WiTricity
ワイトリシティ (WiTricity) は、2006年11月にマサチューセッツ工科大学 (MIT)のマリン・ソーリャチッチ(Marin Soljačić)が発表した磁界共振技術によるワイヤレス給電技術[1]に基づいて研究メンバーがスピンアウトして設立したベンチャー企業であり、トヨタ自動車、IHI、新電元工業[2]他多くの企業に技術をライセンス提供している[3][4]。
概要
WiTricityの磁界共振技術は、2006年にMITにおいて2mの送電実験が実現され、サイエンス誌に掲載されたことをきっかけに多くの報道にセンセーショナルに取り上げられたことから、MITの磁界共振技術が大ギャップワイヤレス電力伝送の成功として大きな話題となった。開発者であるマリン・ソーリャチッチはこの技術を無線 (wireless) と電気 (electricity) を合わせた造語である「WiTricity」と名付けた[7][1]。数十cmから数m離れた距離で、数十W～数百Wの電力を比較的高い伝送効率を保ちながら、しかも理論的には人体に安全に伝送できるとされる[1]。磁界共振は「電磁界共鳴方式」や「共振結合方式」とも呼ばれている。
WiTricityの特許技術
WiTricityの磁界共振技術は、非放射型のエネルギー転送には一次側の第一共鳴場エバネッセントテールと二次側の第二共鳴場エバネセントテールの結合が介在するという理論を特徴としている[8][9][10]。一次側と二次側に構成された二組のコイルとコンデンサによる共振器同士が共鳴（共振）してエバネッセントテールの結合の介在により電力伝送が行われるという理論であり、この磁界共振はWiTricityの提唱する結合モード理論（英: Coupled Mode Theory）に基づいているものである。しかしながらこの理論は難解なため、WiTricityのWEBサイトでは音叉の共鳴（英: Tuning fork）に例えられて説明されており、多くの日本語サイトもそれを引用して音叉の共鳴に例えて説明しようとしている。
引用の特許明細書1[8]、特許明細書2[9]によれば、第１共振構造の共鳴場エバネセント・テールと第２共振構造の共鳴場エバネセント・テール（簡単に言えば一次側共振器の磁界と二次側共振器の磁界）が特許請求項のエレメント（構成要件）となっており、特許解釈の一般論のオールエレメントルール[11]に基づけば、一次側の第一共鳴場と二次側の第二共鳴場との介在が欠くことがでない必須なものとなる。つまりいずれかのエレメントが欠如すれば当該特許には該当（侵害）しない。
WiTricityの当該特許出願以前に一次側の第一共鳴場を欠く、すなわち二次側の共振構造のみで電力伝送を成立させる特許出願が多くあり、またWiTricityの特許出願以前、具体的には最も早くは1993年から実用化が始まっている[12]。これらの実例はWiTricityの特許技術範囲ではないのは明らかである。
また一次側の共振構造と二次側の共振構造という構成を有する磁界共振は、1989年にエイト電子より出願[13]されているために、少なくともこの技術範囲はWiTricityの磁界共振技術の特許技術範囲からは外れる。
1994年にも磁界共振がふたたび開発されており、村田製作所の開発者が『磁界共鳴技術』を発表していたが当時は普及に至らなかった[14][15][16]。
1990年代に実用化が始まった第一共鳴場のない磁界共振[12]の原理に基づいて改良された超電導リニアの誘導集電においては既に500km/hの走行中給電が実用化の域に達しており、2017年にはさらに多くの第一共鳴場のない磁界共振[17]が実用化され始めている。これらの実用化例はいずれも第一共鳴場は必要としていないために、WiTricityの磁界共振技術の特許技術範囲からは外れる。
2016年12月にWiTricityはTMN (Tunable Matching Network)を発表し、日産自動車と共同で送電効率の向上と、異なるコイルシステム間の相互運用性の確保の向上という大きな成果を上げた[18]が、一方で第一共鳴場の構成が必ずしも必要でないことが明らかとなり、[19]。
近況
WiTricityは開発資金として2017年現在までに6800万ドルを調達したが、電気自動車のワイヤレス給電において Qualcommによって開発されたHaloが標準となりつつあるという競争に直面した同社は、従業員数を80人から55人に減らし、テキサス州オースティンのオフィスを閉鎖した[20]。
用途
脚注
- ↑ 1.0 1.1 1.2 “ワイヤレス電源家電から電源コードが消える”. 日経BP (2009年5月21日). . 2016閲覧.
- ↑ 新電元が急騰、米ワイトリシティ社と電動車両における非接触電力伝送技術でライセンス契約締結
- ↑ “トヨタ自動車、電気自動車の無線充電に取り組む”. . 2016閲覧.
- ↑ “広がる非接触充電、三菱自動車が開発始める”. . 2016閲覧.
- ↑ Er. Manish Kumar; Dr. Umesh Kumar (13 December 2016). “WIRELESS POWER TRANSMISSION : A REVIEW”. Global Journal of Engineering Science and Researches. pp. 120
- ↑ Pragati S. Chawardol; Deepali R. Badre; Mithul S. There (December 2014). “Wireless Power Transmission”. International Journal of Engineering Sciences & Research Technology. pp. 150
- ↑ “ワイヤレス充電で世界最先端を走るWiTricity、その実像に迫る”. . 2016閲覧.
