2024/02/01 更新

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ツナタ レン
綱田 錬
TSUNATA Ren
所属
環境生命自然科学学域 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • 博士(工学) ( 2021年3月   北海道大学 )

研究キーワード

  • 自動車駆動

  • 回転機

  • パワーエレクトロニクス

  • 電動機

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 電力工学  / モータ

学歴

  • 北海道大学    

    2019年4月 - 2021年3月

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  • 北海道大学   Graduate School of Information Science and Technology  

    2015年4月 - 2017年3月

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  • 北海道大学   School of Engineering  

    2013年4月 - 2015年3月

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経歴

  • 岡山大学   大学院環境生命自然科学学域   研究准教授

    2023年10月 - 現在

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  • 岡山大学   大学院環境生命自然科学学域   助教

    2023年4月 - 現在

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  • 岡山大学   大学院学術研究院 自然科学学域   助教

    2022年4月 - 2023年3月

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  • 岡山大学   大学院自然科学研究科   特別研究員

    2021年4月 - 2022年3月

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所属学協会

 

論文

  • Proposal of a Novel Air-Gap Structure For Magnet-Less 3-Axis Active Control-Type Magnetic Bearing With Cylindrical Rotor: Reducing Axial Length of Turbomachinery System 査読

    Yuto Sho, Masatsugu Takemoto, Ren Tsunata, Jun Imai

    IEEE International Future Energy Electronics Conference (IFEEC2023)   2023年11月

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    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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  • The Superiority of Efficiency Considering Harmonic Current caused by PWM inverter in Axial-Flux PM Machine Using Ferrite PM for Traction applications: Comparison to Radial-Flux PM Machines Using NdFeB PM 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Jun Imai, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    Proceedings - 2023 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)   2023年11月

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    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)  

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  • Teaching Method for Electrical Machines Focusing on Differences Between Simulation and Experimental Verification 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto

    2023 IEEE 10th International Conference on E-Learning in Industrial Electronics (ICELIE)   2023年10月

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    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:IEEE  

    DOI: 10.1109/icelie58531.2023.10313104

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  • A Proposal of an Axial-Flux Permanent-Magnet Machine Employing SMC Core With Tooth-Tips Constructed by One-Pressing Process: Improving Torque and Manufacturability 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Jun Imai, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    IEEE Access   11   109435 - 109447   2023年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI: 10.1109/access.2023.3321829

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  • Design and Analysis of Hybrid-Excitation Variable Flux Memory Motor for Traction Applications: Improving Output Power in High-Speed Area During Six-Step Operation Mode 査読

    Ren Tsunata, Keito Yokomichi, Masatsugu Takemoto, Jun Imai

    IEEE Access   11   82024 - 82036   2023年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI: 10.1109/access.2023.3301809

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  • Hybrid-Excitation Variable Flux Memory Motor for Enhancing Output Power density in Traction Applications in Six-Step Operation Mode 査読

    Ren Tsunata, Keito Yokomichi, Masatsugu Takemoto, Jun Imai

    2023 IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG)   2023年5月

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    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)  

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  • Reduction in Eddy Current Loss of Special Rectangular Windings in High-Torque IPMSM Used for Wind Generator 査読

    Xianji Tao, Masatsugu Takemoto, Ren Tsunata, Satoshi Ogasawara

    IEEE Access   11   4740 - 4751   2023年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI: 10.1109/access.2023.3236105

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  • Novel Rotor Structure Employing Large Flux Barrier and Disproportional Airgap for Enhancing Efficiency of IPMSM Adopting Concentrated Winding Structure 査読

    Xianji Tao, Masatsugu Takemoto, Ren Tsunata, Satoshi Ogasawara

    IEEE Access   11   2848 - 2862   2023年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI: 10.1109/access.2022.3232843

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  • Comparison of Thermal Characteristics in Various Aspect Ratios for Radial-Flux and Axial-Flux Permanent Magnet Machines 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Jun Imai, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    IEEE Transactions on Industry Applications   1 - 15   2023年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)  

    DOI: 10.1109/tia.2023.3255845

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  • Evaluation of Switching Ripple Effect on Efficiency of Novel Spoke-Type IPMSM Using Dy-Free Magnet -Comparison to IPMSM using NbFeB Magnet 査読

    Jiseong Park, Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Koji Orikawa, Satoshi Ogasawara

