ワイヤレス電力伝送コイルの選び方
適切なワイヤレス電力伝送コイルを選ぶには、コイルの直径を選ぶだけでは不十分です。電気的、機械的、熱的、そして用途に応じた要件を総合的に考慮する必要があります。
1. 必要な電力を決定する
まず、必要な出力電力を決定します。低電力のIoTセンサーと高電力の産業機器では、全く異なるコイル設計が必要になります。
2. 動作周波数を指定する
動作周波数は、インピーダンス、損失、共振、およびシステムの性能に影響を与えます。コイルは、選択したドライバ回路とレシーバ回路に合わせて設計する必要があります。
3. 適切なインダクタンスを選択する
最も重要なパラメータの一つはインダクタンスです。必要なインダクタンスは、回路設計、動作周波数、共振コンデンサによって異なります。
4. コイルサイズを評価する
コイルの設置スペース（直径、厚さ、高さなど）を決定してください。電気的に優れた性能を発揮するコイルでも、最終製品に適合しない場合があります。
5. 移動距離を評価する
送信コイルと受信コイル間の必要なエアギャップを計算します。一般的に、距離が長くなるほど、エネルギー伝送効率は低下します。
6. 位置合わせ許容範囲を評価する
送信機と受信機の正確な位置合わせを保証できない場合は、横方向または角度方向のずれに対する許容度が高い設計を検討してください。
7. 温度評価
動作温度と最大負荷時の温度上昇を測定してください。過熱は部品の効率と寿命を低下させます。
8. 周囲の材料を評価する
金属部品、バッテリー、プリント基板などの近傍の導電性物質は、システムの磁気結合および性能に影響を与える可能性があります。
9. 遮蔽評価
磁場分布の管理や近隣の電子部品の保護のために、磁気シールドが必要となる場合がある。
10. システム全体を検証する
最後に、コイルを送信機、受信機、ドライバ、整流器、および最終製品の筐体と合わせて検証してください。コイルの性能は、ワイヤレス電力システム全体から切り離して評価できるとは限りません。
カスタム設計を依頼する前に、メーカーに電力、周波数、寸法、エアギャップ、動作温度、およびアプリケーションデータを提供するのが最善の方法です。
無線電力伝送コイルの設計で避けるべきミス
一般的な設計上のミスが原因で、効率の低下、過熱、または不安定なワイヤレス電力伝送が発生する可能性がある。
コイルのサイズだけで選ばないでください
コイルのサイズが正しければ、インダクタンス、抵抗、またはQ値が間違っている可能性がある。
動作周波数を忘れないでください
ドライバーとコイルは、適切な動作周波数に調整する必要があります。
全体の磁気環境を考慮してください。
磁気結合は、金属製の筐体、バッテリー、プリント基板の配線などによって影響を受ける可能性があります。
理想的な条件下でのみテストしないでください
実際の製品は、位置ずれやずれが生じる可能性があります。そのため、実際の取り付け条件下でコイルをテストすることが非常に重要です。
初期の熱に関する考察
このコイルは良好な電力伝送性能を示す可能性があるが、動作中に過度の発熱を起こす可能性がある。
検証なしにコイルの特性を変更しないでください。コイルの直径、巻数、形状を変更すると、電気的特性が大きく変化する可能性があります。
最終製品を検証する
ワイヤレス給電システムの試験は、コイルの実験室測定時だけでなく、実際の筐体内でも実施する必要がある。
