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2022 年度 実施状況報告書

磁界結合型無線給電のための仮想的な機械的接続機構に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K14154
研究機関東京大学

研究代表者

成末 義哲  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (70804772)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード無線電力伝送 / 機械的接続機構 / 電磁力
研究実績の概要

電磁力を用いた仮想的な機械的接続機構の開発に着手した.2次元無線給電用コイルアレイに電磁力コイルアレイを組み込むことにより,受電器に対して電磁力を発生させることができる.この電磁力を用いることにより,受電器を組み込まれた機器を固定したり,移動させたりすることが可能であり,従来の2次元無線給電システムにはない革新的なインタフェースの研究開発を進めている.本機構コンセプトならびに初期的実装は国際会議APMC2022のSDCにて発表し,1st Prizeを獲得した.また,本機構の電磁力発生機構を高度化すべく,無線給電と電磁力発生の両者が共用可能なフェライトコアを選定し,その性能評価により共用可能性を示した.
本研究では受電器を人が手に持った状態で無線給電を行うことを想定しており,共振周波数補正機構ならびに人体防護・ECM対策機構が必須である.共振周波数補正機構としては,FETブリッジ型の周波数補正回路を開発した.本機構では既存のFETブリッジ型周波数補正回路をただ適用するのではなく,共振器間結合の入出力特性に着目することで送受電器間の位相同期が不要な周波数補正回路を開発した.人体防護・ECM対策機構としては,磁気双極子モーメントに基づく漏洩磁界相殺方式ならびに入力電圧制御に基づく高調波相殺方式を開発した.磁気双極子モーメントに基づく漏洩磁界相殺方式は,同心の共振器から漏洩する磁界強度分布の類似性に着目し,無線給電に寄与しない磁界を相殺するための方式である.また,入力電圧制御に基づく高調波相殺方式では,整流回路の影響で生じる高調波をモデル化し,その高調波を相殺するよう入力電圧を整形する技術である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

着実な研究成果が得られており,研究開発は順調に進展している.

今後の研究の推進方策

今後は電磁力を用いた仮想的な機械的接続機構の高度化に取り組む.また,受電器を人が手に持った状態で無線給電を行ううえで求められる技術の研究開発を継続して実施する.得られた要素技術については他技術への応用についても検討し,無線給電システムの高度化を推進する.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Communication-Less Receiver-Side Resonant Frequency Tuning for Magnetically Coupled Wireless Power Transfer Systems2023

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuura, D. Kobuchi, Y. Narusue, and H. Morikawa
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 23544 - 23556

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2023.3251987

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cancellation of Harmonics in the Magnetic Field Leakage From Inductive Power Transfer Systems2022

    • 著者名/発表者名
      D. Kobuchi, K. Matsuura, Y. Narusue, and H. Morikawa
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 72 ページ: 4442 - 4452

    • DOI

      10.1109/TVT.2022.3223762

    • 査読あり
  • [学会発表] キャパシタ充放電制御による共振型無線給電向け受電側FET ブリッジ型可変リアクタの検討2023

    • 著者名/発表者名
      松浦賢太郎, 成末義哲, 森川博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] MIMO無線電力伝送システムにおける位相復元を用いたZ行列推定手法の実験評価2023

    • 著者名/発表者名
      小渕大輔, 成末義哲, 森川博之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] MLAB-WPT2022

    • 著者名/発表者名
      A. Yamaguchi, Z. Lin, K. Matsuura (Supervisor: Y. Narusue)
    • 学会等名
      APMC Student and Young Engineer Design Competition WPT Track
    • 国際学会
  • [学会発表] Communication-Less Impedance Adjustment for Suppressing Magnetic Field Intensity of Inductive Power Transfer Systems2022

    • 著者名/発表者名
      K. Matsuura, Y. Narusue, and H. Morikawa
    • 学会等名
      IEEE Wireless Power Transfer Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Z-Parameter Estimation for Multiple-Input Multiple-Output Wireless Power Transfer Systems via Phase Retrieval Method2022

    • 著者名/発表者名
      D. Kobuchi, J. Ahn, Y. Narusue, and H. Morikawa
    • 学会等名
      IEEE Wireless Power Transfer Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] [招待講演]IoT/CPS基盤としての無線電力伝送技術の研究開発2022

    • 著者名/発表者名
      成末義哲
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線電力伝送研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] [依頼講演]IoT/CPS基盤としての無線電力伝送技術の研究開発と展望2022

    • 著者名/発表者名
      成末義哲
    • 学会等名
      電子情報通信学会スマート無線研究会
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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