| 研究課題/領域番号 |
17K06452
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| 研究機関 | 函館工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
丸山 珠美 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 教授 (90735523)
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| 研究分担者 |
中村 尚彦 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 准教授 (30435383)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ワイヤレス電力伝送 / WPT / マイクロ波融雪 / 遺伝的アルゴリズム / KQ積 / アンテナ / 電界結合方式 / 磁界結合方式 |
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| 研究実績の概要 |
(a)電界結合方式WPTとマイクロ波WPTに対する氷雪影響の解析と測定、氷雪上EV走行試験：電界結合方式のモーメント法を用いた解析方法を明らかにした。氷雪影響については磁界結合方式で実績のある誘電体で近似したモデルを構成し新雪からシャーベット状態までのパラメータを入力しKQ積をそれぞれ明らかにした。今後は本結果を国内学会および国際会議で報告する予定である。遺伝的アルゴリズムを用いて電波を用いたワイヤレス電力伝送によるEV走行のためのアンテナ利得最適化の計算を行い本結果を国際会議PIERS2018に投稿し採録が決定した。
(b) 廃線設備を応用するための装置設計試作、解析特性把握、屋内試験、屋外試験：実際の廃線レールと同じ断面形状、軌間を用いてモーメント法による電磁界解析を行いS21特性を求めた。その結果、廃線レールを電界結合方式WPTで走行するEVに適用する場合は、従来のタイヤのスチールベルトを介して得られる電力よりも、レールの側面からタイヤのホイールを介して得る電力の方が大きいことから、新たな形態のEV走行用道路を廃線レールを再利用することで作れることを明らかにし、電子情報通信学会WPT研究会で報告した。
(c)融雪実験：WPT廃熱利用装置、マイクロ波融雪装置の構築と本装置を用いた融雪実験：ワイヤレス電力伝送によってマイクロ波加熱が可能であるか、研究協力者の三谷教授と相談し京都大学でうまく行った報告を受け、これを踏まえて融雪への応用について検討した。マイクロ波融雪の先行研究を行っている鶴岡先生の紹介により装置メーカーとワイヤレス電力伝送を用いたマイクロ波融雪の可能性についてディスカッションし実現の見通しを得た。
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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
(a)電界結合方式WPTとマイクロ波WPTに対する氷雪影響の解析と測定、氷雪上EV走行試験：磁界結合に対する氷雪影響についてAIPに投稿した査読付きproceedingが採録され掲載された。電界結合方式、マイクロ波WPTを用いたLEDが点灯およびEV模型走行を実現した。電界結合に対する氷雪影響は解析のみであり今年度実験を行う。
(b)廃線設備を応用するための装置設計試作、解析特性把握、屋内試験、屋外試験：電界結合WPTについては上述のモーメント法解析に加えて走行用模型を作成し走行実験のデモを函館アカデミックリンクにて披露した。整流回路および整合回路の最適設計、KQ積最適化が重要である。今後はこれを実施し、廃線レール応用電界結合方式によるEVを走行の効率向上に向けた検討を実施する
(c)融雪実験：WPT廃熱利用装置、マイクロ波融雪装置の構築と本装置を用いた融雪実験：マイクロ波WPTについてGAを用いた最適設計、コーナレフアンテナを用いた利得向上の検討を行い、本結果を国際会議に投稿し再録された。マイクロ波融雪に関しては机上検討、ディスカッションは行ったが実際の実験が課題である。
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| 今後の研究の推進方策 |
(a)電界結合方式WPTとマイクロ波WPTに対する氷雪影響の解析と測定、氷雪上EV走行試験：氷雪影響を考慮した電界結合WPTにについて、S21特性最大のための最適設計を実施する。特に、整流回路、整合回路の試作精度、設計精度を共に向上させる。冬期は実際に氷雪を用いた測定を実施する。
(b)廃線設備を応用するための装置設計試作、解析特性把握、屋内試験、屋外試験：タイヤのホイールとレール側面を用いた電界結合方式について、ミニチュアモデルを作成しS21特性を測定するとともに、走行実験を実施する。本実験を成功させたのち、氷雪上走行実験をミニチュアモデルを用いて実施する。
(c) 融雪実験：WPT廃熱利用装置、マイクロ波融雪装置の構築と本装置を用いた融雪実験：先行研究として行われているマイクロ波加熱装置を用いた融雪実験においてワイヤレス電力伝送を応用する手法について考案する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
計画(c)融雪実験：WPT廃熱利用装置、マイクロ波融雪装置の構築と本装置を用いた融雪実験について当初平成29年度は解析と設計のみ行い、屋外の雪を用いた実験を平成３０年度に実施するよう変更したためその分の予算を３０年度使用するように変更した。
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