2019 Fiscal Year Research-status Report

センサー用微弱非接触給電装置を用いた電磁・静電誘導現象の教材開発と学習効果の検証

Research Project

Project/Area Number	19K03182
Research Institution	Ibaraki National College of Technology
Principal Investigator	長洲正浩茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 教授 (20222177)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	皆藤新一茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (70185700)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	微弱非接触給電 / 電磁誘導 / 静電誘導 / 学習用教材
Outline of Annual Research Achievements	１．電磁誘導方式コア材に配線を巻きつけ，さらにモーター配線にコアを通して電力を取得する方式である。コア材としてファインメットとフェライトを選定し，2次側の巻数と出力電力の関係の評価を行った。高周波特性が優れているファインメットよる多くの取得電力が得られた。出力側である２次側の巻数を50程度にすることで，10mWを超える出力電力が得られることが確認できた。取得電力は，１次側（モータ配線側）および２次側の巻数比を増加することで，さらに増加できる見込みである。これと並行してシミュレーションのための数値モデルを作成中である。評価に困難な点が多く，測定方法を工夫して，精度を上げる予定である。また，基本原理，巻数と取得電力に関して，2019年9月の電気学会産業応用部門大会にてポスター発表を行った。２．静電誘導方式モーター配線に金属皮膜を巻きつけコンデンサを作成し，線間電圧の変化を利用して電力を取得する方式である。実評価とシミュレーションによる動作解析を進めた。その結果，取得電圧はモーター配線の線間電圧の1/3になることが明らかになった。インバータ回路での実測評価を行った結果，モーター配線に巻きつける金属の長さ，線間電圧，およびキャリア周波数で決まり，5cm，300V，10kHzで，10mW 程度の電力を取り出せることを確認した。３．教材用装置の制作装置の仕様を決定し，制作業者との打ち合わせを終了した。既に発注し，６月までに入荷予定である。現在は無負荷での評価で進めてきた。本装置を使用することで，負荷状態時特性など詳細な評価を進める予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 学習用装置の制作において，モータと負荷装置のカップリング設計に時間がかかったが，専門業者に依頼することで，解決できることになり，発注を済ませた。
Strategy for Future Research Activity	電磁誘導方式，静電誘導方式ともシミュレーションモデルを構築するとともに，取得電力を増加させる方法の検討を進める。静電誘導方式に関しては，トランジスタとトランスを使用したアクティブ給電方式についても検討を進める。
Causes of Carryover	静電誘導方式を用いた非接触給電装置の仕様決定が遅れ，次年度（令和2年4月）になった。ただし，既に，発注を済ませてある。