無線電力伝送技術の短距離送電応用に関する研究

本研究は移動体への無線エネルギー伝送の基礎研究を行うことを目的とする。本研究では短距離送電システムの応用として、1つは電気自動車への送電、1つはガス管中を移動するロボットへのエネルギー伝送を提案し、システムの検討及び研究を行ったものである。両システムは送電距離が短く(数十cmから数十m)、移動する送電目標への送電という点で共通している。送電距離が近いためにマイクロ波電力密度分布が複雑な分布をし、アレイ化したマイクロ波受電素子レクテナの1部分だけに大電力が入射する可能性がある。そこで本研究では大電力を受電可能なレクテナの開発を行った。大電力受電可能なレクテナとして、本研究では電力分配器をレクテナと組み合わせることとした。電力分配器はウィルキンソン型の電力分配器を使用し、マイクロストリップラインを用いて構成する。通常ウィルキンソン型の分配器は出力間のアイソレーション良くするために分配後の出力ライン間に吸収抵抗を挿入する。しかし、レクテナでは出力間のアイソレーションを良くする必要がないため、吸収抵抗は取り付けないこととした。自作したウィルキンソン型の電力分配器は、2分配、4分配、8分配を開発し、それぞれを単体で入力電力IWの時73%(2Wで72%)のレクテナと組み合わせて製作した。その性能は、2分配、4分配、8分配でそれぞれl.8Wの時74.3%(4Wで72%)、3Wの時76.4%(8Wで73%)、6.7Wの時68.6%(15Wで66%)となり、これまでの5倍以上のマイクロ波電力を受電整流可能なレクテナを製作することができたといえる。誤差は±2ポイント程度は見込まれる。アンテナ及び入力フィルターも開発しており、今後はこのレクテナを用いた短距離送電システムを組み上げ、実際に電気自動車の実証実験を行う必要がある。

本研究は移動体への無線エネルギー伝送の基礎研究を行うことを目的とする。本研究では短距離送電システムの応用として、1つは電気自動車への送電、1つはガス管中を移動するロボットへのエネルギー伝送を提案し、システムの検討及び研究を行ったものである。両システムは送電距離が短く(数十cmから数十m)、移動する送電目標への送電という点で共通している。送電距離が近いためにマイクロ波電力密度分布が複雑な分布をし、アレイ化したマイクロ波受電素子レクテナの1部分だけに大電力が入射する可能性がある。そこで本研究では大電力を受電可能なレクテナの開発を行った。大電力受電可能なレクテナとして、本研究では電力分配器をレクテナと組み合わせることとした。電力分配器はウィルキンソン型の電力分配器を使用し、マイクロストリップラインを用いて構成する。通常ウィルキンソン型の分配器は出力間のアイソレーション良くするために分配後の出力ライン間に吸収抵抗を挿入する。しかし、レクテナでは出力間のアイソレーションを良くする必要がないため、吸収抵抗は取り付けないこととした。自作したウィルキンソン型の電力分配器は、2分配、4分配、8分配を開発し、それぞれを単体で入力電力IWの時73%(2Wで72%)のレクテナと組み合わせて製作した。その性能は、2分配、4分配、8分配でそれぞれl.8Wの時74.3%(4Wで72%)、3Wの時76.4%(8Wで73%)、6.7Wの時68.6%(15Wで66%)となり、これまでの5倍以上のマイクロ波電力を受電整流可能なレクテナを製作することができたといえる。誤差は±2ポイント程度は見込まれる。アンテナ及び入力フィルターも開発しており、今後はこのレクテナを用いた短距離送電システムを組み上げ、実際に電気自動車の実証実験を行う必要がある。