    Proceedings - 2022 International Conference on Electrical Machines and Systems, ICEMS 2022   2022年11月

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    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  

    DOI: 10.1109/icems56177.2022.9983187

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  • A Proposal of Hybrid Excitation Variable Flux Memory Motor Having Field Winding with Magnetization Function in the Rotor 査読

    Keito Yokomichi, Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Jun Imai

    Proceedings - 2022 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)   2022年10月

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    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  

    DOI: 10.1109/ecce50734.2022.9947959

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  • Dividing Repulsion Permanent Magnets for Enhancing Suspension Force Characteristics in a 1-axis Active Control Type Magnetic Levitation Pump 査読

    Koki Terada, Masatsugu Takemoto, Ren Tsunata, Jun Imai

    Proceedings - IECON 2022 - 48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society   2022年10月

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    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  

    DOI: 10.1109/iecon49645.2022.9968536

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  • Hybrid-Type PM Motor for Electric Vehicle Traction with improved Reluctance Torque 査読

    Jiseong Park, Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Koji Orikawa, Satoshi Ogasawara

    Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics and Mechanics   2022年10月

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    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)  

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  • Comparison of Thermal Characteristic in Various Aspect Ratios of Radial-Flux and Axial-Flux Permanent Magnet Machines 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Jun Imai, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    Proceedings - 2022 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)   2022年10月

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    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:IEEE  

    DOI: 10.1109/ecce50734.2022.9948211

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  • Examination of the Characteristics of a Hybrid Excitation Motor with Field Winding on a Rotor for Electric Vehicle and Hybrid Vehicle Traction 査読

    Ryusyo Nakazawa, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Ren Tsunata, Koji Orikawa

    Proceedings - IECON 2022 - 48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society   2022年10月

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    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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  • Axial-Flux Machine Using Ferrite PM and Round Wire Competitive to Radial-Flux Machine Using Nd-Fe-B PM for HEV Traction 査読

    Kosuke Izumiya, Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Jun Imai, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    Proceedings - 2022 International Conference on Electrical Machines, ICEM 2022   2022年9月

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    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  

    DOI: 10.1109/icem51905.2022.9910903

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  • SMC Development Guidelines for Axial Flux PM Machines Employing Coreless Rotor Structure for Enhancing Efficiency Based on Experimental Results 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS   58 ( 3 )   3470 - 3485   2022年3月

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    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(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/TIA.2022.3154336

    Web of Science

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  • Examination of enhancing efficiency of axial gap motor in high speed and high torque region by adopting neodymium bonded magnet 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Koji Orikawa, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    IEEJ Journal of Industry Applications   10 ( 4 )   487 - 496   2021年7月

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    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(学術雑誌)  

    In recent years, more than half of the electric power generated in the country is being consumed by motors. Therefore, high performance motors are desired especially for industrial applications. In addition, it is desirable to reduce motor size. Recently, motors called axial gap type have been proposed and researched to achieve both high torque and small size. Axial gap motors are generally suitable for applications requiring flat shape such as a disk. Conventional axial gap motors frequently employ Nd sintered permanent magnets (PMs) to achieve high torque. However, axial gap motors with Nd sintered PMs are not very efficient at high rotational speed due to the eddy current loss arising in the PM. Axial gap motors that use ferrite PMs have also been proposed, but torque density is low. In this paper, an axial gap motor using Nd bonded PMs is proposed to achieve high efficiency in the high-speed and high-torque region. The proposed axial gap motor using Nd bonded PM is compared with other axial gap motors employing Nd sintered PM and ferrite PM through 3D-FEA and experiments. Consequently, it was found that the Nd bonded PM is more effective in enhancing the efficiency of an axial gap motor in the high-speed and high-torque region, compared with Nd sintered PM and ferrite PM.

