JP2016188798A - 電磁界模擬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界に関する各種の規制に定められた規制内容にしたがって電磁界模擬装置の動作条件を設定する作業を簡便に行うことができるようにする。
【解決手段】交流信号を発生する信号発生部１１と、この信号発生部１１の出力信号を増幅する増幅部１２と、この増幅部１２の出力信号を電磁波として空間に放射する放射部１４と、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界に関する各種の規制ごとに定められた規制内容、および信号発生部１１および増幅部１２の動作条件が相互に対応づけられて格納された情報格納部１６と、ユーザの入力操作に応じて、規制内容を特定する情報が入力される入力部１７と、この入力部１７に入力された情報、および情報格納部１６に格納された情報に基づいて、信号発生部１１および増幅部１２を制御する制御部１５と、を備えたものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置に関するものである。

近年、携帯型情報端末や家電機器に充電用の電力をワイヤレス電力伝送により供給する中電力（数百Ｗ）のワイヤレス電力伝送システム(以下、適宜に「ＷＰＴシステム」と呼称する)が普及しつつあり、また、電気自動車に充電用の電力を供給する大電力（数ｋＷ）のＷＰＴシステムも、今後の実用化に向けて開発が進められており、このようなＷＰＴシステムにより、利用者が充電を行う際の利便性を格段に向上させることができる。

近時、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界が電子機器に及ぼす影響を評価することが必要とされている。このとき、ＷＰＴシステムには様々な構成のものがあるため、ＷＰＴシステムの実機が設置された実環境で影響評価を行うことは、期間およびコストの面で現実的ではない。そこで、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置が求められる。

このような電磁界模擬装置に関連する技術として、従来、制御部によって高周波信号の周波数、振幅、位相、および波形を変化させることで、任意の電磁界分布を発生させ、任意の空間放射特性を実現する技術が知られている。この技術では、波長に比べて充分に微小なサイズの複数の電磁界放射部を配置し、制御部の動的な制御に応じて各電磁界放射部が放射する電磁界の重ね合わせの結果として、任意形状の電磁界分布を有する電磁界を発生させることができるとされている。

特開２０１４−２２８３２号公報

さて、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界に関する法規や自主規制などの各種の規制では、電磁界レベル（磁界強度および電界強度など）に関する規制値（電磁界レベルの上限値）が、その規制値が適用される条件、すなわち、ＷＰＴシステムの種別（方式）、ＷＰＴシステムで利用される周波数などの条件ごとに規定されており、規制に基づいて評価対象機器への干渉影響評価を行う際には、各種の規制ごとに定められた規制内容にしたがって電磁界模擬装置の動作条件をユーザが設定する必要がある。

このとき、ユーザは、各種の規制ごとに定められた規制内容を調べて、電磁界模擬装置の動作条件を設定する。ところが、ＷＰＴシステムには様々な方式があり、また、ＷＰＴシステムで利用される周波数も多様であり、このようなＷＰＴシステムの方式や周波数に応じて規制値が逐一定められており、規制内容が極めて複雑である。このため、規制内容にしたがって電磁界模擬装置の動作条件を設定する作業が大変面倒で作業性が悪く、また、動作条件の設定作業で間違いも起こしやすいため、電磁界模擬装置が誤った設定で動作して意図しない無線障害の発生を招きかねない。

そこで、各種の規制に定められた規制内容にしたがって電磁界模擬装置の動作条件を設定する作業を簡便に行うことができる技術が望まれる。しかしながら、前記従来の技術では、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界を相応の精度で再現することができるものの、規制内容にしたがった動作条件の設定作業に関する配慮はなんらなされておらず、規制内容にしたがって動作条件の設定作業を簡便に行うことができないという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界に関する各種の規制に定められた規制内容にしたがって電磁界模擬装置の動作条件を設定する作業を簡便に行うことができるように構成された電磁界模擬装置を提供することにある。

