「ワイヤレス電力伝送」の版間の差分

'''非接触電力伝送'''（ひせっしょくでんりょくでんそう、{{Lang-en-short|Contactlesscontactless power transmission}}、{{Lang-en-short|Wirelesswireless energy transfer}}）は、[[コードレス電話]]、[[電気シェーバー]]、[[電動歯ブラシ]]などに使用されており、金属接点やコネクタなどを介さずに電力を伝送すること、およびその技術である。ワイヤレス給電や非接触電力伝達、ワイヤレス電力伝送などとも呼ばれる。[[二次電池]]を内蔵した機器に電力を送る場合、[[非接触充電]]（[[:en:Inductive charging|Inductiveinductive charging]]）などと呼ばれる。

構想は20世紀初頭に[[ニコラ・テスラ]]が考案した。'''世界システム'''と呼ばれる電力を送る構想があったが、電離層の反射を利用するというものであり、今で言うならば[[シューマン共振|シューマン共鳴]]を利用しようとしたものであると考えられるがその理論は不完全であった。その後、いろいろな研究が進められ、現在では放射エネルギー(（[[マイクロ波]])）を利用した発電衛星の研究が行なわれている。

2010年7月にはWireless Power Consortium (WPC) によって国際標準規格『[[Qi (ワイヤレス給電)|Qi]]』が策定された。5W以下のモバイル端末向けの規格ではあるが国際規格の策定により2011年以降の普及が見込まれており<ref name='E Times-20110211'>{{Cite web|url=http://eetimes.jp/ee/articles/1102/11/news010.html|title=「Qi」規格に集うワイヤレス給電、5W以下のモバイルから普及へ|date=2011-02-11|author=EE Times Japan |accessdate=2011年7月5日 -07-05}}</ref>、今後ノートパソコン等を対象とした最大120Wまでの規格策定も行われる<ref name='E Times-20110211' />。

電磁誘導方式は、原理としては電磁誘導そのものであり、磁束を媒体として受信側コイルに送電する。このとき[[結合係数]]kが小さいと効率が低下する。kは[[相互インダクタンス]]に依存し、これが距離に依存するため、結局は距離によって依存する[[パラメータ]]となっていて、離れたコイル間では相互インダクタンスが小さくなり、コイルのほとんどが[[漏れインダクタンス]]になってしまうため、この漏れインダクタンスが無効電流を増やして銅損を増加させ、効率を低下させる。そのため、小さなコイルを用いた場合は非接触といえないくらいほど近い距離での送電しかできず、主に携帯電話の充電をはじめとして、従来から行われている[[Suica]]や[[iD (クレジット決済サービス)|iD]]などに用いられる[[FeliCa]]や調理器として用いられる[[誘導加熱|IH]]などの近距離送電の用途に用いられるのがせいぜいであった。

電磁界共鳴技術については[[2006年]][[11月]]に[[マサチューセッツ工科大学]] (MIT) が実用化の可能性を発表した<ref name="nikkeibp">[http://business.nikkeibp.co.jp/article/manage/20090518/194976/ ワイヤレス電源] 日経BP、2009年5月21日付</ref>。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）して結合されることから、「磁界共振方式」や「共振結合方式」とも呼ばれる。開発者であるマリン・ソーリャチッチ([[:en:Marin Soljačić|Marin Soljačić]])はこの技術を[[無線]] (wireless) と[[電気]] (electricity) を合わせた造語である「[[:en:WiTricity|WiTricity]]」と名付けた<ref name="nikkeibp" />。この結合は電磁界結合と呼ばれることがあるが、正確には[[電界]]と[[磁界]]は別物であり、電界結合と磁界結合は別々の考えである。しかも、電界と磁界が共存する場合は互いに悪影響を及ぼすケースもあるためこの呼称は不合理である。さらに、「電磁界共鳴」という表現もあいまいである。

電磁界共鳴の原理は遠く離れた[[音叉]]が同じ共振周波数によって[[共鳴]]する性質を利用したものとされており、コイルとコンデンサで共振する二つの共振器の間には[[共鳴場]][[エバネッセント場|エバネッセント]]・テールの結合というものが存在し、この共鳴場の結合を通じて電力をやりとりすると、結合係数kが0.1あるいはそれ以下という相当な疎結合の状態であっても高効率で送電できるため、電磁誘導よりも長い距離を伝送できるとして注目されている。これは、コイルとコンデンサによって構成される共振回路の[[Q値]]を高めることにより実現される。Q値は高ければ高いほどよいとされるが、Q値を高め過ぎると高い周波数精度が必要になり、伝送系の設計が困難になる。伝送系の理論効率はkとQとの積kQ積に依存すると言われている。電磁界共鳴方式では二組の共振コイルとは別に電力供給用のコイルと電力取り出し用のコイルをそれぞれの共振器に近づけて配置することが一般的である。

MITのマリン・ソーリャチッチは当初この共鳴場エバネッセント・テールの結合を伝送路と仮定していたために理論最大効率は50%であると考えていた。そしてこの理論のもとに2m先の電球を25%の効率で点灯し電力伝送に成功したと発表した。ところがその後、この理論の誤りに気づいて理論が修正され、理論最大効率がkQ積に依存するという新たな理論のもとでギャップ1mで約90%、2mで約45%程度の効率を実現した。MITの方式は送受信デバイスの位置ずれに敏感であり、複数のデバイスに対しての送電が不可能である反面、高効率かつ大ギャップでの無線電力伝送が実現できることが評価され、[[IEEE]]により「世界を変える7つの技術」に選定され、<ref>[http://prw.kyodonews.jp/open/release.do?r=200903111643]</ref>、またその完成後の市場規模は[[発光ダイオード#青色発光ダイオード|青色発光ダイオード]]を大きく超えると言われている。なお効率を犠牲にすることにより、送受信デバイスの位置ずれの許容度を高めたり、複数のデバイスに同時に電力を供給することは可能である。また、送電にレーザー光を用いる方法<ref>[http://www.jaros.or.jp/space%20utilization%20view/h15_chapter1.pdf レーザー送電]</ref>や、太陽電池と組み合わせたデバイスも開発中である。