    DOI: 10.1541/ieejjia.20004135

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  • Variable Flux Memory Motor Employing Double-Layer Delta-Type PM Arrangement and Large Flux Barrier for Traction Applications 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Koji Orikawa

    IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS   57 ( 4 )   3545 - 3561   2021年7月

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    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(学術雑誌)   出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC  

    This article consists of two important topics regarding variable flux memory motors (VFMMs). The first topic is magnetization characteristic analysis of VFMMs having a double-layer permanent magnet (PM). Two-dimensional simulations are executed to clarify relationship between magnetization characteristic and ratio of the double-layer PM. In addition, a prototype of a compact size VFMM is fabricated, and experiments are also carried out to investigate accuracy of magnetization characteristic analysis. The second topic is the proposed VFMM employing double-layer delta-type PM arrangements and extended flux barriers for traction applications. Conventional VFMMs have three critical issues, which are as follows: asymmetric positive and negative magnetizing current pulses, increase in the iron loss due to harmonics caused by demagnetized variable flux PMs (VPMs), and unintentional demagnetization of VPMs under load condition. The proposed VFMM can overcome the abovementioned problems by employing double-layer delta-type PM arrangements and extended flux barriers. In addition, the proposed VFMM achieves much higher efficiency than that of the target motor mounted in TOYOTA Prius fourth-generation over a wide operating range.

    DOI: 10.1109/TIA.2021.3068329

    Web of Science

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  • Investigation of Dy-Free Hybrid PM Motor Based on Spoke-Type Rotor for Automotive Applications 査読

    Jiseong Park, Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Koji Orikawa, Satoshi Ogasawara

    2021 IEEE International Electric Machines and Drives Conference, IEMDC 2021   2021年5月

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    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)  

    NdFeB permanent magnets (Nd-PM) can achieve a coercivity of up to 21 kOe without dysprosium due to the development of manufacturing technology. However, due to the high-temperature operation characteristics of vehicle traction motors, Nd-PM over 25kOe is mainly applied. In this paper, 21kOe Nd-PM and 5.5kOe ferrite-PM (Fe-PM) are simultaneously applied, and a hybrid PM motor (HPMM) suitable for environmental temperature conditions of vehicle traction motors is proposed. HPMM is divided into serial configuration and parallel configuration according to the arrangement of each PM. This paper compares the pros and cons of each configuration and presents rotor structures that can improve demagnetization durability and torque characteristics. After comparing the performance characteristics of each rotor structure through 2D-FEM, finally, an HPMM suitable for vehicle traction motors is proposed. Also, the proposed HPMM shows the same torque and power density as the traction motor of TOYOTA PRIUS 4th-generation hybrid electric vehicle (HEV), the target motor. At the same time, the proposed HPMM reduced the usage of Nd-PM by 47% and the total PM cost by 10% compared to the target motor.

    DOI: 10.1109/IEMDC47953.2021.9449493

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  • Design of Hybrid-Type PM Motor for Electric Vehicle Traction Using Trapezoidal Ferrite-PM to Improve Reluctance Torque 査読

    Jiseong Park, Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Koji Orikawa, Satoshi Ogasawara

    Proceedings - 2021 IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG)   311   2021年4月

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    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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  • Examination of enhancing efficiency of axial gap motor in high speed and high torque region by adopting neodymium bonded magnet

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Koji Orikawa, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    IEEJ Transactions on Industry Applications   140 ( 12 )   939 - 948   2020年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    In recent years, more than half of the electric power generated in the country is being consumed by motors. Therefore, high performance motors are desired especially for industrial applications. In addition, it is desirable to reduce motor size. Recently, motors called axial gap type have been proposed and researched to achieve both high torque and small size. Axial gap motors are generally suitable for applications requiring flat shape such as a disk. Conventional axial gap motors frequently employ Nd sintered permanent magnets (PMs) to achieve high torque. However, axial gap motors with Nd sintered PMs are not very efficient at high rotational speed due to the eddy current loss arising in the PM. Axial gap motors that use ferrite PMs have also been proposed, but torque density is low. In this paper, an axial gap motor using Nd bonded PMs is proposed to achieve high efficiency in the high-speed and high-torque region. The proposed axial gap motor using Nd bonded PM is compared with other axial gap motors employing Nd sintered PM and ferrite PM through 3D-FEA and experiments. Consequently, it was found that the Nd bonded PM is more effective in enhancing the efficiency of an axial gap motor in the high-speed and high-torque region, compared with Nd sintered PM and ferrite PM.

