エネルギー伝送と効率
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/12/08 00:53 UTC 版)
「磁界調相結合」の記事における「エネルギー伝送と効率」の解説
マリン・ソーリャチッチらが発明したWiTricityの磁気共鳴は一次側の共振コイルと二次側の共振コイルとが対になっていることを特徴とする。一次側共振器は駆動コイル電流を増加させ、結果として一次コイル周辺に発生する磁束を増加させる。これにより一次コイルを高電圧で駆動するのと同等の効果が得られる。 図に示す型の装置の場合の動作原理を以下に説明する。ある量の振動エネルギー（パルスまたはパルス列）を容量性負荷を持つ一次コイルに入力すると一次コイルは「リンギング」を起こし、振動磁界を発生させる。エネルギーはインダクタ内の磁界とキャパシタ内の電界との間を共振周波数で行き来する。この振動は、主に抵抗損と放射損により、利得帯域幅（Q値）の逆数に比例する損失速度 Γによって決まる速度で減衰する。しかし、二次コイルが十分な磁界を受けているのならば、一次コイルの共振周期のうちに失なわれるエネルギーよりも大きな量のエネルギーを吸収できるため、エネルギーの大部分が伝送できる。 Q値が非常に高い（実証実験では空芯コイルでおよそ1000）ため、磁界が距離によって急速に減衰し、磁界のうちごく小さい部分しか相手コイルと結合していなくとも高効率が実現できる。よって、一次コイルと二次コイルの距離がコイル径の数倍であっても問題がない。 効率性能指数は次のように書けることが示される。 U = k Q 1 Q 2 {\displaystyle U=k{\sqrt {Q_{1}Q_{2}}}} Q1 と Q2 はそれぞれ送電側と受電側のコイルのQ値であり、k は前述の結合係数である。 また、達成可能な最大効率は以下のように書ける。 η o p t = U 2 ( 1 + 1 + U 2 ) 2 {\displaystyle \eta _{\mathrm {opt} }={\frac {U^{2}}{(1+{\sqrt {1+U^{2}}})^{2}}}}
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