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一般化kQ規範とハミルトニアンアルゴリズムによるワイヤレス結合器設計法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K06384
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

大平 孝  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30395066)

研究分担者 阿部 晋士  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (20847884)
坂井 尚貴  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10736177)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワードワイヤレス電力伝送 / ワイヤレス結合器 / 最適化 / ハミルトニアンアルゴリズム / ワイヤレス結合kQ積 / ワイヤレス結合kQ積
研究成果の概要

ハミルトニアン演算により高速パラメータスイープが実現できたことで電極寸法、材料特性(誘電率、誘電正接)など多変数から最適値を求められるようになった。これにより、電極設計の際に、どのパラメータがボトルネックになるかを明らかになった。国内外の大学や企業で用いられている探索アルゴリズムとしてランダム法や最急勾配法に比べて、本研究で得られた成果はランダムプロセスを伴わず、かつ、大局的に探索できるという点で国際的に見ても独創的に位置づけられる。本研究により得られた理論により、初めてkQ積による最大効率試算値に損失を考慮できるようになった。これにより電力伝送効率の解析精度が大きく向上した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ハミルトニアン演算により、高速パラメータスイープが実現できたことで電極寸法、材料特性(誘電率、誘電正接)など多変数から最適値を求められるようになった。これにより、電極設計の際に、どのパラメータがボトルネックになるかを明らかにしやすくなった。本提案方式は他の手法と比べて探索時間が短く、局所解に陥らない。加えて, 乱数を用いないため再現性があることから, 学術研究に適した方式と言える.
本研究により得られた理論により、初めてkQ積による最大効率試算値に損失を考慮できるようになった。これにより電力伝送効率の解析精度が大きく向上した。今後のワイヤレス給電システムの設計に与えるインパクトが大きい。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] 回路図で理解する複比保存則2019

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: vol.102, no.11 ページ: 1061-1064

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スミスチャートの縮尺とポアンカレ距離2019

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: vol.102, no.4 ページ: 359-361

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 今更ながらkって何2019

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 102 ページ: 79-82

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Power Transfer Theory on Linear Passive Two-Port Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ohira
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E101.C 号: 10 ページ: 719-726

    • DOI

      10.1587/transele.E101.C.719

    • NAID

      130007494788

    • ISSN
      0916-8524, 1745-1353
    • 年月日
      2018-10-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Power transfer efficiency formulation for reciprocal and non-reciprocal linear passive two-port systems2018

    • 著者名/発表者名
      Ohira Takashi
    • 雑誌名

      IEICE Electronics Express

      巻: 15 号: 3 ページ: 20171196-20171196

    • DOI

      10.1587/elex.15.20171196

    • NAID

      130006342191

    • ISSN
      1349-2543
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Hamiltonian Approach to Electrode Shape Exploration of Strong Capacitive Couplers for Wireless Power Transfer2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa YOSHIDA
    • 学会等名
      2019 Asian Wireless Power Transfer Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非相反素子を含む線形受動2ポート網における電力伝送効率のZパラメータ表現2018

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 学会等名
      電気・電子情報通信関係学会東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 基調講演:電界結合ワイヤレス電力伝送2018

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 学会等名
      MWE2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 一般化kQ積の理論とWPTへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 学会等名
      CEATEC Japan 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ワイヤレス結合の一般化kQ積とポアンカレ距離2018

    • 著者名/発表者名
      大平 孝
    • 学会等名
      自動車技術会2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] IET, Wireless Power Transfer: theory, technology, and applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Ohira
    • 総ページ数
      296
    • 出版者
      The Institution of Engineering and Technoligy
    • ISBN
      9781785613463
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学波動工学研究室

    • URL

      http://www.comm.ee.tut.ac.jp/we/ja/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 豊橋技術科学大学波動工学研究室

    • URL

      http://www.comm.ee.tut.ac.jp/we/ja/ach_iframe.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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