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2022 年度 実績報告書

無線電力伝送用超指向性アンテナに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K04615
研究機関山形大学

研究代表者

齊藤 敦  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (70313567)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード超伝導バルク / ディスク共振器アンテナ / 電波暗室 / 伝送効率
研究実績の概要

本研究は次世代無線電力伝送に関する基盤研究であり、特にマイクロ波放射型無線電力伝送方式の送信デバイスのために有効な知見を得ることを目的として研究を実施した。本研究では、周波数:2~6 GHz、入力電力: 100 W 以上、伝送距離: 1 m 以上、受信電力: 5 W 以上(伝送効率: 5 % 以上)を具体的な数値目標とした。初年度(令和2年度)は、超伝導バルクディスク共振器型アンテナを提案し、1次設計と1次試作を実施した結果、共振周波数 5.0 GHz、伝送距離 0 m、入力電力 50.1 mW、受信電力 6.18 mW、伝送効率 14.9%を達成した。令和3年度は、電波暗室の整備を行い、最大入力電力100W、最大伝送距離 1 m の無線電力伝送実験が可能なシステムを構築した。送信用1素子超伝導バルクアンテナと市販のホーンアンテナを用いて、電力伝送効率の距離依存性に関する実験を行った結果、共振周波数 5.0 GHz、伝送距離 0.4 m、入力電力 6.1 W、受信電力 90 mW を得ることができ、伝送効率 1.485% を達成した。さらに、マイクロ波帯整流回路をプリント基板上のマイクロストリップ線路回路を用いて設計・作製し、10 cm 離れて受信したマイクロ波電力を整流することで、定格電圧 6V 用LEDを数秒間点灯させることに成功した。最終年度(令和4年度)は、円偏波型超伝導バルク共振器アンテナを設計・試作し、安定した電力受信が可能であることを明らかにできた。これらの成果は、学術雑誌2編(うち1件の査読付き)、国際会議にて2件のポスター発表、1件の口頭発表、国内学会において4件の口頭発表をすることができた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Design and fabrication of microwave transmitting antenna using HTS thick disk for wireless power transfer2022

    • 著者名/発表者名
      A Saito, F Shimada, T Sato, K Kiyooka, M Shibata, S Ono, M Takeda, Y Narita, K Nakajima
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2323 ページ: 012031

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2323/1/012031

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Research on wireless power transmission using 24 GHz patch antennas2023

    • 著者名/発表者名
      X. Wang, K. Koibuchi, H. Koyama, T. Sato, K. Kiyooka, H. Akimoto, A. Saito
    • 学会等名
      The 11th East Asia Symposium on Superconductor Electronics (EASSE 2023) in Okayama, Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] 超伝導バルク共振器アンテナにおける誘電体基板の厚さによる共振周波数の調整2022

    • 著者名/発表者名
      清岡和史、佐藤豪大、秋元大輝、柴田將史、成田克、大音隆男、齊藤敦
    • 学会等名
      第77回応用物理学会東北支部学術講演会、 2a-B5-3

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公開日: 2023-12-25  

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