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架線フリー化に向けた鉄道用超電導ワイヤレス電力伝送への挑戦

Research Project

Project/Area Number 17J02242
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Power engineering/Power conversion/Electric machinery
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

井上 良太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords非接触給電 / 鉄道用非接触給電システム / 高温超電導コイル / HTSコイル / 交流損失 / 電力伝送効率 / 冷凍機動力 / 渦電流損 / 磁化損失 / kHz帯
Outline of Annual Research Achievements

近年,地球温暖化の影響から,鉄道網において,化石燃料を用いた気動車を電気駆動である蓄電池車両へと置き換えることが求められている。しかし,蓄電池車両は,各駅での急速充電が求められるため,架線とパンタグラフの間で発熱し,架線が破断するといった問題を抱えている。そこで,これらの問題点を解決する方法として,高温超電導(HTS)コイルを用いた鉄道用非接触給電システムが期待されている。昨年度までに,最適化されていないHTSコイルを鉄道用非接触給電システムに適用したところ,HTSコイルの交流損失が大きく,HTSコイルを冷却するための冷凍機動力が増大し,従来の銅コイルを用いた鉄道用非接触給電システムの電力伝送効率よりも低くなることが確認された。そこで,本年度では,鉄道用非接触給電システムに適した低損失なHTSコイルの形状について実験および電磁界解析から検討し,その有効性について明確にした。また,低損失なHTSコイルを用いた鉄道用非接触給電システムのミニモデルである1 kW級非接触給電システムを構築し,電力伝送特性の明確化を行った。これらの結果より,昨年度までの課題であった,HTSコイルの交流損失や冷凍機動力の低損失化を達成し,冷凍機動力を含めてもHTSコイルを用いた鉄道用非接触給電システムが,銅コイルを用いた鉄道用非接触給電システムよりも高効率伝送が可能であることを明らかにした。また,HTSコイルを用いた実規模級鉄道用非接触給電システムの概念設計を行い,高効率かつ急速充電できる鉄道用非接触給電システムの実現が可能であることを明らかにした。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Power Transmission Characteristics During Rapid Charging ina Wireless Power Transmission System for Railway Vehicles Using HTS Coils2020

    • Author(s)
      井上 良太, 五十嵐 健太, 長﨑 陽, 津田 理, 松木 英敏, 宮城 大輔
    • Journal Title

      TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan)

      Volume: 55 Issue: 1 Pages: 62-69

    • DOI

      10.2221/jcsj.55.62

    • NAID

      130007790967

    • ISSN
      0389-2441, 1880-0408
    • Year and Date
      2020-01-20
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electric Power Transmission Characteristics of a Wireless Power Transmission System Using High Temperature Superconducting Coils for Railway Vehicle2019

    • Author(s)
      Ryota Inoue, Kenta Igarashi, Yoh Nagasaki, Daisuke Miyagi, Makoto Tsuda, Hidetoshi Matsuki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1109/tasc.2019.2904649

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetization Loss Characteristics of a GdBCO Tape in kHz Frequency Band2018

    • Author(s)
      Inoue Ryota、Miyagi Daisuke、Tsuda Makoto、Matsuki H idetoshi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      Volume: 28 Issue: 4 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1109/tasc.2018.2820734

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 急速充電を低損失で実現する高温超電導コイルを用いた鉄道用非接触給電システムの電力伝送特性2020

    • Author(s)
      井上良太,五十嵐健太,一條裕貴,長﨑陽,津田理,松木英敏,宮城大輔
    • Organizer
      令和2年 電気学会全国大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] HTS Coil Structure Suitable for High-Power Transmission in a Short-Time in Wireless Power Transmission System for Railway Vehicle2019

    • Author(s)
      R. Inoue, K. Igarashi, Y. Nagasaki, D. Miyagi, and M. Tsuda
    • Organizer
      26th International Conference on Magnet Technology Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高温超電導コイルを用いた鉄道用非接触給電システムの概念設計2019

    • Author(s)
      井上良太,五十嵐健太,長﨑陽,津田理,松木英敏,宮城大輔
    • Organizer
      2019年 電気学会 産業応用部門大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄道用非接触給電システムに向けた高温超電導コイルの低損失化2019

    • Author(s)
      井上良太,五十嵐健太,一條裕貴,長﨑陽,津田理,松木英敏,宮城大輔
    • Organizer
      電気学会 金属・セラミックス/超電導機器合同研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温超電導コイルを用いた鉄道用非接触給電システムの電力伝送効率2019

    • Author(s)
      井上 良太,五十嵐 健太,長﨑 陽,宮城 大輔,津田 理,松木 英敏
    • Organizer
      平成31年 電気学会全国大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 非接触給電システムに適した高温超電導コイルのコイル形状に関する一検討2018

    • Author(s)
      井上 良太,五十嵐 健太,宮城 大輔,津田 理,松木 英敏
    • Organizer
      2018 年度春季(第96回)低温工学・超電導学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温超電導コイルを用いた鉄道用非接触給電システムの低周波領域における電力伝送特性2018

    • Author(s)
      井上 良太,五十嵐 健太,長﨑 陽,宮城 大輔,津田 理,松木 英敏
    • Organizer
      2018 年度秋季(第97回)低温工学・超電導学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] AC Loss Reduction of REBCO Coil for Wireless Power Transmission System2018

    • Author(s)
      Ryota Inoue, Kenta Igarashi, Daisuke Miyagi, Makoto Tsuda, Hidetoshi Matsuki
    • Organizer
      Applied Superconductivity Conference 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温超電導コイルを用いた低周波用非接触給電システムにおける電力伝送特性の基礎的検討2017

    • Author(s)
      井上良太,宮城大輔,津田理,松木英敏
    • Organizer
      無線電力伝送研究会(WPT)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] kHz帯における垂直磁場下の安定化層がGdBCO線材の交流損失に与える影響2017

    • Author(s)
      井上良太,宮城大輔,津田理,松木英敏
    • Organizer
      2017 年度秋季(第95回)低温工学・超電導学会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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