2021 Fiscal Year Research-status Report
Equivalent-circuit modeling of wireless power transfer systems using an improved impedance expansion method
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19K04321
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
羽賀 望 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50638476)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | モーメント法 / 誘電体 / 磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，電気的小形デバイスの回路モデリング手法として提案しているインピーダンス展開法の適用範囲を拡張し，誘電体や磁性体を含んだ実際的な無線電力伝送（wireless power transfer：WPT）システムに応用することを目的としている．
これまでに，インピーダンス展開法を完全導体による電磁波の散乱を考慮できるように拡張してきたが，令和3年度は，無損失の誘電体・磁性体による散乱を考慮できるように更に拡張した．従来より知られている回路モデリング手法である部分要素等価回路（PEEC）法では，誘電体・磁性体の内部電磁界あるいは表面電磁界も回路モデルの未知電流として表す必要があるのに対して，拡張されたインピーダンス展開法の場合，誘電体・磁性体の存在は回路素子値の変化として表せるため，回路モデルの規模が圧倒的に小さくなり，周波数掃引のシミュレーションを高速に行えることがメリットとなる．この拡張されたインピーダンス展開法を用いて，フェライトシールド付きのWPTシステムの回路モデリングを行い，フェライトシールドによる漏れ磁束や不要放射の低減効果を回路素子値の変化として表せることを確認した．また，今回の拡張で扱えるのは無損失の誘電体・磁性体に限定されるものの，メガヘルツ帯のフェライトを扱う上で，実用上問題ないことも確認している．
上記の研究内容を学術論文誌に投稿し，採択されている．また，本研究の成果は，フェライトシールドだけではなく，誘電体基板や樹脂ケースの影響を考慮する場合にも適用できる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究の具体的な目的の一つに，WPTシステムの周囲に樹脂，水，人体などの誘電体が存在する場合に対して適用できるよう，インピーダンス展開法の拡張を行うことを挙げていた．
令和3年度においては，無損失の誘電体・磁性体に対する拡張を行い，1本の論文が採択されるなど，一定の成果を挙げている．
しかしながら，昨今のコロナ禍において，リモート環境での作業効率の低下や，実験機会の減少，物品の供給制約により，予定よりもやや遅れている状況である．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の遅れを考慮し，研究期間を令和4年度まで延長した．
現在，損失性誘電体による散乱を考慮したWPTシステムの回路モデリング手法に関する検討を進めている．この手法を用いて，WPTシステムの近傍に周囲に存在する人体や海水などの影響を考慮する予定である．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により，当初予定されていた旅費の使用が無くなったことが理由として大きい.
また，採択された論文が，掲載費が比較的少ない海外論文誌に採択されたことも理由の一つである.
R4年度への繰越額は，数値計算用高性能PCの購入に充てる予定である．
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