2020 Fiscal Year Annual Research Report
Wireless power transfer using receiving core-coil with magnetic wire of fast magnetization reversal
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19K21965
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
竹村 泰司 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30251763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 努 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助手 (70251767)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | Wiegandワイヤ / FeCoVワイヤ / ワイヤレス給電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) Wiegandワイヤを用いたワイヤレス給電
前年度に作製した、体内インプラントを想定した受電コイル及びWiegandワイヤを用いて、ワイヤレス給電で伝送される電力やそれに伴う損失を測定評価した。Wiegandワイヤの特徴は印加する磁界の周波数に依存しない一定の波高値・幅のパルス電圧が出力されることであるが、印加する交流磁界の周波数が1 kHz程度以上になるとその波形が変化することに着眼した。受電コイルには、印加する交流磁界の電磁誘導成分（正弦波電圧）にパルス電圧が重畳する時間信号が発生する。この時間信号の周波数依存、特に高周波領域での依存を考察したところ、Wiegandワイヤから得られるパルス電圧の波形が左右非対称になり、立ち上がり側において急峻性が低下し、パルス幅が増大することを見いだした。この現象はワイヤレス給電における伝送電力やその効率を定量評価する際に取り入れる必要がある。本研究において算出してきた静的なヒステリシス損失に加え、磁化のダイナミクスを考慮するモデルを構築するに至った。
(2) Wiegandワイヤからのパルス電圧を処理する回路の設計・試作
パルス幅10 us程度の電圧を高効率に機器の電源として活用するためには新規の概念と手法に基づく回路設計が必要である。Wiegandワイヤに接続する負荷に依存するパルス電圧から得られる電力を評価した。デジタルカウンターを試作し、その動作特性を測定することにより（J. Chotai, M. Thakker, Y. Takemura, Sensors, 2020. DOI: 10.3390/s20143840）、パルス電圧を電源とする回路の応答をシミュレーションするために設定した、等価電源や回路パラメータの有効性を明らかにすることができた。
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