本発明の電磁界模擬装置は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置であって、交流信号を発生する信号発生部と、この信号発生部の出力信号を増幅する増幅部と、この増幅部の出力信号を電磁波として空間に放射する放射部と、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界に関する各種の規制ごとに定められた規制内容、および前記信号発生部および前記増幅部の動作条件が、相互に対応づけられて格納された情報格納部と、ユーザの入力操作に応じて、前記規制内容を特定する情報が入力される入力部と、この入力部に入力された情報、および前記情報格納部に格納された情報に基づいて、前記信号発生部および前記増幅部を制御する制御部と、を備えた構成とする。

本発明によれば、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界に関する各種の規制に定められた規制内容を特定する情報をユーザが入力すると、その規制内容に対応するように動作条件が設定される。このため、ユーザは、規制内容を特定する情報を入力するだけで済み、規制内容にしたがって動作条件を設定する作業を簡便に行うことができる。これにより、ユーザの利便性を高めるとともに、本電磁界模擬装置が誤った動作条件で動作することを避けることができる。

本実施形態に係る電磁界模擬装置１の概略構成図 第２実施形態に係る電磁界模擬装置２１の概略構成図 第１の動作モードにおける本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の状況を示す説明図 第１の動作モードにおいて相互変換部２２で行われる処理の概要を説明するグラフ 第２の動作モードにおける本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の状況を示す説明図 第２の動作モードにおいて相互変換部２２で行われる処理の概要を説明するグラフ 設置高さｈに応じた補正係数ａ（磁界減衰曲線の傾き）の変化状況の一例を示すグラフ 相互変換部２２で用いられる磁界減衰曲線の傾きの変化状況の一例を示すグラフ 第１の動作モードの手順の一例を示すフロー図 第２の動作モードの手順の一例を示すフロー図

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置であって、交流信号を発生する信号発生部と、この信号発生部の出力信号を増幅する増幅部と、この増幅部の出力信号を電磁波として空間に放射する放射部と、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界に関する各種の規制ごとに定められた規制内容、および前記信号発生部および前記増幅部の動作条件が、相互に対応づけられて格納された情報格納部と、ユーザの入力操作に応じて、前記規制内容を特定する情報が入力される入力部と、この入力部に入力された情報、および前記情報格納部に格納された情報に基づいて、前記信号発生部および前記増幅部を制御する制御部と、を備えた構成とする。

これによると、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界に関する各種の規制に定められた規制内容を特定する情報をユーザが入力すると、その規制内容に対応するように動作条件が設定される。このため、ユーザは、規制内容を特定する情報を入力するだけで済み、規制内容にしたがって動作条件を設定する作業を簡便に行うことができる。これにより、ユーザの利便性を高めるとともに、本電磁界模擬装置が誤った動作条件で動作することを避けることができる。

また、第２の発明は、さらに、前記制御部で生成した情報を出力する出力部を備え、前記情報格納部は、前記規制内容を基準にして設定された、離隔距離に応じた電磁界レベルを表す減衰特性情報を格納し、前記制御部は、前記減衰特性情報に基づいて、評価対象機器が受ける電磁界レベルと、評価対象機器が配置される離隔距離とを相互変換する相互変換部を備え、前記入力部では、ユーザの入力操作に応じて、電磁界レベルに関する情報が入力され、前記相互変換部は、前記入力部に入力された電磁界レベルに対応する離隔距離を取得し、前記出力部は、前記相互変換部で取得した離隔距離に関する情報を出力する構成とする。

これによると、電磁界レベルと離隔距離との相互変換をユーザが手計算により行う手間を省くことができる。そして、放射部から放射される電磁波の出力レベルを大きくすることなく、評価対象機器が受ける電磁界レベルを高くした影響評価を定量的に行うことができる。このため、電磁界レベルを規制値より高く設定して、規制値に対するマージンを確認する場合に、周辺の電磁界レベルが規制値を超えて意図しない電波障害を引き起こすおそれがなくなり、規制値を大きく超える電磁界レベルでの影響評価を安全にかつ簡便に実施することができる。

