2020 Fiscal Year Annual Research Report
Proof and analysis of charge / discharge phenomenon of power storage device in high electric field
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18K04089
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤田 洋司 金沢工業大学, 工学部, 教授 (40720222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小山 正人 金沢工業大学, 工学部, 教授 (30748744)
河野 昭彦 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (40597689)
漆畑 広明 金沢工業大学, 電気・光・エネルギー応用研究センター, 教授 (40723367)
花岡 良一 金沢工業大学, 電気・光・エネルギー応用研究センター, 教授 (90148148)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高電圧 / コロナ放電 / 負極性コロナ / 正極性コロナ / 周波数依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウムイオン電池に代表される蓄電デバイスが，携帯電子機器に広く搭載されている。蓄電デバイスは低電圧機器にもかかわらず，自動車や電車，さらには電力平準化といった数百～数千V級の電力システムにも利用が拡大しつつある。高電圧部近傍に蓄電デバイスが設置された場合，コロナ放電等により蓄電デバイスが影響を受けることも懸念されるが，学術的検討例が少ない。今回，フィルムコンデンサを蓄電デバイスと仮に想定しコロナ放電が発生する電界中における充放電電流を検討し以下の結果を得た。
①直流電界中のコンデンサ(片側ギャップ)を流れる電流のギャップ距離依存性：コンデンサの一端子に針電極（先端曲率半径51μm），他方の端子に電流測定用の抵抗（1kΩ）を直列に接続の上，接地した。高電圧側アルミ大球と針電極間の空間距離（ギャップ距離）をdとし，dを変化させた際のコンデンサを流れる電流を起電力10kV，-10kV（直流）の条件で測定した。その結果高電界中で蓄電デバイスに充放電電流が流れる可能性があること変化することを明確化できたと考える。またコンデンサ側が負極性になった場合にコロナ放電電流が大きくなることが分かった。
②交流高電界中の電流の周波数依存性：周波数が0.01Hz，100Hz時の電流波形を観測・記録周波数依存性を考察した。周波数が大きいほど電流が大きい。また，0.01Hz時には電流が0となる時間帯があるが，100Hz時には消失する。コロナ放電で生じる空間電荷が消失するまで，電界が低くとも放電が続くため周波数が高くなると電流が0となる時間帯が消失したと考えられる。0.01Hzの場合，針先が負極性となるとき，正極性の場合よりも電流が大きくなる。しかし，100Hzでは針の極性が異なっても電流値がほとんど変わらないことが判明した。
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