因東日本大地震的影響，日本的“電子信息通信學會2012年綜合大會”隔了一年才再次舉辦。在2010年的上屆大會上吸引了與會者目光的無線供電技術此次更是備受矚目。本屆大會的發(fā)表數(shù)量增加，甚至有人站著聽講。

上屆綜合大會上大多是旨在用于汽車的研究發(fā)表，而此次還出現(xiàn)了瞄準其他用途的動向。除了汽車和已經(jīng)開始實用化的智能手機外，從mW級的小電力到1萬kW以上大電力用途的應用已經(jīng)開始進入具體討論階段。

以mW級為例，日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）和京都大學等考慮在無線傳感器網(wǎng)絡中采用無線供電。京都大學試制出了采用微波無線供電的系統(tǒng)，用作ZigBee通信方式的無線傳感器驅動電源。超大電力方面也有發(fā)表顯示，宇宙光伏電站（solar power satellite/station：SPS）的綜合研究正在一點一滴地扎實推進。

考慮到對人體影響的線圈

此次，除了應用范圍得到擴大外，還大量發(fā)表了解決實用化課題的研究成果。比如，對人體影響的評測以及電力傳輸效率的提高。

尤其是對人體影響的評測，在實用化時是不可或缺的。此前基本沒有相關發(fā)表，而此次設想了實際利用場景的影響評測接連不斷。

圖1：用途不斷擴大

無線供電的應用范圍在不斷擴大。此前大多是面向智能手機和汽車的研究開發(fā)，而最近，從傳感器到宇宙光伏發(fā)電等多種用途的應用已經(jīng)進入具體討論階段。

例如，東京理科大學的研發(fā)小組發(fā)表了設想為人工心臟的電源無線供電的研究內容。該小組驗證了供受電線圈配置位置不同時的人體輻射變化（圖2）。比較了配置在胸大肌上和配置在前鋸肌上（靠近腋下）的情況。供電線圈和受電線圈間的距離為5mm。傳輸條件方面，輸出電力為20W，傳輸頻率為600kHz。

圖2：減小電流密度

設想用于人工心臟，探討了應該將線圈配置在人體的哪個位置。比較了配置在胸大肌上和前鋸肌上（靠近腋下）的情況后得知，配置在胸大肌上可以減小電流密度。，體素模型以信息通信研究機構（NICT）的模型為基礎。（圖由本刊根據(jù)東京理科大學副教授柴建次的數(shù)據(jù)制作）

驗證結果顯示，起刺激作用的指標——電流密度J（A/m2）在受電線圈周圍的皮膚和肌肉上稍高，為2～4A/m2，不過仍然在國際非電離輻射防護委員會（ICNIRP）的職業(yè)輻射標準值。比較供受電線圈的配置位置后證實，根據(jù)電流密度的分布來看，“考慮到對肺和肝臟等臟器的影響，還是配置在胸大肌上比較合適”（東京理科大學基礎工學部電子應用工學科副教授柴建次）。

電磁場對人體組織產(chǎn)生的主要影響包括：人體組織內產(chǎn)生的焦耳熱引起溫度上升的熱作用，以及感應電流引起肌肉和神經(jīng)興奮的刺激作用。熱作用的指標采用單位重量的吸收電力SAR（specific absorption rate（W/kg）），刺激作用的指標采用電流密度J（A/m2）和體內電場E（V/m）。

“人體碰到受電側周圍存在的非接地導體時的接觸電流也應該列入考慮范圍”。這是首都大學東京的教授多氣昌生領導的研發(fā)小組提出的。該小組在此次發(fā)表中表明，有時即使達到了ICNIRP指南的基本限制值，也達不到接觸電流的參考水平。

提高系統(tǒng)整體的效率

關于電力傳輸效率的提高，仍在繼續(xù)推進面向實用化的舉措。此次，松下和靜岡大學等針對線圈形狀方面的改進做了發(fā)表。松下證實，線圈卷繞方式不同，“磁共振式”無線供電的傳輸效率也不同（圖3）。作為近距離傳輸用途，從中心向外側緊密卷繞銅（Cu）線，從而增大了容量成分C的螺旋式線圈比較合適。

圖3：緊密卷繞線圈

松下證實，在不同的線圈卷繞方式下，電力傳輸效率各不相同。作為近距離傳輸用途，向線圈Ⅲ那樣從中心向外側緊密卷繞銅線增大了容量成分C的方式比較適合。（圖由本刊根據(jù)松下的發(fā)布資料制作）

此外，RyuTech公司代表董事粟井郁雄提出，“開發(fā)時應該考慮到系統(tǒng)整體”。他呼吁，電子信息通信學會上的眾多天線和通信技術人員與“其他行業(yè)”的電源電路技術人員必須展開合作。這是因為，要想提高系統(tǒng)整體的效率，不僅是線圈間的效率，還需要與前段的高頻電源和后段的整流電路等實現(xiàn)優(yōu)化。

-

?