2021 Fiscal Year Research-status Report
共振器結合型高Q値コイルの開発と無線電力伝送への応用
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21K04021
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
關谷 尚人 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (80432160)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ワイヤレス電力伝送 / 高Q値 / 超伝導線材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【目的】高周波で低損失を実現できる独自開発した高周波用超伝導線材を用いて同一周波数の４つのコイルから構成される共振器結合型コイルを実現することで，RF磁場の均一性が高く，２軸のRF磁場を発生できる高Q値送電コイルを開発し，それを用いてカプセル内視鏡を想定した小型受電コイルにワイヤレス電力伝送（WPT: Wireless Power Transfer）を行い従来技術では実現できない飛躍的な伝送効率の向上を目指す．
【本研究の意義】WPTの伝送効率が向上すれば，カプセル内視鏡に撮影及び撮影した画像を体外へ送信する通信機能の他に，自走機能や診断・治療機能を新たに付加できる可能性があり，体を大きく傷つけることなく診断や治療が行える革新的な低侵襲診断・治療ロボットの実現が期待される．
【2021年度実施内容】高周波用超伝導線材を用いて共振器結合型コイルを設計する．具体的には共振器結合型コイルを構成する各コイル（共振器）のパラメータ（線間距離，サイズ，各コイル間距離）を変化させ，3次元電磁界シミュレータによって解析することで，RF磁場の均一性と強度に優れ，高Q値である送電コイルを設計する．設計では， RF磁場の均一度を優先し，RF磁場強度及びQ値は単体のコイル（共振器）の2倍以上（送電コイルの中心付近）と20,000以上を目指す．
【2021年度実施結果】電磁界シミュレータによって高周波用超伝導線材を用いた共振器結合型コイルの構造最適化を行い，RF磁場の均一性が高く，目標の磁場強度とQ値を満たすコイルを設計することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた研究を計画通り進めることができ，目標値を達成できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は設計した高周波用超伝導線材を使った共振器結合型コイルの作製と評価を行う．高周波用超伝導線材は2本の超伝導線材から構成され，誘電体テープで張り合わせることで実現する．2022年度はこれまでより2枚の超伝導線材の基板材料（ハステロイ）を薄くすることで，損失を低減し，Q値の改善を図る．基板材料を薄くすると超伝導線材の強度が弱くなるため，誘電体テープを巻く条件が変わる．そこで，本研究で薄くなった超伝導線材に対応する誘電体テープの巻く条件を明らかにしてから共振器結合型コイルの作製と評価を行う．
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| Causes of Carryover |
超伝導線材を2022年度に購入する計画を立てていたが，ウクライナとロシアの戦争により，購入先の変更を検討しなければならなくなり，2022年度に購入できなくなったため，2023年度に購入する．
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Research Products
(2 results)
