マイクロ波帯電子管を用いる大電力無線電力伝送システム

マイクロ波無線電力伝送の送電部と受電部の整流回路などを研究し、大電力無線電力伝送システムを完成した。5.6メール伝送距離における最高送電効率（収集効率×受電整流効率）が15.1%までに至っている。マイクロ波送電電力は724Wの場合に受電部直流電力109Wが得られた。送電部の5.8GHzマグネトロンフェーズドアレーは送電方向を制御でき、マイクロ波の変換効率が64%までに向上し、最大電力は1870Wまでに出力可能である。半導体フェーズドアレーに比べて、より低コストかつ高効率的なシステムが完成された。共同開発で受電部に関わる高効率整流回路が研究により、5Wの入力電力のもとで整流回路の効率は世界最高レベルの91%までに完成した。一方、大電力マイクロ波が必要な課題であるマグネトロンの合成出力の研究により、合成効率は95.7%までに実現できた。無線電力伝送システムを完成した上で、電力と情報を同時に伝送できる進化版無線電力伝送システムも研究していた。完成したマグネトロンフェーズドアレーの無線電力と情報伝送システムにおいて、マイクロ波電力はメインローブで送電され、マイクロ波情報はサイドローブで弱い電力でアンテナの全面放射方向に送信された。送電部の最大マイクロ波電力は1637Wであり、これは現在最強電力の電力と情報伝送システムとなる。この研究成果は国際学会AWPT2020に掲載され、学生賞を受賞した。本研究によって、無線電力伝送技術はIoTセンサーなどの低電力デバイスのみならず、携帯電話、ドローン、電気自動車などの高電力デバイスへのワイヤレス充電にも適用できる。また、本システムを通して、大規模無線電力伝送システムが必要な技術の有効性を検証できる。さらに、マグネトロンの素子数を増えつつシステムの拡大は可能となる。これは将来の宇宙太陽光発電所の超大規模送電システムの構築と深く繋がる。

マイクロ波無線電力伝送の送電部と受電部の整流回路などを研究し、大電力無線電力伝送システムを完成した。5.6メール伝送距離における最高送電効率（収集効率×受電整流効率）が15.1%までに至っている。マイクロ波送電電力は724Wの場合に受電部直流電力109Wが得られた。送電部の5.8GHzマグネトロンフェーズドアレーは送電方向を制御でき、マイクロ波の変換効率が64%までに向上し、最大電力は1870Wまでに出力可能である。半導体フェーズドアレーに比べて、より低コストかつ高効率的なシステムが完成された。共同開発で受電部に関わる高効率整流回路が研究により、5Wの入力電力のもとで整流回路の効率は世界最高レベルの91%までに完成した。一方、大電力マイクロ波が必要な課題であるマグネトロンの合成出力の研究により、合成効率は95.7%までに実現できた。無線電力伝送システムを完成した上で、電力と情報を同時に伝送できる進化版無線電力伝送システムも研究していた。完成したマグネトロンフェーズドアレーの無線電力と情報伝送システムにおいて、マイクロ波電力はメインローブで送電され、マイクロ波情報はサイドローブで弱い電力でアンテナの全面放射方向に送信された。送電部の最大マイクロ波電力は1637Wであり、これは現在最強電力の電力と情報伝送システムとなる。この研究成果は国際学会AWPT2020に掲載され、学生賞を受賞した。本研究によって、無線電力伝送技術はIoTセンサーなどの低電力デバイスのみならず、携帯電話、ドローン、電気自動車などの高電力デバイスへのワイヤレス充電にも適用できる。また、本システムを通して、大規模無線電力伝送システムが必要な技術の有効性を検証できる。さらに、マグネトロンの素子数を増えつつシステムの拡大は可能となる。これは将来の宇宙太陽光発電所の超大規模送電システムの構築と深く繋がる。