2018 Fiscal Year Research-status Report
一般化kQ規範とハミルトニアンアルゴリズムによるワイヤレス結合器設計法の構築
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17K06384
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
大平 孝 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30395066)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂井 尚貴 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10736177) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ワイヤレス結合ｋQ積 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
数 cm から数 m の距離を無線で電力伝送する需要が近年急速に高まってきている。そのための必須コンポーネントがワイヤレス結合器である。ワイヤレス結合器はここ10年に研究が本格化した比較的新しい技術であり、これまでいくつかの構成例が報告されているものの、幅広い一般的設計法が完成されたとは言えない。本研究ではコイル・平板電極・レール結合・車輪結合などあらゆる構造を包含する高効率なワイヤレス結合器の汎用的設計手法を確立することを目的とする。 これによりワイヤレス電力伝送の応用範囲が飛躍的に広がる。本研究の独創的特徴は(1)任意構造の結合器の形状最適化を可能とする一般化kQ規範と(2)ランダム性に頼らない純演繹的手法でありながら局所解に落ちないハミルトニアン演算解探索アルゴリズムである。平成 29 年度は最も基本的なアンテナ構造であるダイポールを２本用いて送受結合を構成する電力伝送系を考えた。具体的には、円柱形の完全導体からなる半波長ダイポール２本を平行に配置し、一方から高周波電力を入力し、他方へ高周波を出力する場合の電磁界の振る舞いをコンピュータで解析した。得られたインピーダンス行列からkQを数値的に算出した。その結果、送受間距離が0.02波長のときkQが15であり、距離が長くなるほどkQが単調に低下していくことがわかった。この研究成果をIEEE主催の国際会議Conference on Antenna Measurement Applications 2017 に投稿し採録された。構築した「一般化kQ理論」が英国IETから専門図書として出版された（部分執筆）さらに、日本最大のマイクロ波ワークショップMWE2018の基調講演に選ばれた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究の独創的特徴である任意構造の結合器の形状最適化を可能とする一般化kQ規範の計算方法を確立した。この成果により、2017年度文部科学大臣表彰を受賞した。さらに2018年度「電波の日」に総務省東海通信総合通信局長表彰を受賞した。よって、極めて高い成果を達成したと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で構築した「一般化KQ理論」を規範とし、さらに本研究のもうひとつの特徴である「ハミルトニアン検索法」を組み合わせてWPT結合器の形状設計法を確立する。
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| Causes of Carryover |
予定していた消耗品の購入、出張を新年度において実施をするため。
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