無線電力伝送距離を最大300％まで向上――メタサーフェスを新たに開発九州大学

九州大学大学院システム情報科学研究院のRamesh Pokharel（ポカレルラメシュ）教授らは2023年10月26日、新たなメタサーフェスを開発し、無線電力伝送（WPT）システムの送信器と受信器の間の磁場を制御することで、無線電力伝送距離およびミスアラインメント問題を解決したと発表した。タブレットやスマートフォンなどのデバイスを机に置くだけで充電できる技術の開発が期待される。

スマートフォンや医療機器などの小型デバイスの普及に伴って、充電の方法が有線から無線へと移行している。このようなシステムでは無線電力伝送が不可欠だが、WPTシステムは近距離でしか効果的に電力を伝送できない傾向があり、長距離への電力伝送が難しいという問題がある。また、受信機と送信機の位置のずれにより、電力伝送ができなくなる問題があった。

そこで研究グループは、人工誘電体であるメタサーフェスを新たに開発し、小型化されたWPTシステムに導入することで、もとの伝送効率を維持しながら、伝送距離を最大300％まで伸ばした。メタサーフェスは、送信器と受信器間の磁場を特異な光学特性で効果的に制御し、遠距離へ電力伝送できる。

メタサーフェスを導入する前の40mmの伝送距離での伝送効率は8％だったが、メタサーフェスの応用によって78％まで向上させた。新たな技術の応用により、受信機と送信機の位置ずれに起因するミスアラインメント問題も大幅に改善されている。

今回の研究の成果により、受信器の位置に依存しない無線電力伝送システムを開発できるようになり、どこでもいつでも無線で電力伝送が可能になることが期待される。

無線電力伝送距離を最大300％まで向上――メタサーフェスを新たに開発　九州大学