Equivalent-circuit modeling of wireless power transfer systems using an improved impedance expansion method

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04321
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Haga Nozomi 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (50638476)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: インピーダンス展開法 / モーメント法 / 回路モデリング

Outline of Final Research Achievements

In this study, the impedance expansion method (IEM), a circuit modeling method proposed by the principal investigator, is extended to handle wireless power transfer systems with various shapes and materials. First, the IEM was extended to handle arbitrarily shaped conductors (e.g., strip conductors), whereas the conventional IEM could only handle conducting wires. Furthermore, the IEM was extended to consider the effects of conductors (such as metal enclosures and automobile bodies) and dielectric and magnetic materials (such as dielectric substrates and ferrites) that may be present in the vicinity of coils and other components.

Free Research Field

アンテナ・伝播

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

無線電力伝送システムの設計において，コイルや電極を回路モデルで表すことは広く行われていた．しかしながら，ごく単純な場合を除いて，回路モデルの素子定数を特定するための理論式の導出は困難であり，素子定数を特定するには，測定データに基づくフィッティングが必要であった．したがって，回路モデルの理論的根拠や適用可能範囲は不明確であった．本研究で拡張された手法は回路モデルの明確な理論的根拠を与えるとともに，その素子定数を容易に特定することができる．このことは，コイルと電力変換回路の一体的設計を可能にし得るなどの工学的意義を持つ．