    DOI: 10.1541/ieejias.140.949

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  • ネオジムボンド磁石の適用によるアキシャルギャップモータの高速重負荷領域の高効率化に関する検討 査読

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司, 齋藤 達哉, 上野 友之

    電気学会論文誌D   140 ( 12 )   939 - 948   2020年12月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人 電気学会  

    DOI: 10.1541/ieejias.140.939

    CiNii Article

    CiNii Books

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    その他リンク: http://id.ndl.go.jp/bib/030793591

  • Investigation of Enhancing Reluctance Torque of a Delta-Type Variable Flux Memory Motor Having Large Flux Barrier for EV/HEV Traction 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Koji Orikawa

    Proceedings - 2020 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)   53 - 60   2020年10月

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    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: 10.1109/ECCE44975.2020.9235600

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  • Development Policy of SMC to Improve Efficiency of Axial Gap Motor Employing Coreless Rotor Structure 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Tatsuya Saito, Tomoyuki Ueno

    Proceedings - 2020 International Conference on Electrical Machines, ICEM 2020   1644 - 1650   2020年8月

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    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: 10.1109/ICEM49940.2020.9270995

    Web of Science

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  • コアレス回転子形状を有するアキシャルギャップモータにおける高効率化のためのSMC材料の開発方針の検討 査読

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司, 齋藤 達哉, 榎園 勇太, 上野 友之

    日本AEM学会誌   28 ( 2 )   146 - 155   2020年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:日本AEM学会  

    <p> In recent years, electric motors having flat shape are desired in order to minimize system size as well as enhancing the efficiency. Therefore, axial gap motors (AGMs) have attracted significant attention because they can achieve higher torque density in flat shape than conventional radial gap motors. In general, AGMs employ Soft magnetic composite (SMC) for stator core since they have three dimensional magnetic paths. If AGMs employ SMC which has low iron loss characteristic, the efficiency can be improved. However, average torque is decreased because SMC basically has tradeoff relationship between iron loss characteristic and permeability. Hence, in this research, AGM having coreless rotor structure that torque performance is not easily affected by the permeability of SMC is proposed. In this paper, many virtual SMC materials which have different iron loss and permeability is considered for the proposed AGM. Finally, suitable SMC characteristic to enhance the efficiency over a wide operating range is revealed by three-dimensional finite element analysis (3D-FEA).</p>

    DOI: 10.14243/jsaem.28.146

    CiNii Article

    CiNii Books

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  • A Proposal of Ultra-Flat Axial Gap Motor Employing C-type SMC Core 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Tomoyuki Ueno, Tatsuya Saitoh

    Proceedings - IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society   874 - 879   2019年10月

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    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: 10.1109/IECON.2019.8927384

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  • A Proposal of a Delta-Type Salient Pole Variable Flux Memory Motor Having Large Flux Barrier for Traction Applications 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Koji Orikawa

    Proceedings - 2019 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE)   6054 - 6061   2019年10月

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    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: 10.1109/ECCE.2019.8913191

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  • Development and Evaluation of an Axial Gap Motor Using Neodymium Bonded Magnet 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Asako Watanabe, Tomoyuki Ueno, Koji Yamada

    IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS   54 ( 1 )   254 - 262   2018年1月

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    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(学術雑誌)   出版者・発行元:IEEE-INST ELECTRICAL ELECTRONICS ENGINEERS INC  

    In general, radial gap motors employing neodymium sintered permanent magnet (Nd sintered PM) are used to achieve high torque density in many applications. However, the motors are not suited to a flat, disk-like shape because the dead space, such as the coil ends, occupies most of the motor volume. Therefore, axial gap motors are frequently used for flat shape instead of radial gap motors. Nd sintered PM is a well-known high-performance magnet that has high residual magnetic flux density, but eddy current loss easily occurs in the magnet because of its high conductivity. In axial gap motors for industrial applications, it is difficult to take measures against eddy current loss of Nd sintered PM in terms of cost. Therefore, general axial gap motors employing Nd sintered PM often have unsatisfactory characteristics, such as low efficiency, even though the motor produces high torque. On the other hand, radial gap motors can take measures to suppress eddy current in PMs easily if radial gap motors employ interior permanent magnet structure. Accordingly, this paper discusses an axial gap motor employing neodymium bonded permanent magnet (Nd bonded PM) for flat shape. Compared with Nd sintered PM, Nd bonded PM has lower residual magnetic flux density, but also lower cost. In addition, Nd bonded PM has extremely low eddy current loss due to its low conductivity. It is found from three-dimensional finite element analysis and experimental results that the axial gap motor employing Nd bonded PM can achieve higher torque and higher efficiency compared with the radial gap motor employing Nd sintered PM with the same PM weight and a flat shape.

