2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420353
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
陳 強 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30261580)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今野 佳祐 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20633374)
袁 巧微 仙台高等専門学校, 情報電子システム工学専攻科, 教授 (80509729)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 無線電力伝送 / 伝送効率 / アンテナ / 無線充電 / アレーアンテナ / インピーダンス整合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近傍電磁界を用いた無線電力伝送技術が注目され，関連研究が活発に行われているが，高効率の無線電力伝送を実現するためのシステムの設計手法はまだ確立されておらず，送受信アンテナの設計指針やインピーダンスの整合法などの課題が残されている．本研究は，アンテナの設計指針やインピーダンスの整合法を提案し，近傍電磁界を用いた高効率の無線電力伝送システムの設計手法を確立することを目的としている．
まず，Ｓ行列による無線電力伝送効率を最大化する設計法としては，無線電力伝送システムからＳ行列を抽出し，送受信アンテナの近傍にある電源装置や人体などの電波散乱体を考慮できるモーメント法を開発した．特に多層誘電体媒質上のアンテナの高速計算法の開発に成功している．次に，インピーダンス補正法の検討と無線電力伝送システム制御法について検討した．本研究では無給電の散乱素子アレーを用いて，各素子に接続する整合制御回路のインピーダンスを制御することにより，周辺の電波散乱体の影響やアンテナの位置変化によるインピーダンスの不整合を補正する手法を提案している．無給電素子として，ダイポール型とコイル型の検討をそれぞれ検討した．数値シミュレーションを行った結果，本手法は，送受信アンテナの位置ずれや姿勢の変化に伴う電力伝送効率の低下を補正することに顕著な効果があったことを確認できた．最後に，実環境において近傍電磁場の結合を利用した無線電力伝送システムを設計し，試作を行った．送受信アンテナの位置と姿勢を変化させたときに電力の伝送効率を測定し，本研究の提案法の有効性と妥当性を示した．
本研究は，申請時の研究実施計画に基づき行われており，予定していたすべての検討項目の実施を完了し，研究目的を達成した．
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