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Research on Virtual Mechanical Connection for Magnetically Coupled Wireless Power Transfer

磁耦合无线电力传输虚拟机械连接研究

基本信息

批准号：
21K14154
负责人：
成末義哲
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14154/
关键词：
無線電力伝送機械的接続機構電磁力

项目摘要

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．

The electromagnetic force is used in the development of mechanical connection mechanism. The electromagnetic force is used in the 2-dimensional wireless power supply. The electromagnetic force is applied to the receiver, the machine is fixed, the movement is possible, and the research and development of the two-dimensional wireless power supply system is progressing. Our organization has won the 1st Prize in the SDC of the International Conference APMC2022. In addition, the electromagnetic force generating mechanism of this mechanism is highly optimized, and the possibility of sharing radio power and electromagnetic force generation is selected, and the performance evaluation is indicated. In this study, we want to determine whether wireless power can be provided when an electrical appliance is held in a person's hand, and whether a resonance cycle correction mechanism is necessary for human body protection and ECM policy mechanisms. The resonance cycle number correction mechanism and FET cycle number correction loop are opened. This mechanism is applicable to the existing FET type cycle number correction circuit, and the input and output characteristics of the resonator combination are affected by the phase synchronization between the transmitter and the receiver. Human body protection ECM control mechanism is developed in the form of magnetic dipole, basic leakage magnetic field, and basic voltage control. The magnetic field intensity distribution of the concentric resonator is similar to that of the magnetic field intensity distribution of the magnetic field. The input voltage control is based on the high-frequency wave killing method, and the rectifier circuit has the effect of generating high-frequency waves, and high-frequency waves kill each other.