    DOI: 10.1109/TIA.2017.2710123

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  • Investigation of enhancing efficiency and acceleration in a flat shape axial gap motor having high torque characteristic 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Asako Watanabe, Tomoyuki Ueno, Koji Yamada

    Proceedings - 2017 IEEE International Conference on Mechatronics, ICM 2017   278 - 283   2017年5月

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    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:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    In recent years, flat shape motors are desired for many industrial applications such as robot arm, automobiles and so on. Thus, this paper discusses axial gap motors which have advantage for flat shape. In general, axial gap motors have high torque density with flat shape because of its wide air-gap area. Axial gap motors are therefore used for limited space like disk shape instead of radial gap motors which are the most general motor. However, compared with radial gap motors, the acceleration of axial gap motors is relatively lower because of the larger moment of inertia. In this paper, rotor structure to enhance the acceleration of axial gap motors is proposed and analyzed by 3D-FEA. In addition, material for permanent magnet of axial gap motors is properly selected in order to enhance efficiency at high speed and high torque area. Finally, prototypes of both axial and radial gap motor with flat shape are evaluated by some experiments. It is found that proposed axial gap motor can achieve the higher torque and efficiency compared with the radial gap motor with flat shape. Proposed axial gap motor additionally achieved the slightly larger acceleration compared with the radial gap motor.

    DOI: 10.1109/ICMECH.2017.7921117

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  • Development and evaluation of an axial gap motor with neodymium bonded magnet 査読

    Ren Tsunata, Masatsugu Takemoto, Satoshi Ogasawara, Asako Watanabe, Tomoyuki Ueno, Koji Yamada

    Proceedings - 2016 22nd International Conference on Electrical Machines, ICEM 2016   272 - 278   2016年11月

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    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:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    In general, radial gap motors employing neodymium sintered permanent magnet (Nd sintered PM) are used to achieve high torque density in many applications. However, the motors are not suited to a flat, disk-like shape because the dead space, such as the coil ends, occupies most of the motor volume. Therefore, axial gap motors are frequently used for flat shape instead of radial gap motors. Nd sintered PM is a well-known high-performance magnet that has high residual magnetic flux density, but eddy current loss easily occurs in the magnet because of its high conductivity. In axial gap motors for industrial applications, it is difficult to make measure against eddy current loss of Nd sintered PM in terms of cost. Therefore, general axial gap motors employing Nd sintered PM often have the unsatisfactory characteristics such as low efficiency, even though the motor produces high torque. Accordingly, this paper discusses an axial gap motor employing neodymium bonded permanent magnet (Nd bonded PM) for flat shape. Compared with Nd sintered PM, Nd bonded PM has lower residual magnetic flux density, but also lower cost. In addition, Nd bonded PM has extremely low eddy current loss due to its low conductivity. It is found from 3D-FEA and experimental results that the axial gap motor employing Nd bonded PM can achieve higher torque and higher efficiency compared with the radial gap motor employing Nd sintered PM with the same PM weight and a flat shape.

    DOI: 10.1109/ICELMACH.2016.7732538

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書籍等出版物

  • コアレス回転子構造を用いたアキシャルギャップモータの高効率化に関する研究

    綱田 錬( 担当: 単著)

    北海道大学  2021年3月 

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MISC

  • PWM駆動時における自動車駆動用アキシャルギャップモータに対する効率優位性の検証

    綱田錬, 竹本真紹, 今井純, 齋藤達哉, 上野友之

    電気学会産業応用部門大会講演論文集(3-24)   201 - 206   2023年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 円筒形回転子を備えた磁石レス3軸磁気軸受の軸長短縮に関する検証

    正有徒, 竹本真紹, 綱田錬, 今井純

    電気学会産業応用部門大会講演論文集(3-6)   123 - 128   2023年8月

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  • 界磁巻線に着減磁機能を付加したハイブリッド界磁メモリーモータの1パルス駆動時の出力特性

    横道圭人, 綱田錬, 竹本真紹, 今井純

    電気学会全国大会講演論文集   2023   2023年3月

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    担当区分:責任著者  

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  • C型SMCコアを用いた超扁平アキシャルギャップモータの実機検証

