Research on super-directional antennas for wireless power transmission
| Project/Area Number |
20K04615
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
Saito Atsushi 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (70313567)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 超伝導バルク / アンテナ / 無線電力伝送 / ディスク共振器アンテナ / 電波暗室 / 伝送効率 / 送信用アンテナ / 超伝導バルク共振器 / 整流回路 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は電気自動車への遠隔充電を目指した無線電力伝送に関する基盤研究である。給電対象へ高効率に大電力を伝送するために、マイクロ波放射型無線電力伝送方式に着目し、その方式の中で最も重要な送信デバイスに関する研究を行う。本研究では、超伝導バルクを共振器とした低損失アンテナとその伝送波を平行波とするコリメータレンズを組み合わせた、低損失超指向性アンテナを提案し、その有効性を調査する。３次元電磁界解析ソフトを用いて低損失超指向性アンテナの最適構造を明らかにし、実験検証も行う。本研究期間内に、指向性と伝送効率の関係を明らかにし、給電距離 1 m における伝送効率 5％以上を目標とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
We researched a transmission device using a superconducting bulk as a resonator. Numerical targets were set for a frequency of 2 to 6 GHz, an input power of 100 W or more, a transmission distance of 1 m or more, and a received power of 5 W or more (transmission efficiency of 5% or more). During the research period, an anechoic chamber was maintained, and a system capable of wireless power transmission experiments with a maximum input power of 100 W and a maximum transmission distance of 1 m was constructed. Using a single-element superconducting bulk antenna for transmission and a commercially available horn antenna, the distance dependence of the power transmission efficiency was evaluated and achieved a transmission efficiency of 1.485%.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
今回の研究期間内では、当初の目標をすべて達成することができなかった。この原因は電波暗室内での伝送効率実験のため小型冷凍機を採用したため、冷却能力が不十分であったこと、また、デバイスのアレイ化が実現できず指向性の向上を十分に達成できなっかったことが要因であると考えている。一方で、バルク共振器を用いたアンテナで初めての電力伝送を実現させ、今後デバイス改良を行えば、実用レベルの送受信も可能であるという知見も得ることができた。
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Report
(4 results)
Research Products
(10 results)
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[Presentation] Design and Fabrication of Microwave Transmit Antenna Using HTS Thick Disk for Wireless Power Transfer2021
Author(s)
Atsushi Saito, Fumiya Shimada, Takehiro Sato, Kazushi Kiyooka, Masafumi Shibata, Satoshi Ono, Masanori Takeda, Yuzuru Narita, Kensuke Nakajima
Organizer
34th International Symposium on Superconductivity (ISS 2021), DE4-3, Online
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