2019 Fiscal Year Research-status Report
両面超伝導構造を用いた高周波用超伝導線材の開発とそれを用いた高Q値コイルの応用
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18K04230
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
關谷 尚人 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (80432160)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ワイヤレス電力伝送 / 超伝導 / Q値 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，超伝導応用にとって未開拓であった高周波帯において非常に導体損失の小さい両面超伝導構造を用いた高周波用超伝導線材を開発し，それをコイルに用いることにより銅コイルのQ値（約1,000）と比較して飛躍的に高いQ値（目標値：20,000以上）を実現する．また，開発した高Q値超伝導コイルをワイヤレス電力伝送（WPT）システムに応用し，その基礎特性の評価を行うとともに飛躍的に伝送効率が向上することを明らかにする．本研究は従来技術では非接触で送電できない距離に電力を供給できるようになることから、WPTの新たなアプリケーションの創出が期待される．
令和元年度は，前年度に最適化した高周波用超伝導線材を用いて飛躍的に高いQ値を実現するために必要な最適なコイル形状について検討した．特に，コイル形状を維持するための支持材の材料と構造について検討した．一般的なエンジニアリング樹脂では超伝導線材の損失に対して，十分に低い誘電体損失を持つ材料がないことが分かったため，支持構造を工夫することで高いQ値の実現を目指し，電磁界シミュレーションによって非常に高いQ値を実現できることを明らかにした．最後に，実際に超伝導コイルを作製し，原理確認実験を行い，最初の実験として良好な結果が得られた．
次年度は，実際に設計したコイルを作製し，飛躍的に高いQ値を実現できることを明らかにする．また，そのコイルをWPTシステムに応用し，伝送効率が銅コイルを使ったシステムより飛躍的に向上することを明らかにする予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた高周波用超伝導線材を用いたコイルの設計，作製，評価を行うことことができ，良好な結果を得られたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
ワイヤレス電力伝送システムの送受信コイルに前年度に開発した超伝導コイルを使用し，銅コイルを送受信に使用したシステムと比較して，どれだけ伝送効率が改善するか明らかにする．
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| Causes of Carryover |
電磁界シミュレーション用のワークステーションを初年度に購入予定であったが，初年度は当初の予定より，計算規模が小さいコイル構成で済んだため，既存のワークステーションで対応できたが，来年度は計算規模が大幅に増加し，既存のワークステーションでは効率よく計算ができないため，初年度のに購入を予定していたワークステーションを導入する．次年度使用額が生じたのは次年度の予算だけでは購入を検討していたワークステーションが購入できないためである．
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