また、第３の発明は、前記出力部は、評価対象機器の離隔距離を調整する位置調整装置に、前記離隔距離に関する情報を出力する構成とする。

これによると、所要の離隔距離となるように評価対象機器の位置が自動で調整されるため、ユーザの利便性を高めることができる。

また、第４の発明は、前記出力部は、前記離隔距離に関する情報を表示装置に出力する構成とする。

これによると、表示装置に表示された離隔距離に関する情報をユーザが見て、評価対象機器の位置をユーザが手動で調整することができるため、システム構成を簡素化することができ、ワイヤレス電力伝送システムの漏えい電磁波の影響評価を低コストに実施することができる。

また、第５の発明は、前記情報格納部は、前記規制内容を基準にして設定された、離隔距離に応じた電磁界レベルを表す減衰特性情報を格納し、前記制御部は、前記減衰特性情報に基づいて、評価対象機器が受ける電磁界レベルと、評価対象機器が配置される離隔距離とを相互変換する相互変換部を備え、前記入力部では、ユーザの入力操作に応じて、離隔距離に関する情報が入力され、前記相互変換部は、前記入力部に入力された離隔距離に対応する電磁界レベルを取得し、前記制御部は、前記相互変換部で取得した電磁界レベルに基づいて、前記信号発生部および前記増幅部を制御する構成とする。

これによると、電磁界レベルと離隔距離との相互変換をユーザが手計算により行う手間を省くことができる。そして、ユーザが実際の離隔距離とは異なる所望の離隔距離を指定することで、評価対象機器が受ける電磁界レベルを所望の離隔距離の場合と同等の状態として、所望の離隔距離での影響評価を行うことができる。このため、規制内容にしたがった影響評価を、規則に定められた離隔距離より短い離隔距離で行うことができ、スペースが限られた環境の下で、規制内容にしたがった影響評価を簡便に実施することができる。また、評価対象機器を移動させる手間を省くことができることから、影響評価時のユーザの作業性を高めることができる。特に、離隔距離を段階的に変化させながら電磁干渉の発生状況を確認する段階的な影響評価の際の手間を大幅に削減することができ、段階的な影響評価を簡便に実施することが可能になる。

また、第６の発明は、前記相互変換部は、本電磁界模擬装置および評価対象機器の設置高さに応じて、前記減衰特性情報で規定される距離減衰特性を補正する構成とする。

これによると、設置高さに応じて変化する電磁界の減衰特性が、減衰特性情報に反映されるため、電磁界レベルと離隔距離とを相互変換する処理の精度を向上させることができる。

また、第７の発明は、前記相互変換部は、電磁波の波長により規定される所定の離隔距離を境にして、前記減衰特性情報で規定される距離減衰特性を変化させる構成とする。

これによると、離隔距離に応じて変化する電磁界の減衰特性が、減衰特性情報に反映されるため、電磁界レベルと離隔距離とを相互変換する処理の精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る電磁界模擬装置１の概略構成図である。

この電磁界模擬装置１は、信号発生部１１と、増幅部１２と、整合部１３と、放射部１４と、制御部１５と、情報格納部１６と、入力部１７と、出力部１８と、を備えている。

信号発生部１１は、任意の周波数の高周波信号（交流信号）を発生するものであり、アナログ式またはディジタル式の発振回路を備えた周波数可変型の発振器である。本実施形態では、放射妨害波の周波数に設定される。放射妨害波の周波数は評価対象機器が影響を受ける周波数であり、模擬対象となるＷＰＴシステムの利用周波数（駆動周波数）と略同一の周波数または利用周波数の高調波となる周波数に設定されてもよいし、その他利用周波数以外の任意の周波数に設定されてもよい。

増幅部１２は、信号発生部１１の出力信号を増幅するものであり、例えば、入力した信号をトランジスタやＦＥＴ等のスイッチング動作を用いて増幅する増幅器やリニア増幅器である。

