ワイヤレス給電（WPT）システムは、機器の充電や給電方法に革命をもたらす可能性があるため、近年大きな注目を集めている。WPTシステムは、磁界を利用して送信機と受信機の間でワイヤレスに電力を転送することにより、ワイヤーや充電器などの物理的な接続を不要にする。軟磁性材料（SMM）は、送信コイルから発生する磁界を受信コイルに導き、閉じ込める役割を果たすため、WPTシステムの効率と性能において重要な役割を果たす。この記事では、ワイヤレス電力伝送システムにおける軟磁性材料の重要性、特性、種類、用途について説明する。
ワイヤレス電力伝送システムにおける軟磁性材料の重要性
軟磁性材料は、損失を最小限に抑え、送信コイルと受信コイル間の磁気結合を最大化することで、効率的な電力伝送を可能にするため、WPTシステムには不可欠なコンポーネントです。WPTシステムにおけるSMMの主な機能は、送信コイルから発生する磁界を受信コイルに導き、閉じ込めることであり、送信電力の大部分が目的のデバイスで受信されるようにすることである。
WPTシステムでは、電力伝送の効率は送受信コイル間の磁気結合の程度に正比例する。SMM は、磁界を所望の経路内に閉じ込め、周囲の材料への漏れや損失を低減することで、高いレベルの磁気結合を達成するのに役立ちます。さらに、低損失のSMMは、熱という形で電力散逸を最小限に抑えることができ、これは高いシステム効率とデバイスの安全性を維持するために極めて重要です。
軟磁性材料の特性
WPT システムにおける軟磁性材料の性能は、その磁気特性と電気特性によって決定される。WPT用途におけるSMMの挙動に影響を与える重要な特性には、以下のようなものがある：
1.透磁率：透磁率とは、材料が磁界の形成をサポートする能力のことである。透磁率の高い材料はより強い磁場をサポートすることができ、WPTシステムにおいてより優れた磁気結合とより効率的な電力伝送をもたらす。
2.磁気損失正接：損失正接（tanδ）は、ヒステリシスと渦電流による材料の損失の尺度である。損失正接の値が低いほど損失が少なく、WPT用途では効率が高いことを示す。
3.飽和磁化：飽和磁化（Ms）とは、材料がその磁気特性が飽和するまでに支えることのできる最大磁場強度のことである。Ms値が高いほどSMMはより強い磁場をサポートすることができ、これは高出力レベルで動作するWPTシステムにとって有益である。
4.電気抵抗率：電気抵抗率（ρ）は、電流の流れに対する材料の抵抗の尺度である。WPTシステムでは、SMMの渦電流損失を最小限に抑えるため、抵抗率が高いことが望ましい。
軟磁性材料の種類
WPTシステムに使用される軟磁性材料にはいくつかの種類があり、それぞれが特定の用途に適したユニークな特性を持っています。WPTシステムに使用される一般的なSMMには、以下のようなものがある：
1.フェライト：フェライトは、高い透磁率と低い損失正接値を示すセラミック材料であり、低損失と高い磁気結合を必要とする用途に適している。フェライトは、強力な磁場をサポートする能力があり、比較的安価であるため、誘導型WPTシステムに広く使用されている。
2.アモルファス金属：アモルファス金属（金属ガラス）は、無秩序な原子構造を持つ合金である。アモルファス金属は、高い透磁率、低い損失正接値、優れた高周波性能を示し、高周波で動作する高効率WPTシステムに適している。しかし、フェライトや他のSMMに比べて高価になる傾向がある。
3.ソフトマグネット