kQ理論に基づく水中電界型ワイヤレス電力伝送の高効率化

基于kQ理论的高效水下电场式无线电力传输

• 批准号: 22KJ1628
• 负责人: 仲 泰正
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1628/
• 关键词: ワイヤレス給電; 非接触給電; 無線電力伝送; kQ理論; 水中技術; 水中無線技術

水中ドローンに対する水中ワイヤレス給電を通して、水中インフラの完全無人点検システムを実現する。ワイヤレス給電では電力を送受電するワイヤレス結合器が必要となる。ペイロードが小さく障害物との接触の可能性がある水中ドローンへの搭載を鑑みて、電界型結合器に注目した。しかし、本結合器には水中で電力伝送効率が低下するといった課題があった。これまでの研究により、電力伝送効率が結合係数（k）と水の品質係数（Q）に比例することが明らかとなっている。この理論に則り、当該年度はメッキ電極を用いた海水のQ値向上（研究A）と結合係数の周波数特性に着目したワイヤレス給電システムの総合効率の改善（研究B）に取り組んだ。海水は多くのイオンを含んでおり、その関係でQ値が著しく低下する。そこで電界型ワイヤレス結合器の電極にメッキ処理を施すことで、意図的に電気二重層を引き起こし、Q値向上を試みたが、期待されたQ値向上は得られなかった。そこで研究Bの成果を流用した。研究Bを進める中で、本申請者が提案した電界型ワイヤレス結合器の新たな等価回路を解析したところ、第三の効率因子（伝搬定数と電極長さの積）の存在が明らかとなった。この因子は結合器電極上の「給電／受電点の相対位置」によって変化し、ドローンの着底方向を制御することでハンドリングできる。この相対位置を同一もしくは反転に設定することで、海水と淡水中でそれぞれ効率が高まることを見出した。

The water in the water and the water in the water are completely unpopular. It is necessary to use a power connector to send and receive electricity. There is a possibility of contact with small obstacles and obstacles in the water, and there is a possibility of contact between them in the water. This combiner has a problem with low power transmission efficiency in the water.これまでの Research により, power transmission efficiency が combination coefficient (k) and water の quality coefficient (Q) に ratio することが明らかとなっている.このTheoretical principle, when the はメッキelectrode is used in that year, the いたseawater のQ value is upward (research A) and the combination coefficient のThe frequency characteristics are used to improve the combined efficiency of the power supply system (Study B). The sea water is full of water, and the sea water is full of water, and the water is low. The electrode of the そこでelectric boundary type ワイヤレス combiner is processed by the すことで, and the meaning of the に电気二Heavy layer を lead き rise こ し, Q value upward を try み た が, look forward to さ れ た Q value upward は get ら れ な か っ た. The result of research B has been widely used. Research on the new circuit of the electronic circuit type coupling system proposed by the applicant Analyze the existence of the third efficiency factor (the product of the fixed number and the electrode length).このfactorは"The relative position of the power supply/reception point" on the coupler electrode によって変Change the direction of the bottom and control the direction of the control. The position of the mutual relationship is the same as the reverse setting, and the efficiency is high in sea water and fresh water.

项目成果

回路トポロジとインダクタのQ値に着目した13.56MHz用の整合回路

13.56MHz 匹配电路，重点关注电路拓扑和电感 Q 值

• 发表时间: 2023
• 作者: Kohei Budo;Takaharu Takeshita;武道宏平，竹下隆晴;深谷 菜摘，吉川 優，吉井 達之，梅本 駿，都築成晃，藤野 公茂，林 剛介，村上 裕，築地 真也;伊東駿，筒井啓太，阿喰萌香，吉川優，深谷菜摘，築地真也;宮崎友輝，田原海，吉川優，深谷菜摘，吉井達之，舟根守，村田直哉，藤野公茂，林剛介，村上裕，築地真也;吉田 裕哉;吉田 裕哉;仲泰正
• 通讯作者: 仲泰正

水中電界結合型ワイヤレス電力伝送のための第三の効率因子を有するkQ理論の定式化

水下电场耦合无线电力传输中具有第三效率因子的 kQ 理论的公式化

• 发表时间: 2023
• 作者: Kohei Budo;Takaharu Takeshita;武道宏平，竹下隆晴;深谷 菜摘，吉川 優，吉井 達之，梅本 駿，都築成晃，藤野 公茂，林 剛介，村上 裕，築地 真也;伊東駿，筒井啓太，阿喰萌香，吉川優，深谷菜摘，築地真也;宮崎友輝，田原海，吉川優，深谷菜摘，吉井達之，舟根守，村田直哉，藤野公茂，林剛介，村上裕，築地真也;吉田 裕哉;吉田 裕哉;仲泰正;仲泰正
• 通讯作者: 仲泰正

Capacitive wireless power transfer independent of load impedance variation with transfer distance

电容式无线电力传输不受负载阻抗随传输距离变化的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Yasumasa Naka;Akihiko Ishiwata;Masaya Tamura
• 通讯作者: Masaya Tamura

水中電界結合型ワイヤレス電力伝送に向けたkQ理論の定式化

水下电场耦合无线电力传输的 kQ 理论的公式化

• 发表时间: 2022
• 作者: 仲泰正;田村昌也
• 通讯作者: 田村昌也