2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-frequency elctromechanical energy conversion
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17H06210
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
藤本 康孝 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313475)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気機械エネルギー変換 / 高周波 / 電気機器 / モータ / ワイヤレス電力伝送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気エネルギーと機械エネルギーの相互変換の基礎理論は、電束電流が無視できる数十kHz以下の低周波数帯域において概ね確立しており、その応用機器であるモータや発電機は我々の生活に必要不可欠のものとなっている。モータや発電機は主に磁気回路を構成する鉄心と起磁力を発生させる銅線からなるため軽量化が難しい。本研究では、電気-機械エネルギー変換の基礎理論を原理から見直し、数MHz～数GHzまで駆動周波数を高周波化した場合の相互エネルギー変換理論の確立とその実験検証を目的とする。これは電気-機械エネルギー変換の原理を高周波に拡張するものであると同時に、ワイヤレス電力伝送の原理を機械エネルギー変換も扱えるように拡張するものであり、低周波数帯域から高周波数帯域まで現象を統一的に扱う新しい電気-機械エネルギー変換工学を開拓し、鉄心や銅線を用いない超軽量なモータや発電機の実現を目指すものである。
２年目は、昨年度導出した回転磁界による磁界共振結合を用いた電気-機械エネルギー変換モデル、すなわち、MHz帯で駆動する回転型モータモデルについてインダクタンスの理論モデルと有限要素解析の精緻な比較を行った。そこでは両者に無視できない差異があり、理論モデルの見直しが必要であることが分かった。その結果、ほぼ一致するモデルを構築することができた。併せて、実機の設計を行った。
以上の成果を、1件の国際会議論文（査読あり）として投稿し、採択された。2019年5月に発表予定である。
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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
２年目である2018年度は、理論モデルの修正と実機製作に向けて研究を推進し、おおむね計画通りの進捗が見られた。特に理論モデルにおいて、初年度に導出した現実に即した回転型モデルの問題点を明らかにし、これを修正できた点は大きな成果であった。このモデルを用いて、所望の特性を持つモータの設計が可能となった。以上から、当初の計画通りに研究が進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
３年目の平成３１年度は実験的検証を中心に進める。モデルを踏まえてモータを完成させる。併せて、13.56MHzの2相交流を出力可能な高周波電源とモータ間の整合器の検討を引き続き行い、ネットワークアナライザを用いたＳパラメータの測定を進める。並行して、駆動周波数をGHz帯にさらに高周波化したモータの検討を行う。具体的には導波管に類似した構成でモータとして機能すると予想されるモデルの構築を行い、電界分布のシミュレーションを行う。また、力の発生原理について理論モデルの構築を行う。
研究協力者として大学院博士課程学生２名の協力を得ながら研究を進めるとともに、進捗に応じて、IEEEの国際会議、電気学会に参加し、研究動向調査・資料収集、研究成果発表を行うとともに、ホームページやメディアに広く情報を発信する。
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Research Products
(1 results)
