、鉄道、研究機関など幅広い分野で活躍しています。佐藤敏郎教授(株)東芝総合研究所（現、研究開発センター）研究主務、半導体事業本部LSI技術部主査を経て、1996年9月信州大学工学部助教授。2005年4月より現職。研究分野は高周波磁性材料・センサ・デバイス、マイクロ電源など。パワーエレクトロニクスはパワー半導体によって電力の変換・制御を行う技術で、太陽光・風力発電システム、ハイブリッド／電気自動車や電気鉄道、冷蔵庫・エアコンをはじめとする家庭電化製品など、あらゆる分野で広く利用されています。電気エネルギーの有効利用（省エネ、節電）を目的としたパワーエレクトロニクスシステムの高効率化・小型軽量化を目指した開発競争が激化していますが、パワー半導体の進歩と併せて、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄えるリアクトルや交流電圧変換を行うトランスなどの磁性体を利用したパワーマグネティックデバイスの進歩も欠かせません。現在、曽根原誠准教授と先端磁気デバイス研究室（http://amdl.shinshu-u.ac.jp）を運営し、電気エネルギーの高効率利用を目指した複数の国家プロジェクトに参画しています。大阪大学や複数の民間企業と連携して、磁性材料／デバイスの開発、パワーエレクトロニクスシステムへの適用など、川上から川下に至る一連の研究開発を推進しています。電気エネルギーの⾼効率利⽤を⽬指して〜パワーマグネティックスとパワーエレクトロニクスの協調〜電⼦情報システム⼯学科研究キーワードパワーエレクトロニクス・パワーマグネティックス・磁性材料／デバイス／センサ・MHz帯電⼒変換【先生の学問へのきっかけ】学生時代の卒業研究は半導体の研究室でSi-MOS界面物性の研究がテーマでした。修士課程では磁性材料研究室に異動し、現在に繋がる高周波電力用磁性材料の研究を行っていました。その後、磁性体とは無縁の紙パルプの企業で電力関係の業務に従事しましたが、研究をしたいとの強い思いで母校の博士課程に第1期生と入学し、民間企業の研究所を経て現在に至っています。ずいぶんと回り道をして今に至っていますが、最初に勤めた会社で経験した電力分野の業務が学部の講義「電力工学Ⅰ、Ⅱ」に役立っており、「人生、無駄なことはひとつもない」と実感しています。研究シーズ•MHz帯用鉄系メタルコンポジット鉄心材料の開発；材料開発技術（金属磁性微粒子／樹脂コンポジット、磁性微粒子表面処理など）、材料評価技術（磁化特性、複素透磁率、鉄損など）•MHz帯電力変換用リアクトル／トランスの開発；デバイス特性解析／設計技術（三次元高周波電磁界解析）、表面実装デバイスの試作／デバイス評価•MHzスイッチングDC-DCコンバータの開発；回路設計／試作／評価•その他；高周波電磁気応用；うず電流型塩分濃度センサ／うず電流型非破壊欠陥センサ、磁性薄膜応用；RFインダクタ、磁気光学効果センサなど共同研究・外部資⾦獲得実績•LSIパッケージ集積化電源の開発；STARCプロジェクト研究分担、民間企業との共同研究•磁気光学効果光プローブ電流センサの開発；JST京都スーパークラスタープロジェクト研究テーマ、民間企業との共同研究•SiCパワーエレクトロニクス用鉄系メタルコンポジット鉄心材料の開発；JST京都スーパークラスタープロジェクト研究テーマ、民間企業との共同研究•SiC／GaNパワーデバイスMHz帯スイッチングDC‐DCコンバータの先導研究；NEDOプロジェクト研究代表者、大阪大学・民間企業との共同研究•鉄系メタルコンポジットバルク鉄心材料とギャップレスリアクトル・トランスの研究開発；科研費、基盤研究（A)、研究代表者社会貢献実績•総務省；電波資源拡大のための研究開発「不要電波の広帯域化に対応した電波環境改善技術の研究開発」運営委員会委員•日本学術振興会；アモルファス・ナノ材料第147委員会委員•公益財団法人中部電気利用基礎研究振興財団；公募研究審査委員•中部原子力懇談会；環境エネルギー専門部会委員•電気学会；基礎・材料・共通部門マグネティックス技術委員会第一号委員民間企業と共同開発した5～7MHzスイッチングLLC共振型GaNパワーデバイスDC-DCコンバータハイブリッド自動車で利用されているパワーエレクトロニクスの例29