- ↑ 8.0 8.1 【発明の名称】無線エネルギー伝達装置特表2012-502602
【要約】 無線エネルギー伝達用の装置を開示し、この装置は、第２共振構造との間でエネルギーを無放射で、第２共振構造の特徴的サイズより大きい距離越しに伝達するように構成された第１共振構造を含む。この無放射のエネルギー伝達には、第１共振構造の共鳴場エバネセント・テールと第２共振構造の共鳴場エバネセント・テールとの結合が介在する。 - ↑ 9.0 9.1 【発明の名称】無線非放射型エネルギー転送特表2009-501510
【要約】 電磁エネルギー転送装置には、外部電源からエネルギーを受け取る第１の共振器構造が含まれる。第１の共振器構造は第１のＱ因子を有する。第２の共振器構造は、第１の共振器構造から遠位に位置し、有用な動作電力を外部負荷に供給する。第２の共振器構造は第２のＱ因子を有する。２つの共振器間の距離は、各共振器の特徴的なサイズよりも大きくすることができる。第１の共振器構造と第２の共振器構造との間の非放射型エネルギー転送は、それらの共振場エバネッセント・テールの結合を通して成立する。 - ↑ Ajey Kumar; Gayathri. H. R; Bette Gowda. R; Yashwanth. B (2014年5月). “WiTricity:Wireless Power Transfer By Non-radiative Method”. International Journal of Engineering Trends and Technology (Thanjavour Seventh Sense Research Group) 11 (6): 291. ISSN 2231-5381.
b) Resonance Coupling: The idea of such mid-range induction was given by Marin Soljacic for efficient wireless transfer. The reason behind it is that, if two such resonant objects are brought in mid-range proximity, their near fields (consisting of so-called 'evanescent waves') and can allow the energy to transfer from one object to the other within times much shorter than all loss times, which were designed to be long, and thus with the maximum possible energy-transfer efficiency. Electromagnetic resonance induction works on the principle of a primary coil generating a predominantly magnetic field and a secondary coil being within that field so a current is induced within its coils, when both of these are made to resonate at same frequency they become much efficient. Fig. 3. Resonant Magnetic Coupled system. - ↑ 特許請求の範囲の把握 ～ 構成要件 ～
請求項に係る発明は、請求項の記載をばらばらに分解して、構成要件として把握されます。 侵害・非侵害などは、原則として、イ号物件（侵害が疑われている製品）などに、この構成要件がすべて含まれているか否かで判断されます（オール・エレメント・ルール）。 - ↑ 12.0 12.1 非接触給電搬送システムの技術 DAIFUKU
- ↑ 電磁誘導による電力供給 特願平1-235399
- ↑ 『直流共鳴』方式とは
- ↑ 新たな物理現象を応用! 直流共鳴方式ワイヤレス電力伝送システムの開発について
- ↑ Peterson, Gary. "MIT WiTricity Not So Original After All." Feed Line 9: 1-3.
- ↑ 新エネルギー新聞【展示会レポート】テクノ・フロンティア2017
「2nd-resonance」技術では、コイルの軸が十数cmずれても、効率が急落することなく、90%程度を維持していた。
ポイントは、共振回路を二次側にのみ搭載すること。一次側二次側双方に搭載すれば、距離には強いがコイルの軸がずれると極端に効率低下するという。 - ↑ “日産自動車が無線充電でタッグ、効率最大94％”. スマートジャパン. (2017年2月17日) . 2017-6-8閲覧.
- ↑ “WiTricity Enables Interoperable Electric Vehicle Wireless Charging With TMN™ Technology” (プレスリリース), WiTricity Corporation, (2016年12月5日) . 2017-6-8閲覧.
- ↑ WiTricity takes a turn toward electric-car charging
参考文献
- Gozalvez, Javier (2007). “WiTricity-the wireless power transfer [Mobile radio]”. IEEE Vehicular Technology Magazine 2 (2): 38-44. doi:10.1109/MVT.2007.913285.
- 松木 英敏 『ワイヤレス給電技術がわかる本』 オーム社、2011年7月。ISBN 9784274210501。
- 篠原 真毅 『電界磁界結合型ワイヤレス給電技術 -電磁誘導・共鳴送電の理論と応用- (設計技術シリーズ)』 科学情報出版、2014年12月。ISBN 9784904774281。
- 篠原 真毅 『ワイヤレス給電技術 ~電磁誘導・共鳴送電からマイクロ波送電まで』 科学情報出版、2013年。ISBN 9784904774021。
- 山内 幸長、山本 宣春「ワイヤレス給電電源の試作と実験」、『トランジスタ技術』、CQ出版、2011年1月。
- 「ワイヤレス給電の技術と実際」、『グリーン・エレクトロニクス』第6号、CQ出版、2011年9月、 ISBN 9784789848367。
- 「1m先を狙え!共鳴式ワイヤレス電力伝送の実験」、『グリーン・エレクトロニクス』第17号、CQ出版、2014年12月、 ISBN 9784789848473。
- 「キットで体験！ CとLと非接触パワー伝送の実験」、『グリーン・エレクトロニクス』第19号、CQ出版、2017年4月、 ISBN 9784789848503。
関連項目
- 電磁誘導
- 宇宙太陽光発電
- Qi (ワイヤレス給電) - 2008年に策定されたワイヤレス給電の国際標準規格
- オンライン電気自動車
外部リンク
- 公式ウェブサイト （英語）