マイスター・ハイスクール事業報告

　　マイスターハイスクールの研究の一環として、電気科では「ワイヤレス給電の研究」について

　取り組んでいます。ワイヤレス給電はワイヤレス電力伝送ともいい、金属接点やコネクタなどを

　介さずに電力を伝送することです。　身近な例では、コードレス電話、電気　シェーバー、電動

　歯ブラシなどの機器においても利用されています。

　

　　そこで、令和4年10月から、東北学院大学の佐藤文博教授を講師としてお招きして研究活動を

　進めることになりました。 

　　

　　　　〇　講習内容　：「ワイヤレス給電」に関する研究活動

　　　　〇　講　　師　：　東北学院大学　佐藤　文博　教授

　　　　〇　時　　数　：　月１回３時間（４回実施）

　　

　　ワイヤレス給電方式には様々なものがありますが、今回の研究では電磁誘導を利用した技術を

　採用しています。電磁気学の相互誘導作用を基本としながら、これに共振の概念を導入している

　ものになります。 

 

　　ワイヤレス給電の社会が実現すれば、身の回りの生活がコードレス社会になりスマートな生活

　環境になります。現在Wi-Fiがもたらす通信環境はコードレスによる生活環境を実現できるように

　なりました。 さらにワイヤレス給電が実現することで、新たな未来が実現できるようになります。

 

＜実践１＞ 静止している物へ給電することができるか　～LEDによるワイヤレス給電の基礎実験の検証～

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  　以下、動いているものに対するワイヤレス給電の取り組みになります。

 ＜実践２＞ 自動車型模型（ミニ四駆）による給電について  

　　

 

 

 

 

　　送電コイルを搭載した走行コースと製作過程　　　　インピーダンスアナライザで出来具合を調べる

 

 

 

 

 

 

　　　　　コースの状態を分析（波形観測）

 

  ＜実践３＞ 電車型模型（プラレール）による給電について

 

 

 

 

 

送電コイルを搭載したプラレール　受電コイルを載せた走行車体

　

 

 

 

 

東北学院大学佐藤教授から御指導　　　　最終的に走行が実現

 

＜実践４＞ 今回のワイヤレス給電の研究に際して、実際に製作した電源回路（インバータ）

 

 

 

 

　　電源回路を計算　　　　　　　実際に自作した電源回路　　　　オシロスコープで正弦波交流を確認

 

＜１年目最終報告＞

リッツ線（撚線）に変更して模型走行が動作した様子　　完成作品を生徒課題研究発表会で展示  1月18日（水）

 

 

 

 

 

 

　　ワイヤレス給電の研究は、当初電気科にあるエナメル線（単線）でコイルを巻いて、研究を進めてきま

　したが、コイルの巻数が増えるにつれ、抵抗値Rも増加する結果となってしまいました。ワイヤレス給電

　は  コイルのQ値  が 重要な要素であります が、電流を流すための 抵抗 R が一定の値を超えてしまうと、

　十分な効果が得られないことが わかりました。

　　これを解消するために、周波数を上げようとすると 高周波 になるため、電線の表面部分にしか 電流が

　流れない現象（表皮効果）が起こり、通常の電線では十分に対応することができないこともわかりました。

　　このため、細線を何本も束ねた（使用したものは660本）撚線（リッツ線）を使い、この問題に対応しま

　した。 実際に Q値 を測定すると、エナメル線のときよりも１桁高い値になり、格段に進歩が見られる結果

　なりました。

　　今回の研究に際し、東北学院大学佐藤文博教授ならびに同研究室の皆様には、大変お世話になりました。

　心より御礼申し上げます。

 12月13日（火）産業革新科（工業）環境化学コースの２年生を対象に、日本原子力研究開発機構の研究員の方々をお迎えしてご講義をいただきました。

 日本原子力研究開発機構の概要と放射線環境測定技術を通して、環境分析や環境保全の大切さを学習しました。地球環境化学の授業で学んできたことを再確認し、また、実際に放射線測定器を使い簡単な実験を体験することができ、生徒諸君も環境分析や環境問題に関して、知識が深まったようでした。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

令和4年10月から技能マイスターを講師としてお招きして、以下の講習を実施ています。

 

〇講習内容：技能検定試験3級　電気機器組み立て「シーケンス制御作業」

〇講師：厚生労働省認定　「ものづくりマイスター」　三浦吉夫　様

　　　　（厚生労働省　若年技能者人材育成支援等事業を活用）

〇時数：一回２時間。月３回程度。

 

シーケンス制御とは、あらかじめ定められた順序に従って制御処理をしていく工程をいいます。

身近なものだと信号機やエレベータ、全自動洗濯機があり、ロボットや工場機械、受電設備などでも利用されています。

それらの制御学習として国家技能検定３級の受験のために学習に取り組んでいます。

試験内容は、与えられた条件に合わせてベルトコンベアの制御盤を動作させるものです。

PLC（プログラマブルコントローラ）を用いてプログラム（ラダー図）を組みます。

高校生にとって初めての学習ではありますが、合格を目指しています。

 

 

技能検定シーケンス制御　手動モード（15秒動画）

（※写真クリックで動画が別ウインドウで開きます。）

１２月１日(木)に電気科２年生を対象に現場見学会をいわき市の常磐共同火力株式会社で行いました。

講義では設立から現在に至るまでの歴史や勿来発電所で運用されている発電設備の概要についてお話をいただきました。

後半の見学では、輸送された石炭を貯蔵する屋内貯炭場や実際に発電で用いられているタービンを間近で体感することができました。

最後の質疑応答では、火力発電所のメリットとして、

・安定的な発電が可能

・天候に左右されることなく発電することができる

・電力需要の変化に応じて出力の増減を細かく素早くコントロールしやすい

ということがあげられました。

学校で勉強を行ってきた内容と関連する大変貴重な見学会でした。

常磐共同火力株式会社の皆さま、お忙しい中ありがとうございました。

写真①　講義の様子	写真②　タービン室
写真③　集合写真

 

 

１２月５日（月）産業革新科（工業）の１年生を対象に、東日本大震災・原子力災害伝承館、震災遺構・浪江町立請戸小学校、および、福島水素エネルギー研究フィールドの施設見学説明会を実施しました。伝承館等では、東日本大震災と津波の被害、さらに、原子力災害について展示や説明を真剣に聴いていました。福島水素エネルギー研究フィールドでは、最先端技術の水素エネルギーについて理解を深めることができました。これからの進路活動等の参考になったようでした。各施設でご説明いただいた方々に感謝申し上げます。