無線給電は電気自動車の充電などへの応用が期待されている。しかし、漏洩磁界が周囲と干渉するため、大電力を送信するには重い磁性材料を用いたシールドが必要である。本研究では、ハルバッハ配列に着想を得た、フェライトを使用せずに片側に強い磁界を発生するコイル構造を提案し、数値最適化に基づいた設計手法を確立した。そして、シミュレーションと実験により、漏洩磁界を増加させることなく、従来のコイルと比較して50倍以上の電力を送信できることを明らかにした。

Wireless power transfer has the potential to seamlessly power electronic systems, such as electric vehicles and industrial robots. However, the leakage magnetic field is a critical bottleneck that limits the transferable power level. This work proposes a ferrite-less coil design that generates an asymmetric magnetic field pattern focused on one side of the resonator, effectively reducing the leakage magnetic field. The key to enabling the asymmetric field pattern is a coil winding strategy inspired by the Halbach array, which is then tailored for wireless power using an evolutionary strategy algorithm. Numerical analyses, simulations, and experiments indicate that our approach can efficiently deliver over 50 times more power without increasing magnetic field exposure.

Yuichi Honjo,Cedric Jean Vincent Caremel, Yoshihiro Kawahara, Takuya Sasatani

Contact: honjo@akg.t.u-tokyo.ac.jp