    綱田錬, 竹本真紹, 今井純, 齋藤達哉, 上野友之

    電気学会全国大会講演論文集   2023   2023年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 提案するハイブリッド界磁モータによる1パルス駆動時の出力向上効果の検討

    山内 佑馬, 竹本 真紹, 綱田 錬, 今井 純

    回転機研究会資料   ( RM-22-120 )   2022年10月

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    記述言語:日本語  

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  • シンクロナスリラクタンス型ベアリングレスモータのブリッジ位置と幅の最適化による力率向上の検討

    山川 幸祐, 竹本 真紹, 綱田 錬, 今井 純

    回転機研究会資料   ( RM-22-116 )   2022年10月

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    記述言語:日本語  

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  • フェライト磁石と丸線を採用した自動車駆動用アキシャルギャップモータにおける高出力密度化及び高効率化のための検討

    和泉谷 洸輔, 綱田 錬, 竹本 真紹, 今井 純, 齋藤 達哉, 上野 友之

    電気学会産業応用部門大会講演論文集   ( 3-5 )   80 - 85   2022年9月

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    担当区分:責任著者   記述言語:日本語  

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  • アキシャルギャップモータ及びラジアルギャップモータにおける扁平率毎の熱特性の比較検討

    綱田 錬, 竹本 真紹, 今井 純, 齋藤 達哉, 上野 友之

    電気学会産業応用部門大会講演論文集   ( 3-6 )   86 - 91   2022年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:日本語  

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  • 固定子に界磁巻線を備えた逆突極性を有するハイブリッド界磁モータに関する検討

    山内 佑馬, 竹本 真紹, 綱田 錬, 今井 純

    電気学会モータドライブ/家電・民生合同研究会資料   ( MD-22-062/HCA-22-014 )   1 - 6   2022年3月

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  • 1軸能動制御型磁気浮上ポンプにおける高い軸支持力特性を有する反発磁石構造の検討

    寺田 浩輝, 竹本 真紹, 綱田 錬, 今井 純

    電気学会モータドライブ/家電・民生合同研究会資料   ( MD-22-054/HCA-22-006 )   1 - 6   2022年3月

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  • 試作機における損失増加を考慮した場合のアキシャルギャップモータの高効率化に適したSMC材料の開発方針の検討(その1)-SMCの透磁率及び鉄損特性が効率に及ぼす影響の評価-

    綱田 錬, 竹本 真紹, 今井 純, 齋藤 達哉, 上野 友之

    電気学会回転機研究会資料   ( RM-21-124 )   25 - 30   2021年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 回転子に巻いた界磁巻線に着磁機能を付加したハイブリッド界磁メモリーモータの基礎検討

    横道 圭人, 綱田 錬, 竹本 真紹, 今井 純

    電気学会回転機研究会資料   ( RM-21-107 )   29 - 34   2021年11月

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    担当区分:責任著者  

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  • 試作機における損失増加を考慮した場合のアキシャルギャップモータの高効率化に適したSMC材料の開発方針の検討(その2)-提案方針に基づいて開発した新材料を用いた試作機の特性検証-

    綱田 錬, 竹本 真紹, 今井 純, 齋藤 達哉, 上野 友之

    電気学会回転機研究会資料   ( RM-21-125 )   31 - 36   2021年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 可変磁力メモリーモータにおける二層構造と拡張フラックスバリアによる着磁性能と鉄損抑制の両立に関する検討

    綱田 錬, 竹本 真紹

    電気学会 モータドライブ/回転機/自動車合同研究会資料   ( MD-21-078/RM-21-042/VT-21-003 )   1 - 6   2021年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 可変磁力メモリーモータにおける二層構造による着磁電流の対称性の実現と実験的検証

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司

    電気学会全国大会講演論文集   2021   68 - 69   2021年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • リラクタンストルクを改善したΔ型磁石配置及び拡張フラックスバリアを設けた自動車駆動用可変磁力メモリーモータの特性解析

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司

    電気学会モータドライブ/回転機/リニアドライブ合同研究会資料   2020 ( MD-20-132/RM-20-125/LD-20-075 )   107 - 110   2020年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • Δ型磁石配置及び拡張フラックスバリアを設けた自動車駆動用可変磁力メモリーモータにおけるリラクタンストルク向上のための回転子の設計コンセプト