整合部１３は、放射部１４のインピーダンスを増幅部１２の出力に整合させるものである。この整合部１３により増幅部１２と放射部１４との間のインピーダンス整合を行うことで、増幅部１２の出力における反射による損失を小さくすることができ、増幅部１２の出力信号が効率よく放射部１４に入力される。

放射部１４は、整合部１３を介して増幅部１２から入力される高周波信号を電磁波として空間に放射するものである。この放射部１４は、入力した電気信号を電磁波として空間に放射する放射素子で構成され、所望の電磁波を空間へ放射することができるものであればよく、例えば、コイル、ループアンテナ、モノポールアンテナ、電界アンテナなどを使用することができる。

情報格納部１６には、制御部１５で行われる制御に要する情報が格納される。制御部１５では、情報格納部１６に格納された情報に基づいて、本電磁界模擬装置１の各部、特に、信号発生部１１および増幅部１２を制御する。

入力部１７では、入力装置２を用いて行われるユーザの入力操作による情報が入力される。出力部１８では、制御部１５で生成した情報、特に、本電磁界模擬装置１の動作状態に関する情報が表示装置３に出力される。なお、入力装置２および表示装置３は、特に限定されるものではないが、本電磁界模擬装置１に接続したＰＣのキーボードおよびディスプレイで構成したり、タブレット端末で構成したりしてもよい。

さて、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界に関する法規や自主規制などの各種の規制では、電磁界レベル（磁界強度および電界強度など）に関する規制値（電磁界レベルの上限値）が、その規制値が適用される条件、すなわち、ＷＰＴシステムの種別（方式）、ＷＰＴシステムで利用される周波数などの条件ごとに規定されており、規制に基づいて評価対象機器の影響評価を行う際には、各種の規制ごとに定められた規制内容にしたがって本電磁界模擬装置１の動作条件を設定する必要がある。

そこで、本実施形態では、情報格納部１６において、ＷＰＴシステムの漏えい電磁界に関する法規などの各種の規制ごとに定められた規制内容、および本電磁界模擬装置１の動作条件、特に信号発生部１１および増幅部１２の動作条件（周波数およびゲイン）が相互に対応づけられて格納されている。具体的には、各種の規制ごとに定められた規制内容と、これに対応する本電磁界模擬装置１の動作条件が、規制値テーブル（マップ）として情報格納部１６に格納されている。

入力部１７では、ユーザにより、各種の規制ごとに定められた規制内容を特定する情報が入力される。具体的には、規制の種別（法規の条項など）、ＷＰＴシステムの種別（方式）、ＷＰＴシステムで利用される周波数などの情報が入力される。

制御部１５では、ユーザにより入力された規制内容を特定する情報を入力部１７から取得し、この入力情報と、情報格納部１６に格納された規制内容と動作条件とを対応づけた情報とに基づいて、規制内容に対応する動作条件、すなわち、各種の動作パラメータが設定される。本実施形態では、信号発生部１１の周波数が、模擬対象としたＷＰＴシステムで利用される値に設定され、また、増幅部１２の利得（電力）が、規制値となる電磁界レベル（磁界強度および電界強度）に対応する値に設定される。

出力部１８では、本電磁界模擬装置１の動作状態に関する情報、特に、規制値などの規制内容、すなわち、本電磁界模擬装置１がどのような規制に基づいて動作しているかに関する情報や、動作条件の設定内容、すなわち、本電磁界模擬装置１がどのような条件で動作しているかに関する情報が出力される。これにより、本電磁界模擬装置１の動作状態をユーザが確認することができる。

以上のように、本実施形態では、交流信号を発生する信号発生部１１と、この信号発生部１１の出力信号を増幅する増幅部１２と、この増幅部１２の出力信号を電磁波として空間に放射する放射部１４と、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界に関する各種の規制ごとに定められた規制内容、および信号発生部１１および増幅部１２の動作条件が相互に対応づけられて格納された情報格納部１６と、ユーザの入力操作に応じて、規制内容を特定する情報が入力される入力部１７と、この入力部１７に入力された情報、および情報格納部１６に格納された情報に基づいて、信号発生部１１および増幅部１２を制御する制御部１５と、を備えたものとした。

