" 研究内容の紹介 -信州大学 水野・卜研究室-

非接触給電グループ

     ↓体内ロボットの受電コイルと受電回路  ↓非接触給電システムの構成
      ↑体内ロボットの送電コイル   ↑非接触給電実験の様子


  • 非接触給電グループの紹介

     非接触給電は機械的な接点をもたずに非接触で電力を送電する技術であり,家電,電気自動車や自動搬送車等の移動体への実用化が期待されています。非接触給電の高効率化に向けた検討および体内ロボットへの非接触給電の適用を目指して研究を行っています。

  • 非接触給電グループ 研究内容

    (1) 非接触給電の高効率化技術の検討 [スーパークラスタプログラム]

        非接触給電は,送受電コイル間の電磁誘導現象を利用して,機械的な接点をもたずに電力を伝送する技術です。非接触給電は離れた個所への給電を行うことができるために,非常に高い安全性および利便性があります。一方で,送受電コイル間の伝送距離の増加および送受コイルの位置ずれが生ずることにより,伝送効率が著しく低下する問題があります。非接触給電において,高効率で伝送するためにはコイルのQ値の向上が必要です。
      Q値向上のために銅線(以下,COW)の周囲に磁性薄膜をめっきした磁性めっき線(以下,MPW)を提案しています。MPWは導線に生ずる近接効果に起因する抵抗低減に有用です。
      近接効果とは,隣接する銅線から生じた磁束が銅線内部に作用することで渦電流が生ずることであり,その渦電流により損失が生じてしまいます。MPWでは,磁束が磁性めっき層に作用することで,磁束が銅線に作用せずに損失が抑制できます。
      図1 非接触給電の構成例
      図2 銅線に生ずる近接効果
      投稿論文:
      [1]Yinggang Bu, Wenhua Wang, Takahiro Kasai, Tsutomu Mizuno :「Improvements in the Transmission Efficiency in an Electric Vehicles Wireless Power Transfer System Using Litz Magnetoplated Wire 」, Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 2016.
      [2]笠井貴裕,王 文華,卜 穎剛,水野 勉: 「磁性めっき線を用いた高効率非接触給電システム」, 電磁力関連のダイナミクスシンポジウム, pp. 84-89, 2016.

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    (2) 体内ロボットシステムの検討 [A-Step]

         現在,内服が可能であるサイズのカプセル内視鏡が開発・実用化されています。しかし小形のカプセル内に収納可能なバッテリーの体積には限界があるために,バッテリーの大容量化が困難です。また,体内での移動は人体の蠕動運動に依存するために病変部の見逃しや狭窄部でのカプセル滞留が懸念されています。そこで、カプセル内視鏡に誘導機能や非接触給電機構や医療行為機能をもつ体内ロボットとして発展させることが期待されています。
      体内ロボットに対する非接触給電では、コイルから生ずる電界や磁界が人体に直接作用するために、人体に作用する電磁界強度を国際非電離放射線防護委員会(ICNIRP)が定めるガイドラインを満たす必要があります。本研究では、ICNIRPのガイドラインを満たしながら体内ロボットに電力を供給するための、非接触給電の構成を検討しています。
       また,体内ロボットに対する誘導機構は外部磁界を用いた誘導方式を検討しており,カプセルを振動させることによる腸との摩擦の低減を提案しています。
      図1 体内ロボットシステムの開発コンセプト
      図2 腸内モデル撮影映像
      (左:カプセル様子,右:カプセル映像)
      投稿論文:
      [1]「非接触給電機構および自走機構を有する消化管用体内ロボットの検討」中山徳人,水間淳一郎,卜穎剛,水野勉,第28回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム,2016
      [2]「筒形磁界コイルを用いたカプセル内視鏡の磁気誘導の検討」中山徳人,依田知徳,卜穎剛,水野勉,マグネティックス研究会勉,2016

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