研究課題
研究期間の最終年度である今年度は、研究の最終目標である伝送空間に鉄骨などの金属物体がある場合でのワイヤレス給電に関してシミュレーションおよび実験の両面からアプローチした。尚、誘電体に関しては、前年度までに電力損失がほとんど発生しないことが明らかになったため、本年度は損失要因である金属体のみについて検討を行った。研究当初は、鉄骨のようにスリットや格子状の隙間がある物体越しでしか電力伝送できないと考えていたが、シミュレーションを進めていく中で最適な周波数と最適なコイル形状が実現すれば、隙間の全くない金属板越しにも電力伝送できる可能性が明らかになった。本研究期間の前半において開発した超低周波ワイヤレス給電のためのシミュレーターを使い、ステンレス板越しのワイヤレス給電を実現するための周波数とコイル形状を明らかにした。その結果、400Hz付近の低周波が最も高効率かつ大電力で電力伝送できることがわかった。また、伝送性能を保持したまま、コイル形状の最適化のみでコイルの重量を2.9kgから1.5kgまで軽量化できることもわかった。これらのシミュレーション結果に基づき実機を設計、製作し、検証実験を行ったところ、ほぼ設計通りの伝送効率と伝送電力を実現することに成功した。例えば、1mm厚のステンレス板であれば、300Wを越える電力を80%を越える効率で伝送できた。これらの性能は、過去の報告例と比較すると格段に高い。この性能は、研究当初の目標を十分に達成している。
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