| 研究課題/領域番号 |
15K13934
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| 研究機関 | 富山高等専門学校 |
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研究代表者 |
古川 裕人 富山高等専門学校, 電気制御システム工学科, 准教授 (30238670)
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| 研究分担者 |
石田 弘樹 岡山理科大学, 理学部, 准教授 (50413761)
経田 僚昭 富山高等専門学校, 商船学科, 講師 (50579729)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ワイヤレス給電 / 商用電源周波数 / 電磁誘導 / 電磁界解析 / 等価回路解析 |
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| 研究実績の概要 |
一般的に非接触給電における電源周波数には，10 kHz以上が用いられている．周波数が高いとコイルのQファクターを高くすることができ，結果として長距離の伝送距離を実現することができる．しかし，伝送空間に伝導体や誘電体がある場合は，そこでの電力損失を考慮すると必ずしも高周波であることが望ましいわけではない．周波数を商用電源周波数まで極端下げた場合においては，鉄骨での渦電流損が少なく，コンクリートでの誘電損失がほとんど発生しなため，鉄筋コンクリート越しでも電力伝送が可能になると期待できる．
研究期間の初年度（研究期間３年間）である本年度は，60 Hz非接触給電システムの等価回路解析と時間領域差分(FDTD)法による電磁界解析を統合したシミュレーターの開発を行った．等価回路解析では，鉄損と漂遊負荷損を考慮した式の導出に成功した．また，これらの式を用いた計算結果が実験結果と良く一致すること確認した．FDTD法による電磁界解析では，計算時間の問題を解決するためグラフィックプロセッシングユニット（GPU）を電磁界計算のアクセラレーターとして用いる方法を試みた．これにより計算時間は，これまでのCPUを用いた場合の計算時間に比べ1/163に短縮することに成功した．等価回路解析とFDTD法を組み合わせた新たなシュミレーターにより短時間でシミュレーションが行えるようになり非接触給電装置の最適設計を行うことが可能になった．研究成果は，学術論文として電気学会の産業応用部門誌に投稿した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究期間の初年度（研究期間３年間）である本年度は，次年度において最適設計を行うためのシミュレーターの作成を中心に行った．当初計画していた等価回路解析とFDTD法を融合した専用シミュレーターを作成することに成功した．また，当初から課題として認識していた計算時間の問題は，GPUによる並列計算により劇的に改善することができた．また，研究成果は，学術論文として電気学会の産業応用部門誌に投稿することができた．以上より進捗状況は順調である．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度において開発した専用シミュレーターを使用して最適設計を行い．高性能な60 Hz非接触給電システムの作製を行う．磁性コアの形状が性能に強く影響することがこれまでの研究によりわかっている．よって，最適な磁極形状を見つけ出すことに主眼を置く．さらにこれまで検討していない負荷変動に対する性能の変化や連続運転における発熱など実用上の課題についても取り組む計画である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
論文登録料を予定していたが，現在，論文は査読中であり本年度は論文登録料を使用しなかった．また，ワイヤレス給電装置を製作するための材料として珪素鋼板の購入を予定していたが装置の小型化が実現して当初の計画よりも材料費が少なくて済んだため次年度使用額が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用額は主に物品費（消耗品）に使用する．具体的には，ワイヤレス給電装置を製作するための材料として線材や電磁鋼板を購入する．
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