置くだけで充電できる便利な「ワイヤレス充電」

ケーブルなしで充電する

私たちの身の回りには、スマートフォンやイヤホン、電動アシスト自転車など、充電して使う機器がたくさんあります。これらの多くはケーブルを使って充電しますが、最近では、専用のスタンドなどに置くだけで充電できるスマートフォンや電動歯ブラシなどの機器も増えてきました。ケーブルを使わずに、どうして充電ができるのでしょうか？

電気と磁気の力で電力を送る

この技術は「無線電力伝送（WPT）システム」と呼ばれ、磁界を利用するタイプのものは電磁誘導の原理を利用しています。充電器の送信側と受信側の両方にはコイルがあり、送信側のコイルに時間的に変化する電流を流すと、時間的に変化する磁場が発生します。この磁場を受信側のコイルが受け取ると、受信側の回路に電流が流れるのです。これは、コイルの中に棒磁石を出し入れすると電流が流れる「ファラデーの法則」と同じ原理です。
このシステムについては、さまざまな工夫がなされています。例えば、送受信の両コイルの電気的な振動が一致する「磁気共鳴」現象を利用すると、送信側と受信側の間隔が少し離れても充電が可能になります。さらに、受信側のコイルを2つにし、それを送電側の2つのコイルが挟むように配置すると、位置ずれに強くなります。
WPTはとても便利な技術です。将来的には部屋の中の特定の場所にビームのように電力を送る充電方法や、飛行中のドローン同士が空中充電し合うことも可能になるかもしれません。

安全性と研究の発展

WPT技術の開発では、利便性の向上と同時に、安全性および電気・磁気的な環境の両立性の確保も重要な研究課題です。充電時に発生する磁場の強さは、国際的なガイドラインと日本の電波法令に基づいて厳格に管理されており、人体や他の電子機器への影響が最小限になるよう設計されています。また、より効率的で安全な充電方式の開発と、その安全性の評価方法の確立が世界中で取り組まれています。この技術の進歩により、将来はより快適で持続可能な社会の実現に貢献できるでしょう。

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先生情報 / 大学情報

東京都立大学システムデザイン学部電子情報システム工学科教授鈴木敬久先生

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電磁気学、電磁環境学、大規模数値解析

先生が目指すSDGs

メッセージ

高校生のあなたには、ぜひ物理や数学にしっかり取り組んでほしいです。特に情報系の分野をめざすなら、プログラミングなどのソフトウエアや、スマートフォンのようなハードウエアにも興味を持つことが大切です。例えば、スマートフォンは電波を使って情報をやり取りしますが、これには電磁気学の知識が欠かせません。ちょっと難しいかもしれませんが、こうした技術に興味を持って学んでもらえれば、将来すばらしい技術者になれるはずです。

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東京都立大学は「大都市における人間社会の理想像の追求」を使命とし、東京都が設置している公立の総合大学です。人文社会学部、法学部、経済経営学部、理学部、都市環境学部、システムデザイン学部、健康福祉学部の7学部23学科で広範な学問領域を網羅。学部、領域を越え自由に学ぶカリキュラムやインターンシップなどの特色あるプログラムや、各分野の高度な専門教育が、充実した環境の中で受けられます。