| 研究課題/領域番号 |
26420325
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
川島 信 中部大学, 工学部, 教授 (80340199)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 回転リンクコネクタ / プラスチック光ファイバ / 無線電力伝送方式 / スリップリング / 監視カメラ |
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| 研究実績の概要 |
【研究成果の具体的内容】同軸POFを導入した光回転コネクタの構築を目指して、(i)双方向高速光デジタル伝送系構成法、(ii)回転物への電力伝送系構成法の両課題について研究を推進してきた。光伝送系については、双方向非同期で2Gb/sの伝送が可能であること、電力伝送系については2.6Wの電力伝送を達成したが、電力伝送系に著しい温度上昇が避けられないという課題を残す結果となった。電力伝送系の温度上昇は、光伝送媒体（POF:プラスチック光ファイバ）の溶融を引き起こし、デジタル伝送系に決定的ダメージを与える為、抜本的対策が必要となることが明らかとなった。
今後は電力伝送系構成法と実装法に注力した研究を推進するが、その基本方針は光回転コネクタへの非磁性体材料の導入にある。現在、その基本検討に入っており、研究期間内に実装までを含めた研究開発を完了したいと考えている。
【成果の意義・重要性】これまでの研究において、デジタル伝送系、電力伝送系共に、基本的な技術は確立できたと考えている。しかしながら、それらを同一筐体に実装した際に上述の問題が生じることが明らかとなった。特に、電力伝送系構成法について、抜本的な見直しを図る必要の有ることが判明し、また、その技術的解決策についても、基本技術を明らかに出来ている点が大きな成果と言える。今後、早急にPOFを用いた高速双方向デジタル伝送系・伝送特性を劣化させない電力伝送方式の提案と実証研究による詰めを行っていくこととする。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
【本研究課題の進捗状況】POFによる高速双方向デジタル伝送方式については、当初目標に近付きつつあるが、電力伝送系に著しい温度上昇が見られ、光回転コネクタの実現にはこの課題の克服が大前提となることが判明した。先ずは電力伝送系の伝送効率の向上を図る必要がある。光回転コネクタの構築では、オーミックコンタクによる電力伝送は回転体への適用が雑音・経時劣化等から否定的となり、本研究では新たに無線電力伝送を採用している。この際、インダクタンス間をコアで結合することにより電力伝送効率の向上を意図し、種々の磁性コアを用いて検証を進めたが、いずれの場合もコア損が無視できないことが判明、これが伝送効率低下の直接的原因となっていることが明らかとなった。この技術課題を克服するために、コア損が基本的に存在しない空芯電力伝送を試みた結果、高効率が得られ、熱の発生も極小となることが判明した。今後は、２個の空芯コイルを結合させる形式の無線電力伝送方式の導入を図り、その最適構成法を明らかにするための研究を推進する。
最終的に、光回転コネクタの実装法についても検討を進め、本研究助成の研究期間内に双方向のデジタルリンクならびに電力伝送を可能とする光回転コネクタを実現させる。
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| 今後の研究の推進方策 |
【今後の推進方策】上記の通り、光回転コネクタの研究開発については、電力伝送系の特性の抜本的向上が必須課題であることが判明している。この課題を克服するためには、コネクタ筐体全体を非磁性体で製作する必要があると考えている。光回転コネクタには回転応力を支えなければならないと条件はないため、コネクタ筐体材料としては、非磁性体材料の導入には特段問題は生じないと考えられる。
本研究では、非磁性体材料として、先ず、(i)テフロン、(ii)強化プラスチックの２種を検討する。最初は比較的加工が容易で、強度も確保できるテフロン材を用い、光回転コネクタの同軸構造を実現し、同軸状に電力伝送用コイルを巻くことによって、回転コネクタを実現する。テフロン材はその表面性状が滑らかなことから、これまで必須であった高価なマイクロベアリングの使用を排除できる可能性もある。テフロン材は熱的・化学的に大変安定な素材であるため、問題なく諸特性を満足した光回転コネクタの実用化に結びつくと考えている。これが何らかの要因で、導入困難となった場合には、広く、特性強化を図ったプラスチック素材を模索し、最終的に光回転コネクタの実用化に漕ぎつけたいと考えている。
なお、平成２７年度は、上記の電力伝送系の温度上昇が光伝送系にまで影響する大きな問題となった為、その調査検証に多大な時間を要し、内外の学会への発表が不可能となった。回転体間を結合する双方向高速光伝送系に限定した論文発表だけでも、実施すべきであったとこれらは大変大きな反省点である。平成２８年度は、本研究助成の最終年度であるため、光回転コネクタの実用化研究を完了し、何としても、国内・国際学会、国内論文（電子情報通信学会）にそれぞれ、最低数件および１件は提出する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予算の適正使用により、29,224円の次年度への繰り越し金が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度予算に併合し、主として無線電力伝送系の高効率化を可能とする部材の研究資金とする。
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