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スマートフォンや電気自動車を充電する際、
従来は電源コードをつないで
給電する方式が一般的でしたが、
コードを使わないワイヤレス充電が
普及し始めています。
この記事では、
ワイヤレス充電（非接触充電）の原理
について簡単にまとめました。
ワイヤレス充電の種類は？
ワイヤレス（非接触）充電には大きく分けて
以下の４つの方式があります。
①電磁誘導方式
②磁界共鳴方式
③電波受信方式
④電界結合方式
ワイヤレスと言っても何らかの方法で
送電側と受電側をつながなければ、
給電はできません。
その方法がケーブルではないだけなのです。
では、それぞれの詳細を見ていきましょう！
ワイヤレス充電の原理は？
①電磁誘導方式
昨今iphone,Galaxyといった
スマートフォンの多くで利用されている
充電方式の代表になります。
電磁誘導方式では
コイル（針金などを螺旋状に巻いたもの）
に電流を流すと発生する「磁束」で
送電側と受電側をつなげます。
さらにコイルに磁束を発生させる
と電流が流れる仕組みがあります。
高校の理科で習いましたね。
この原理を利用して送電するのが
電磁誘導方式です。
つまり、
送電側ではコイルに電流を流し
それによって発生する磁束が影響する範囲に
受電側のコイルを置いておきます。
そうすると
受電側のコイルに電流が発生し
非接触で充電できるのです。
②磁界共鳴方式
磁界共鳴方式は基本的には
電磁誘導方式を同じ原理を使っています。
電磁誘導方式では
送電・受電のコイル間の距離が
離れれば離れるほど
伝送効率が極端に落ちます。
というのは、コイルの位置が離れると
受電側のコイルに伝わらない
無駄な磁束ができてしまうからです。
それを克服するために
送電側と受電側の回路にコンデンサを挿入して
LC共振回路を作ります。
- L：コイルの性能
- C：コンデンサの性能
を指します。
詳しくは電磁気学を学習してください。
送電側と受電側の共振周波数が
一致することで、
電磁誘導方式に比べ
高い伝送効率が得られます。
③電波受信方式
電流を空気中に放電するには
高い電圧が必要で、
また行先も安定しません。
ですが、電磁波なら別です。
電磁波とは電界と磁界が
影響して伝わる波のことで
テレビの電波や赤外線、紫外線
X線などが例として挙げられます。
電磁波のうち周波数が
3THz以下のものをを電波と言います。
電波は送受信が比較的容易です。
ですから
送電側では電流を電磁波に変換して
電磁波を送る。
受電側では電波を受け取り
それを電流に変換して使用する。
これが、
電波受信方式の原理です。
④電界結合方式
電界結合方式はその名の通り、
電界を利用して給電します。
電界とは簡単に言うと
電圧が働いている空間のことです。
電界中の電子は決まった方向に動きます。
平板状の電極が近接すると
電位差により電界が発生します。
これと、静電誘導を利用します。
静電誘導とは、
帯電した導体と帯電していない
導体を近づけたときに、
帯電していない導体が
電荷を帯びる現象です。
送電側で帯電している電極を用意し、
充電される側に近づけると
受電側の電極が帯電します。
これを利用したのが
「電界結合方式」です。
◇「電界結合方式」評価動画
ワイヤレス充電の注意点とは？
ワイヤレス充電を利用するには
気をつけなければいけない注意点
があります。
①磁気を使用したものを付近に置かない
先に紹介したワイヤレス充電方法は
磁気、磁場を利用する方法が主のため
よくある携帯ケースと一緒に所持できる
- 交通機関ICカード
- クレジットカード
といった電子チップを含むものは
破損の危険があるので注意が必要です。
②スマホ等のカバーの厚さ
ワイヤレス充電といっても
充電効率は目に見えない磁束、電波が
機器に伝わる必要があります。
必要な量の磁束、電波が
機器に供給できかつ疎外しないような
カバーの厚みを考慮しましょう。
利用するには便利である分
上記で上げた点に気配りをすれば
便利なワイヤレス充電は
今後次々に
普及していくことになるでしょう。
この記事を書いた人
- 年間300冊以上の本を読む読女です。映画、ゲームも大好きなので、気になったことを皆さんと共有したいと思います。
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