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司

    電気学会モータドライブ/回転機/リニアドライブ合同研究会資料   2020 ( MD-20-131/RM-20-124/LD-20-074 )   103 - 106   2020年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 航空機ハイブリッドシステム用の2MW PMSMにおける巻線の渦電流損とターン数低減の検討

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司, 軸丸 武弘, 鈴木 史典, 関 直喜

    電気学会全国大会講演論文集   2020   46 - 47   2020年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • コアレス回転子形状を有するアキシャルギャップモータにおける高効率化のためのSMC材料の開発方針の検討

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司, 齋藤 達哉, 榎園 勇太, 上野 友之

    MAGDAコンファレンス 講演論文集   28th   34 - 41   2019年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • C型SMCコアを用いた超扁平アキシャルギャップモータの提案

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司, 上野 友之, 齋藤 達哉

    電気学会回転機/リニアドライブ/家電・民生合同研究会資料   ( RM-19-066/LD-19-065/HCA-19-043 )   63 - 68   2019年8月

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  • Δ型磁石配置及び拡張フラックスバリアを採用した自動車駆動用可変磁力メモリーモータの検討(その1) -着磁性能向上のための回転子形状の提案-

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司

    電気学会産業応用部門大会講演論文集   ( 3-71 )   407 - 412   2019年8月

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  • Δ型磁石配置及び拡張フラックスバリアを採用した自動車駆動用可変磁力メモリーモータの検討(その2) -着磁性能向上のための回転子形状の提案-

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司

    電気学会産業応用部門大会講演論文集   ( 3-72 )   413 - 418   2019年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 圧粉磁心を用いた薄型・高トルクなアキシャルギャップモータの開発

    齋藤達哉, 榎園勇太, 中村悠一, 上野友之, 中村圭佑, 綱田錬, 竹本真紹

    日本磁気学会研究会資料   221st   2019年

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  • Δ型磁石配置及び拡張フラックスバリアを採用した自動車駆動用可変磁力メモリーモータの検討(その2)-提案モータの無負荷・負荷特性-

    綱田錬, 竹本真紹, 小笠原悟司

    電気学会産業応用部門大会(CD-ROM)   2019   2019年

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  • 3つの磁石材料におけるアキシャルギャップモータの試作機による特性比較

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 折川 幸司, 渡辺 麻子, 上野 友之, 山田 浩司

    電気学会全国大会講演論文集   4 ( 5-003 )   5 - 6   2017年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • アキシャルギャップモータにおける効率及び加速度性能の改善に関する検討

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 渡辺 麻子, 上野 友之, 山田 浩司

    電気・情報関係学会北海道支部連合大会講演論文集   2016 ( 33 )   48 - 49   2016年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • ネオジムボンド 磁石の適用によるアキシャルギャップモータの高速重負荷領域の高効率化に関する検討

    綱田 錬, 竹本 真紹, 小笠原 悟司, 渡辺 麻子, 上野 友之, 山田 浩司

    電気学会産業応用部門大会講演論文集   2016 ( 3-58 )   313 - 318   2016年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者  

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  • 低鉄損・圧粉磁心を用いたアキシャルギャップモータの開発

    上野友之, 渡辺麻子, 山田浩司, 綱田錬, 竹本真紹

    粉体粉末冶金協会講演概要集   2016   2016年

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講演・口頭発表等

  • アキシャルギャップモータの解析/実験による熱的特性の検証、及びラジアルギャップモータとの比較検討 招待

    綱田錬

    JMAGユーザー会講演論文集  2021年12月 

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    会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

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産業財産権

  • 可変磁力モータ

    竹本 真紹, 綱田 錬

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    出願人:国立大学法人北海道大学

    出願番号:特願2019-143971  出願日:2019年8月5日

    公開番号:特開2021-027700  公開日:2021年2月22日

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受賞

  • 研究准教授 (称号付与)

    2023年10月   岡山大学  

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  • 産業応用部門 論文査読促進賞

    2023年8月   電気学会産業応用部門  

    綱田錬

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  • マザック高度生産システム優秀論文賞

    2023年5月   公益財団法人マザック財団  

    綱田錬

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  • 令和5年 電気学会全国大会 優秀論文発表賞

    2023年3月   電気学会  

    綱田錬

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  • 井上研究奨励賞

    2023年2月   井上科学振興財団  

    綱田錬

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  • 丹羽保次郎記念論文賞

    2022年2月   東京電機大学  

    綱田錬

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  • 優秀論文発表賞(本部表彰)