電磁誘導方式では給電システムを考える際、受信デバイスを検出する必要があるため、大きなコイルを一つ使うよりも小さなコイルを複数用いた装置が実用化されている。<ref>[http://www.ntech.t.u-tokyo.ac.jp/Research/Research_wireless/documents/wireless_handout_jp.pdf]</ref>。

ワイヤレス給電は、小電力分野については当初、特に防水性が求められる為に端子の露出が好まれない電動歯ブラシや電動シェーバーといった分野で採用されて来たが、その他の分野でも非接触型ICカードや<ref>[http://www.atmarkit.co.jp/frfid/special/5minic/03.html 岡田大助・＠IT編集部『5分で絶対に分かる非接触ICカード』＠IT, 2006年5月18日（2011年4月20日閲覧）。]</ref>や、コードレス電話<ref>[http://techon.nikkeibp.co.jp/article/HONSHI/20070319/129114/ ついに電源もワイヤレス 日経エレクトロニクス2007年3月26日号]</ref>などで、少なくとも2006年 - 2007年ごろには広く使われる様になっている。

[[1984年]][[4月]]、株式会社ビー・アンド・プラス（旧：日本バルーフ株式会社）は電磁誘導（共振回路方式）を用いて、非接触給電および、信号伝送を同時に行うことを可能にしたセンサーの開発に成功し、製品化した。<ref>[http://special.nikkeibp.co.jp/ts/article/aa0i/112270/ いよいよ本格化ワイヤレス給電- Tech-On SPECIAL]</ref>。

[[2006年]][[12月4日]]、[[東京大学]][[大学院]][[工学系研究科]]東京大学[[国際・産学共同研究センター]]合同記者発表会にて、東京大学大学院工学系研究科[[助教授]]の[[染谷隆夫]]と東京大学国際・産学共同研究センター教授の[[桜井貴康]]を中心とした研究チームが[[トランジスタ]]などを組み合わせたシート型のワイヤレス電力伝送システムの実現に成功した<ref>{{PDFlink|[http://www.ntech.t.u-tokyo.ac.jp/Research/Research_wireless/documents/wireless_handout_jp.pdf 世界初、ワイヤレス電力伝送シート] [[Portable Document Format|PDF]]}}</ref>。

[[2008年]]2月6日、[[国土交通省]]は路面等に埋め込んだ給電装置から電磁誘導により、非接触で車両側のバッテリーに急速に大量充電し駆動力の一部とするハイブリッドバスを、羽田空港のターミナル間の無料連絡バスとして実際に運行する事を発表した<ref>[http://www.mlit.go.jp/kisha/kisha08/09/090206_3_.html 羽田空港で非接触給電ハイブリッドバスが運行します] [[国土交通省]] [[2008年]]（平成20年）2月6日</ref>。

[[セイコーエプソン]]と[[村田製作所]]は、携帯機器を非接触で給電する「携帯型充電器」を試作、2008年[[11月19日]] - [[11月21日|21日]]に[[横浜国際平和会議場|パシフィコ横浜]]で開催された「Embedded Technology 2008」で出展した<ref>[http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20081125/161805/?ST=device 【ET2008】セイコーエプソンと村田製作所、非接触で給電する「携帯型充電器」を試作] [[日経エレクトロニクス]] 2008/11/25</ref>。

[[2008年]]8月21日、[[インテル]]は2006年に発表されたMITの[[物理学者]]の理論を元に、電磁場共鳴技術によるワイヤレス共振エネルギー・リンク (''Wireless Resonant Energy Link：WRELLink: WREL'') の研究を行っており<ref>[http://www.intel.co.jp/jp/intel/pr/press2008/080822.htm インテル プレスルーム] 2008年8月22日付</ref>、[[サンフランシスコ]]で開催された2008年Intelデペロッパー・フォーラムで研究成果を発表、ワイヤレスで60[[ワット]]の電力を発生させることに成功した<ref>[http://gigazine.net/index.php?/news/comments/20080823_intel_wireless_power_system/ インテルが電源コード不要の「ワイヤレス電力」を開発、実演ムービーを公開] - [[GIGAZINE]], 2008年08月23日 15時52分00秒</ref>。インテル[[最高技術責任者]] (CTO) の[[ジャスティン・ラトナー]]がこの講演時に実際に発生させた60ワットの電力で電球を点灯させているムービーも公開されている<ref>{{YouTube|T5kbYjlplKA|Intel CTO: No more power cords}}</ref>。

[[2010年]]、[[昭和飛行機工業]]は充電スポットに停止するだけで[[EV]]に充電できるワイヤレス給電技術をEVバスで実用化に成功した。これは電磁誘導方式を用いており、[[循環]]線で1周約5km余りとなるこのバスの走行に必要な電力は、充電スポットに計7分停止するだけでまかなえてしまう。<ref>http://rikunabi-next.yahoo.co.jp/tech/docs/ct_s03600.jsp?p=001677</ref>。

韓国では、[[オンライン電気自動車]]（Online (Online Electric Vehicle、OLEV）, OLEV) の開発により、非接触電力伝送を利用したバスが実用化されている。

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