| 研究課題/領域番号 |
22KJ0953
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| 補助金の研究課題番号 |
22J14609 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小渕 大輔 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 無線電力伝送 / コイル自動設計 / 電磁両立性 / 人体防護 / 無線給電 / ワイヤレス給電 / 磁界 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
磁界を用いた無線電力伝送システムでは，送受電器にコイルを使用して送電するが，今後多くの人や多様なな電子機器機に使用されるにあたり，漏洩磁界とコイルの設計コストが問題となる．そこで本研究では，送受電器コイルの構造のみで漏洩磁界を相殺しつつ，高い電力伝送効率を実現するコイルの自動設計手法を確立する．具体的には，送受電器コイルの設計領域における電流分布を最適化し，その電流分布を近似的に実現可能なコイル形状を導出し，その実装を検討する．
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| 研究実績の概要 |
安全で高効率な無線電力伝送を実現するコイルの自動設計に向けて，送受電コイル同士で漏洩磁界を相殺しつつ効率を最大化する２次元電流分布を，メッシュ状導体を用いて解析し，磁気双極子モーメントに基づき電流分布からコイル形状を抽出することが本研究の目的である．本年度の研究では，ａ)金属３Ｄプリンタを用いて実装したコイルを用いた実験，ｂ)複数のコイル形状の理論的導出，を実施した．実装したコイルを用いた実験では，漏洩磁界相殺可能なコイルと効率最大化可能なコイルの２種類に対して受電電力１０Ｗという条件下で，漏洩磁界と電力伝送効率を評価した．その結果，漏洩磁界相殺可能なコイルは効率最大化可能なコイルと比較して，漏洩磁界については１０ｄＢ程度低減可能であり，電力伝送効率については効率低下幅が３.３%程度であることを確認した．実験結果を含めた論文を投稿し，採録されている． 複数のコイル形状の理論的導出については，コイル形状を自動設計する際に用いる最適化手法において固有値問題を解くと電流分布に関する複数の解が得られるが，それらの解から，対応する コイル形状をそれぞれ導出できることを確認した．コイル形状の候補を複数提示することにより，アプリケーションに適したコイルを選択することが可能になると考えられる．
研究期間全体を通じて，漏洩磁界を低減可能なコイル形状の自動設計の理論構築，および電磁界解析と実験による評価を実施した．実験では金属3Dプリンタにより実装したコイルを用いて評価を実施しており，金属3Dプリンタをコイル実装に使用できることを確認している．本研究課題に関連する研究成果は合計4本の雑誌論文で発表されている．
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