| Project/Area Number |
22K20431
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
0302:Electrical and electronic engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | Nagasaki University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
|
|---|
| Keywords | ワイヤレス電力伝送 / トポロジー最適化 / パラメータ最適化 / 電力伝送効率 / パワエレ回路 / 交流損失解析 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では，ワイヤレス電力伝送における回路負荷特性やコイル間相対差を考慮した送受電コイルのトポロジー最適化法を確立し，システム全体の効率を飛躍的に改善することを目的とする。本手法により，米国SAEが定める電力効率の国際基準85%を大幅に上回る，電気的および磁気的に高性能なワイヤレス電力伝送を実現可能とする。
|
| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed a topology optimization method for wireless power transfer devices considering magnetic and circuit properties. In the proposed optimization, TX and RX coil shapes are determined by the parameter optimization for manufacturability, whereas the magnetic core shape is determined by the topology optimization. After the circuit parameters considering the eddy current loss in TX and RX coils are computed by using the homogenization-based finite element method, the power transfer efficiencies of the optimized WPT device are evaluated by using a SPICE simulation. It is clarified that the optimized WPT coils result in high efficiency over 90% even when there is a misalignment. This is due to the fact that the magnetic coupling and quality factors are improved by the cap-shaped magnetic core facing each other in TX and RX coils.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
自動車や航空機をはじめとする様々な輸送機械の電動化に伴い，充電の手間を大幅に軽減可能にするワイヤレス電力伝送の需要は日々増している状況にある。その中で，本研究において開発したワイヤレス電力伝送装置の最適設計法はシステム全体としての効率を大幅に改善できるため，社会的な利便性向上と省エネルギー化達成という二つの課題を解決することに寄与する。また，提案法は他のパワーエレクトロニクス関連機器にも適用可能であるため，高効率な電気機器の設計開発に広く貢献できる。
|
