磁界共振結合型無線給電ハウスの実現と最適共振器構成手法の確立

磁场谐振耦合无线供电房的实现及谐振器优化配置方法的建立

• 批准号: 14J07147
• 负责人: 成末 義哲
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J07147/
• 关键词: 無線電力伝送; 磁界共振結合; 電力効率; 出力電圧安定化; Q値; プリント基板; 誘電体損失; リアクタンス補償; 可変リアクタ; D級インバータ; スイッチングレギュレータ; 最大効率点追従; 位置推定; マルチホップ; 電力ルーティング; 位置検出; 負荷最適化

平成28年度には以下に示す計4つの研究成果が得られた。それぞれについて概要を述べる。（１）平成26年度および平成27年度には、スイッチングレギュレータを用いた伝送電力安定化と電力効率最大化に関して、整流回路やスイッチングレギュレータの損失を考慮した設計手法の定式化を行った。平成28年度には、得られた条件式を基に無線電力伝送システムを実装し、そのシステムにて得られた実験結果を踏まえて論文をまとめ、Cambridge Journal of Wireless Power Transferの2017年3月号で発表した。（２）既存の共振器構造よりもQ値の高い“電気長を拡大した共振器構造”を考案した。電流方向の逆転を防ぎつつ巻数を増加させることでQ値を向上させている。シミュレーションによって評価したところ、既存のOpen-Helical型の共振器と比較して、伝送距離および伝送効率の向上が確認できた。得られた成果はIEEE ICCEM 2017にて国際会議論文として発表した。（３）プリント基板を用いて共振器を実装した場合、その基材による誘電体損失は避けられない。本研究では、リアクタンス補償用のコンデンサをコイルパターンの途中に多数配置することによって、基材における誘電体損失が低減されることを発見した。得られた成果はIEEE WPTC 2017に国際会議論文として投稿し、受理されている。（４）平成26年度からの3カ年で得られた成果を基に室内給電システムのプロトタイプを実装し、“Indoor Wireless Power Transfer”と題して国際コンテストであるTECO Green Tech Contest 2017に出場し、Bronze Medalist Awardを受賞した。

In 2008, the following four research results were obtained. A summary of the results is given below. (1) In 2006 and 2007, the power supply system was optimized to stabilize the power supply and maximize the power efficiency. The design method of rectifier circuit was optimized to consider the loss of rectifier circuit. In 2017, Cambridge Journal of Wireless Power Transfer published a report on the implementation of Wireless Power transmission systems. (2) The existing resonator structure has a high Q value, and the "electric length is large and the resonator structure is large" is considered. The current direction is opposite to the Q value and the number of loops is increased. For the first time in history, the resonator of the existing Open-Helical type was evaluated and compared, and the transmission distance and transmission efficiency were confirmed. The results of IEEE ICCEM 2017 are presented in the paper. (3) When the resonator is installed on the substrate, the dielectric loss is avoided. This study shows that the dielectric loss of the substrate is reduced in most configurations during the process of compensation. The results were submitted and accepted for IEEE WPTC 2017 International Conference. (4) In 2017, TECO Green Tech Contest won the Bronze Medalist Award for its achievements in indoor power transfer and Indoor Wireless Power Transfer.

项目成果

Maximizing the efficiency of wireless power transfer with a receiver-side switching voltage regulator

• DOI: 10.1017/wpt.2016.14
• 发表时间: 2017-03
• 期刊: Water Practice & Technology
• 影响因子: 1.6
• 作者: Yoshiaki Narusue;Y. Kawahara;T. Asami

DC-Based Impedance Tuning Method Using Magnetic Saturation for Wireless Power Transfer

使用磁饱和进行无线功率传输的基于直流的阻抗调谐方法

• 发表时间: 2017
• 作者: T. Sasatani;Y. Narusue;Y. Kawahara;and T. Asami
• 通讯作者: and T. Asami

銀ナノインクを用いた非接触読み取り可能なパッシブ型静電容量式圧力センサと着圧測定への応用

银纳米墨水非接触可读无源电容压力传感器及其在磨损压力测量中的应用

• 发表时间: 2016
• 作者: Eri Miyawaki;Llewellyn Brown;et arii.;橋爪崇弘，笹谷拓也，成末義哲，川原圭博，浅見徹
• 通讯作者: 橋爪崇弘，笹谷拓也，成末義哲，川原圭博，浅見徹

無線給電型土壌水分センサ実現のためのフェージング対策手法

实现无线供电式土壤湿度传感器的衰落对策方法

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Sasatani;Y. Narusue;Y. Kawahara;and T. Asami;成末義哲，川原圭博，浅見徹;橋詰新，成末義哲，川原圭博，浅見徹;仲又暁洋，成末義哲，川原圭博，浅見徹;笹谷拓也，成末義哲，川原圭博，浅見徹;小林亮介，成末義哲，繁田亮，川原圭博，浅見徹
• 通讯作者: 小林亮介，成末義哲，繁田亮，川原圭博，浅見徹

A Rapid Antenna Prototyping Method by Evolutionary Computation and Inkjet Printing

利用进化计算和喷墨打印的快速天线原型制作方法

• 发表时间: 2015
• 作者: X. Shi;Y. Narusue;Y. Kawahara;and T. Asami
• 通讯作者: and T. Asami