    2021年11月   電気学会  

    綱田錬

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  • 岡山県産業振興財団 科学技術賞

    2021年7月   公益財団法人 岡山工学振興会  

    綱田錬

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  • 日本AEM学会 奨励賞(学術論文)

    2020年12月   日本AEM学会  

    綱田錬

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  • 電気学会産業応用部門 部門優秀論文発表賞(本部表彰)

    2019年8月   電気学会  

    綱田錬

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  • 研究科長賞

    2017年3月   北海道大学 大学院情報科学研究科  

    綱田錬

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  • 優秀論文発表賞

    2017年2月   電気学会  

    綱田錬

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  • 電気・情報関係学会北海道支部連合大会 若手優秀論文発表賞

    2017年1月   電気学会  

    綱田錬

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  • 電気学会産業応用部門 部門優秀論文発表賞(本部表彰)

    2016年8月   電気学会  

    綱田錬

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  • ウィリアムウィラー賞

    2015年3月   北海道大学 工学部  

    綱田錬

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 扁平形状を有するアキシャルギャップモータにおける高効率化に関する研究

    研究課題/領域番号:20J10951  2020年04月 - 2022年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    綱田 錬

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    配分額:1700000円 ( 直接経費:1700000円 )

    本研究の大きな意義は,我が国の消費電力の約55%を占めるモータの高効率化を推進することである。更にその中でも,約50%を占める産業用途に使用されるモータに着目しており,日本の省エネルギー化に貢献することを目的としている。また,より小型・低コストな付加価値の高いモータを実現することも本研究の狙いである。またモータシステムによっては,システム全体の小型化のため,扁平なモータが求められるため,本研究では扁平形状で高いトルクを実現できるアキシャルギャップモータ(AGM)に着目した。
    2020年度までに,回転子のコアレス化やネオジムボンド磁石の適用によって従来AGMから効率を10%pt.以上改善することに成功している。また,固定子コアに使用する圧粉磁心(SMC)について,仮想材料を膨大に作成し,有限要素法でモータ特性に与える影響を明らかにした。
    2021年度の成果としては,上記の仮想材料におけるモータ特性への影響を考察し,AGMの高効率化に適しているSMCの材料特性を定量的に示すことに成功した。また,AGMの高効率化の観点からの材料開発の方針を学術論文にて提案した。加えて,材料メーカーとの協力により,提案したSMCの開発方針に沿って実際に新しい材料を開発した。その材料を固定子コアに用いたAGMを実現し,実験により評価した結果,6000 rpmという高速回転において,96%を超える最高効率を示した。また,運転範囲によっては,従来のSMCを用いたAGMに比べて7%pt.以上の効率向上を実現した。SMCの仮想材料に基づいた材料特性を実現でき,AGMの効率を飛躍的に改善できることを実験で明らかにしたことは大きな成果であり,この成果はAGMの高性能化に大きく貢献する可能性がある。また,以上の成果は2本のジャーナル論文や学会にて成果を公表しており,関連学会から発表賞を受賞するなどしている。

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担当授業科目

  • エネルギー・エレクトロニクス実験B (2023年度) 3・4学期  - 火3~7

  • ネットワーク工学実験B (2023年度) 3・4学期  - 火3~7

  • 専門英語B1 (2023年度) 第3学期  - その他

  • 専門英語Ⅱ (2023年度) 3・4学期  - その他

  • 特別研究 (2023年度) その他  - その他

  • 表現技法1(電気電子系) (2023年度) 前期  - その他

  • 表現技法2(電気電子系) (2023年度) 後期  - その他

  • 表現技法1 (2023年度) 前期  - その他

  • 表現技法2 (2023年度) 後期  - その他

  • 電力・モータ実験 (2023年度) 夏季集中  - その他

  • 電子情報システム工学特別研究 (2023年度) 通年  - その他

  • 電気通信系実験B (2023年度) 3・4学期  - その他

  • 電気通信系実験C (2023年度) 3・4学期  - その他

  • 表現技法1 (2022年度) 前期  - その他

  • 表現技法2 (2022年度) 後期  - その他

  • 電子情報システム工学特別研究 (2022年度) 通年  - その他

  • 電気通信系実験C (2022年度) 3・4学期  - 火3~7

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