2021 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
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19K03182
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| Research Institution | Ibaraki National College of Technology |
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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)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 静電誘導 / 電磁誘導 / 非接触給電 / 伝送線路 / インバータ制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電磁誘導方式と静電誘導方式に分けて研究を進めている。
電磁誘導方式については次のことが明らかになりつつある。１）コア（トランス）２次側の巻数を増やしても取得電力は大きく増加しない。２）５V程度の電源としての利用を考えた場合、取得電流を最適化するには２次側の巻数は５回巻き程度がよい。１）と２）の結果は、巻数を増加させると取得電圧は増加するが電流が低減することにより、電力としては増加しないことを示している。３）設置場所はモーター端よりインバーター端の方が大きな電力を得られる。４）インバータとモータ間の配線が長い方が取得電力が大きくなる。５）１次側の巻数を増やした場合、取得電流はほぼ巻数に比例する。３）と４）の結果は、インバータとモータ間の配線が伝送線路として機能し、配線が長くなると線間の浮遊容量を通して高周波電流が流れることで説明ができる。
静電誘導方式に関しては、次のことがわかりつつある。本方式は、配線に静電容量を作成して線間電圧の変化で電力を取り出す方式であるため、取得特性が定電流源動作になる。そのため理想的には最終電圧が線間電圧まで上昇する。また、配線に作る静電容量は50pFから20pF程度であるため、流れる電流が小さい。そこで、変圧器を挿入することで電圧を電流に変換する電圧電流返還方式の検討を開始した。その結果10倍以上の電流を取得できることが明らかになりつつある。今後はトランスの巻数比を変え、取得電流の向上を目指す予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は、学生の研究テーマとして推進をしている。新型コロナの問題があり、研究の進捗が幾分遅れている。現在は解消され、研究に集中できる状況になりつつある。電磁誘導方式、静電誘導方式とも現象が明らかになってきており、今後は加速できると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在は、電磁誘導方式、静電誘導方式とも単相で電力を取得する方式で検討を進めている。現象が明らかになった段階で、3相方式の研究を開始し、さらなる取得電力の向上を目指す。3相方式にすることで、理論的には3倍の電力が得られると考えている。
また、現在の評価は線間電圧300Vの汎用インバータで実施している。コロナの状況にもよるが、企業との共同研究を活用して線間電圧が1500Vの鉄道インバータでの評価も計画している。線間電圧や使用する配線の影響などのデータを取得することで、実用化する上での課題が明らかになると考えている。
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| Causes of Carryover |
学会発表のための出張費用として予算立てをしておいたが、新型コロナで出張を控えたため。本予算は22年度の出張費を中心に使用する予定である。
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