Finite-Element Analysis and optimal design of wireless power transfer system using magnetically shielded wire coils
| Project/Area Number |
18J10778
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Power engineering/Power conversion/Electric machinery
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤田 祥伍 北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 磁性体の均質化有限要素法 / インピーダンス境界条件 / 渦電流場時間領域解析 / 磁性被覆線 / コイル素線の平角線化 / 圧粉磁芯を用いた磁性体コアの磁気特性解析 / 特殊関数を用いた渦電流場の表現 / 磁性被覆線の均質化有限要素解析 / 複素透磁率 / ワイヤレス電力伝送装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度の研究発表の状況に関しては，学術論文誌への投稿に関しては，受理された論文が2件，学会発表に関しては，国際学会での発表が2件，国内学会での発表が1件である．また，本年分の研究に関して，表彰が1件あった．
つぎに，本年度の研究実績の概要について述べる．従来から行われている直接的な有限要素解析では解析が困難であった磁性被覆コイルの時間領域を行うことを示した．本法を適用することにより，磁性体コアの磁気非線形特性を考慮しながら，磁性被覆線の損失解析を効率的に行うことができる．またコイル電流の実効値を直接法と比較して精度を落とさずに評価することができるため，銅損の実効値の評価に従来の解析では単純なモデルでも3日程度要する解析を3時間程度で行うことができるようになった点で本研究の有用性が確認できる．さらに，銅損の磁性被覆の透磁率への依存性を評価すると，透磁率が100程度で損失が約1.5 W程度削減できることが分かった．この点においても，実際の電気機器，例えばIPMモータやインダクタ等の回転機・素子の最適化設計をより豊かにできる可能性を秘めていると言える．提案手法は円筒細線にも平角線にも適用できる．
さらに，電気機器の電磁界有限要素解析手法のみならず，工科系科学としての側面である理論電磁気学分野についての研究も行った．この研究では渦電流場を，磁性体の形状事に定式化した伝達関数を統一的な視点で記述することができることを明らかにした．本研究は，理論研究の進展にとどまらず，実務的には汎用的な解析プログラムが実装できるため，波及効果は大きいと期待できる．
上記の詳細は博士論文に詳細をまとめる．さらに，これらの解析手法を応用し，ワイヤレス電力伝送装置の最適設計を行うことが今後の研究課題である．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(14 results)