これにより、ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界に関する各種の規制に定められた規制内容を特定する情報をユーザが入力すると、その規制内容に対応するように動作条件が設定される。このため、ユーザは、規制内容を特定する情報を入力するだけで済み、規制内容にしたがって動作条件を設定する作業を簡便に行うことができる。これにより、ユーザの利便性を高めるとともに、本電磁界模擬装置が誤った動作条件で動作することを避けることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。なお、ここで特に言及しない点は前記の実施形態と同様である。図２は、第２実施形態に係る電磁界模擬装置２１の概略構成図である。

この電磁界模擬装置２１は、第１実施形態と同様に、信号発生部１１と、増幅部１２と、整合部１３と、放射部１４と、制御部１５と、情報格納部１６と、入力部１７と、出力部１８と、を備えているが、特にこの第２実施形態では、制御部１５が相互変換部２２を備えている。また、出力部１８がポジショナ５に接続されている。

ポジショナ（位置調整装置）５は、所定の離隔距離（本電磁界模擬装置２１の放射部１４からの距離）となるように評価対象機器の位置を調整するものであり、所要の長さのガイドレールに沿って評価対象機器の保持部を直線的に移動させることができるように構成されており、例えばステッピングモータにより評価対象機器の保持部を動作させる。つまり、本開示において、離隔距離とは、電磁界の発生源から評価対象機器までの距離に関する情報を意味する。本実施形態では、制御部１５から出力される離隔距離に関する情報が出力部１８を介してポジショナ５に出力され、この情報に基づいて、ポジショナ５において評価対象機器が所定の離隔距離に位置決めされる。

相互変換部２２では、離隔距離に応じた電磁界レベルを表す減衰特性情報に基づいて、評価対象機器が受ける電磁界レベルと、評価対象機器が配置される離隔距離とを相互変換する処理が行われる。すなわち、ユーザの入力操作に応じて、電磁界レベルに関する評価条件、すなわち、評価したい電磁界レベルが入力部１７から相互変換部２２に入力されると、それに対応する離隔距離が出力され、離隔距離に関する評価条件、すなわち、評価したい離隔距離が入力部１７から相互変換部２２に入力されると、それに対応する電磁界レベルが出力される。

この相互変換部２２で用いられる減衰特性情報は情報格納部１６に格納されており、相互変換部２２では、減衰特性情報は情報格納部１６から読み出して相互変換の処理を行う。

相互変換部２２では、減衰特性情報として、次の相互変換式を用いて、相互変換の処理が行われる。
Ｈ_ｘ＝６０ａ×ｌｏｇ_１０（Ｌ_ｒｅｇ／Ｌ_ｘ）＋Ｈ_ｒｅｇ （式１）
この相互変換式は、３次減衰、具体的には、−６０ｄＢ／ｄｅｃ、すなわち、距離が１０倍になるごとに６０ｄＢずつ下がる減衰特性に基づいて設定されている。ここで、Ｈ_ｒｅｇは磁界強度の規制値であり、Ｌ_ｒｅｇは規制値が定義されている離隔距離である。つまり、この相互変換式では、ある法規が、Ｌ_ｒｅｇの離隔距離においては磁界強度がＨ_ｒｅｇに納まるよう規制することを想定する。また、Ｈ_ｘは目標とする磁界強度であり、Ｌ_ｘは目標とする磁界強度が実現される離隔距離である。また、ａは補正係数であり、この補正係数を増減することにより磁界減衰曲線の傾きを変化させることができる。なお、減衰特性情報は磁界減衰特性に限られない。減衰特性の他の一例としては電界減衰特性などが挙げられる。

