配線もバッテリー交換も必要のない、ワイヤレス社会へ

ワイヤレスによる電力の伝送

ワイヤレスによる電力供給は少しずつ普及が進んでおり、今後さまざまな分野での応用が期待されます。例えば水中ドローンは、橋やダムなどの点検用途から、養殖業での作業や海洋資源の探索などの用途に適していますが、長時間稼働できません。現状のシステムでは、水中から引き上げて充電するということを繰り返さなければならず、ワイヤレス電力伝送の適用が待たれています。

淡水ではどうやって送る？

水中でワイヤレスに電力を伝送する原理は、高周波の電流を流した際に発生する「磁界」や電圧を加えた際に発生する「電界」を利用して電気を送るものです。現在主流となっているのは磁界を利用する方法ですが、充電器とドローンにそれぞれ直径の大きなコイルを内蔵しなければならず、またコイルから漏れ出る磁界がドローン内の精密機器に与える悪影響も防ぐ必要があります。一方、電界は電極間に集中するため、精密機器への影響が少なく、薄い電極だけなので軽量化が図れます。ただ、淡水は高周波に対して絶縁体のように振る舞います。そこで、電界に対する淡水の高周波特性を調査した結果、送電に適した周波数が見出され、90％以上という高い効率の伝送が実現できました。

海水中ではどうやって送る？

海水は淡水と異なり、イオンを多く含んでいるので、高周波では導体として振る舞います。そのため、海水中だと高周波による電流が流れ、拡散してしまうという問題がありました。しかし、高周波電流の通路を作り出すというアイデアが成功し、90％以上という高い効率の伝送が実現できました。近いうちに、水中ドローンが河川やダム湖、海中に常駐して点検活動から養殖現場の管理までさまざまな作業を行う日がくるでしょう。
このように、ワイヤレス電力伝送の研究は日々進歩しており、将来的には多くの配線をなくすことが可能になるでしょう。誤配線や断線をなくせるほか、積載量の軽減で燃費を向上でき、素材を節約できるなど、省エネルギー化、効率化に寄与できると考えられます。

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先生情報 / 大学情報

豊橋技術科学大学工学部電気・電子情報工学系教授田村昌也先生

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電磁波工学、電磁気学、電気・電子工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

私は、「人の役に立つような仕事がしたい」「こんなものが世の中にあったらいいな」といった思いから、研究を続けてきました。「世の中にあったらいいな」と思うものをあなた自身が作るとしたら、それはなぜ、まだ世の中にないのでしょうか。
問題があるなら、今まで勉強してきたことの中にそれを解決する糸口はないのかということを考えてみましょう。自分のやりたいこととは、「自分が欲しい」とか「親に楽をさせてあげたい」とか「困っている人の力になりたい」とか、日常で感じることの中にもきっかけがあると思います。

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本学は、平成28年10月に創立40周年を迎えた工学系単科大学で、世界に開かれたトップクラスの工学系大学をめざしています。社会産業構造の変化、グローバル化時代に対応した人材育成の要求に対応するため、「基幹産業を支える先端的技術分野」と「持続的発展社会のための先導的技術分野」の2つの柱（5課程）で成り立っています。卒業生・修了生は「実践的・指導的技術者」として日本を代表する企業で活躍しています。