ワイヤレス充電システムの給電量と効率の負荷抵抗依存性

ワイヤレス充電回路の設計には、高速な回路シミュレーションが有効です。ただし、コイル部のインダクタンス等を推定する必要があり、その部分には電磁界シミュレーションを利用することが効果的です。

EMCoS Studio では回路・電磁界の両方の計算手法を使い分けることができるため、充電回路の設計に最適です。

等価回路シミュレーションによって、負荷抵抗を10Ω、100Ω、1kΩと変えたときの給電量と効率を推定した例を示します。85kHzと、それを挟む周波数2点の計3点で、伝送効率が極大となることがわかります。

負荷抵抗が10Ω または 100Ωの場合、受電電力は85kHz以外の共振点において極大となります。これに対して負荷抵抗が1kΩの場合は、受電電力が85kHzで最大となり、また伝送効率のピークも大きくシフトすることがわかります。

コイル周辺の磁界分布のモードを確認したり、人体防護の観点から周辺に漏洩する電磁界強度を評価したりする場合は、3次元の電磁界シミュレーションが有効です。下図はコイル周辺の磁界分布を表示した図です。

EMCoS Studio のモーメント法ソルバーは、空間にメッシュを切る必要がないため、このように広い空間を計算する場合でも計算時間が増加しないため、非常に効率的な計算を行うことが可能です。