コンクリ－ト構造物を利用した導波路型ワイヤレス給電技術の研究

利用混凝土结构的波导无线电能传输技术研究

• 批准号: 22K14264
• 负责人: 松川 沙弥果
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14264/
• 关键词: 電力伝送; コンクリ－ト; 伝送特性; 誘電体導波路; 電磁界解析; 電磁界計測; 無線電力伝送; アンテナ

コンクリ－ト構造物の無線電力伝送への適用可能性について調べるために、初期検討として単純な構造の線状アンテナ（ダイポールアンテナ）を送受信に用いて、数種類のコンクリートスラブにおける伝送特性を評価した。コンクリ－トスラブには、セメント、水、砕石、砂、混和剤から構成されるセメントコンクリートと、不飽和ポリエステル樹脂、砕石、砂、炭酸カルシウムを強固に固めたポリマーコンクリート、不飽和ポリエステル樹脂、砂、炭酸カルシウム、ガラス繊維で構成される3種類のポリマーモルタル（ポリマーモルタル、ガラス繊維を含まないポリマーモルタル、ＦＲＰで挟んだポリマーモルタル）を用いた。ダイポールアンテナをコンクリ－トスラブに対して平行に設置することでTE導波モードが1 GHzから6 GHzの周波数範囲で励起でき、マイクロ波のエネルギーがスラブ内に閉じ込められて伝搬することを明らかにした。さらに、ポリマーモルタル、ポリマーコンクリ－ト、セメントコンクリートの順で透過係数S21が大きく、伝送効率が良いことが分かった。ポリマーモルタルにおいては種類によらず同様の伝送特性を示し、空気中でアンテナを対向させた場合に比べて透過係数が約20 dB高い結果となった。また、時間領域解析により、コンクリ－トスラブ内を伝搬するマイクロ波はスラブに沿って広がりながら伝搬することを確認した。この広がりながら伝搬するマイクロ波を、アレイアンテナなどを用いることで集束させ、目的の方向に制御することで伝送効率の向上が期待でき、次年度以降これについて検討する。

为了研究混凝土结构对无线电力传输的适用性，我们使用简单的线性天线（偶极天线）进行传输和接收作为初步研究，并评估了几种类型的混凝土板的传输特性。混凝土板包括由水泥、水、碎石、砂和外加剂制成的水泥混凝土，由不饱和聚酯树脂、碎石、砂和碳酸钙制成的聚合物混凝土，不饱和聚酯树脂、砂、钙组成的聚合物砂浆三种类型使用碳酸盐和玻璃纤维（聚合物砂浆、不含玻璃纤维的聚合物砂浆、夹在FRP之间的聚合物砂浆）。通过安装平行于混凝土板的偶极天线，可以在 1 GHz 至 6 GHz 的频率范围内激发 TE 导模，并且已经表明微波能量被限制在板内并传播。此外，还发现传输系数S21按照聚合物砂浆、聚合物混凝土、水泥混凝土的顺序较大，表明传输效率良好。无论哪种类型，聚合物砂浆都表现出相似的传输特性，传输系数比天线面对面放置在空中时高约 20 dB。此外，时域分析证实，在混凝土板内传播的微波在沿板传播的同时传播。通过将这些传播的微波聚焦并使用阵列天线将其控制在所需的方向，我们希望提高传输效率，我们将从明年开始对此进行研究。

项目成果

コンクリ－ト平板を無線電力伝送に用いた場合の伝送特性評価

使用混凝土平板进行无线电力传输时的传输特性评估

• 发表时间: 2023
• 作者: Chai-Eu Guan,Takafumi Fujimoto;Shohei Iwasaki;松川沙弥果
• 通讯作者: 松川沙弥果