日本の研究者らは、室内のどこにいても電子機器に電力を供給できるワイヤレス充電手段を開発した。
Nature Electronicsに掲載されたこの研究は、この取り組みが電子機器メーカーによる小型充電キャビネットやワイヤレス充電室の構築につながる可能性を示唆している。
研究者らによると、この研究は規模を拡大して、ケーブルなしで機器に電力を供給するアンテザー工場の創出にもつながる可能性があるという。
もちろん、歯ブラシやスマートフォン用のワイヤレス充電器は存在しますが、受信側デバイスは充電器の近くに、特定の向きで置く必要があります。
研究者らが実験の準備をしている。写真提供：東京大学、笹谷ら
おそらく、これら（および難解な有線充電方法）は非常に不便であったため、東京大学の助教授である笹谷卓也氏とその同僚は、壁に組み込まれた導電性表面上の多方向の分散電流を使用するワイヤレス電力伝送システムに部屋を変える方法を開発した。
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「マルチモード準静的空洞共鳴」と呼ばれるこの方法は、スマートフォン、電球、扇風機などの電気機器に取り付けられた小型コイル受信機に効率的に結合できる3次元磁場パターンを生成する。研究者らがデモを行った機器である。
理想的には、コイル受信機は、最大の効率を得るために磁場に対して直角に向けられるべきですが、デバイスが移動しているときでも、部屋のどこでも 37 パーセントの効率を達成できます。
LEDデモ
研究者たちは、この技術を実証するために、アルミニウム板、フレーム、そして中央の銅柱を用いて部屋を造りました。この構造物には、磁極依存型と非依存型の2つの共鳴モードがあり、それぞれに固有の磁場パターンを示します。入力周波数を変化させることでこれらの磁極が活性化され、受信機の位置に応じて磁場パターンを変化させることで、送信機は部屋全体をカバーできると研究者たちは説明しています。
壁コンデンサ
壁に挿入された集中コンデンサ (上記参照) は、電界を閉じ込めて共振周波数を調整するのに役立ちます。
笹谷氏はThe Register紙の取材に対し、他の研究者らは同様の空洞構造を用いて3D磁場パターンを生成することで充電範囲を3次元空間まで拡張したが、そのようなシステムは単一の磁場パターンしか生成できないため、部屋全体をカバーできないと述べた。「私たちの論文では、2つの磁場パターンを生成する方法を示しています。これらのパターンは選択的に活性化され、互いのヌルゾーンをカバーすることで、部屋全体をカバーすることができます」と笹谷氏は述べた。
同氏によると、空白部分をカバーする複数の広範囲の3D磁場パターンを生成するための物理的構造を見つけることが研究の主な課題だったが、意図した周波数で動作するようにそれらを調整する技術の開発も困難であることが判明したという。
同氏によれば、このシステムを使えば、受信コイルを介して標準的なスマートフォンを標準的なUSB速度で充電できるという。
「十分な電力（USBでは通常5W）を供給できれば、充電速度を左右するボトルネックはスマートフォン側にあり、私たちのシステムは数十ワット以上を供給できる可能性がある」と笹谷氏は語った。
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受信機部分は、すでに多くのスマートフォンに組み込まれている市販のワイヤレス電力受信機に似ているため、それほど高価にはならないだろう、と彼は述べた。
しかし、電力を送るための部屋を改造したり建てたりする費用は「難しい問題だ」と彼は言った。
「標準的な建築技術を用いてこれらのシステムを構築する方法を模索する予定です。将来、優れた導電性塗料が開発されれば、壁に導体を塗ってシステムを構築できる可能性もあります」と笹谷氏はエル・レグ紙に語った。
ママ見てよ、プラグ無し
一方、研究者たちが、システムがデバイスに電力を供給している際に、室内の人がどれだけの電力を消費するかを調べたことは安心材料となる。その結果は、連邦通信委員会（FCC）と電気電子学会（IEIE）が定めたガイドラインの範囲内に十分収まっていることがわかった。®