さて、本実施形態では、以下に説明するように、第１および第２の２つの動作モードが設けられており、ユーザが適宜に選択することができる。第１の動作モードは、放射部１４から放射される電磁波の実際の出力レベルを変えずに、評価対象機器が受ける電磁界レベルを目標の値に変化させるものである。第２の動作モードは、実際の離隔距離を変えずに、評価対象機器が受ける電磁界レベルを目標の値に変化させるものである。

次に、本電磁界模擬装置２１の第１の動作モードについて説明する。図３は、第１の動作モードにおける本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の状況を示す説明図である。図４は、第１の動作モードにおいて相互変換部２２で行われる処理の概要を説明するグラフである。なお、図４では、離隔距離の軸を対数目盛で示しており、離隔距離に応じた磁界強度を表す磁界減衰曲線は直線状になる。

ＷＰＴシステムの漏えい電磁波の影響評価では、規制値に対するマージン評価、すなわち、電磁界レベルを規制値より高くした場合に、評価対象機器に実際に電磁干渉による不具合が発生するまでにどの程度のマージン（余裕）があるかを確認したい場合がある。この場合、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを大きくすると、周辺の電磁界レベルが規制値を超えることは、望ましくない。

そこで、第１の動作モードでは、評価対象機器を本電磁界模擬装置２１に近づけることで、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを大きくすることなく、評価対象機器が受ける電磁界レベルを高くする制御が行われる。また、第１の動作モードでは、電磁波の出力レベルを変化させることなく、評価対象機器が受ける電磁界レベルを低くする制御も行うことができる。このように、第１の動作モードでは、離隔距離を調整することで、電磁波の出力レベルを一定とした場合でも、評価対象機器が受ける電磁界レベルを任意に変化させることができる。

この第１の動作モードでは、図３に示すように、評価したい電磁界レベルに関する情報が、ユーザの入力操作に応じて、入力部１７に入力され、相互変換部２２において、磁界減衰特性に基づいて、入力された電磁界レベルを実現可能な離隔距離を求める処理が行われ、この離隔距離に関する情報が出力部１８から出力される。本実施形態では、離隔距離に関する情報がポジショナ５に出力され、ポジショナ５において、所要の離隔距離となるように評価対象機器の位置が調整される。これにより、評価対象機器が受ける電磁界レベルを評価したい電磁界レベルとすることができる。

図４に示した例は、磁界強度を規制値より＋２０ｄＢ高くしたときの評価対象機器の影響を評価する場合である。ここで採用された規制内容は、離隔距離が１０ｍで磁界強度の規制値が−１２２ｄＢＡ／ｍとなっており、この規制値より＋２０ｄＢ高くした−１０２ｄＢＡ／ｍの磁界強度を実現する。なお、磁界減衰特性は−６０ｄＢ／ｄｅｃとしている。

この場合、離隔距離が１０ｍから４，７ｍとなるように評価対象機器を本電磁界模擬装置２１に近付けると、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを一定としたままで、磁界強度を−１２２ｄＢＡ／ｍから−１０２（ｄＢＡ／ｍ）まで２０ｄＢ高めることができる。

このように、本実施形態では、評価したい電磁界レベルを実現可能な離隔距離に関する情報をポジショナ５に出力して、ポジショナ５を動作させることで、目標となる電磁界レベルを自動で実現するようにしており、本電磁界模擬装置２１と、ポジショナ５とにより、漏えい電磁波評価システムが構成される。

一方、離隔距離に関する情報を出力部１８から表示装置３に出力して、その離隔距離となるように評価対象機器の位置をユーザに調整させるようにしてもよい。この場合、本電磁界模擬装置２１と、表示装置３とにより、漏えい電磁波評価システムが構成される。また、本電磁界模擬装置２１に距離センサを設けて離隔距離を計測し、その計測結果を表示装置３に表示するようにしてもよい。このようにすると、評価対象機器の位置調整をユーザが簡便にかつ精度よく行うことができる。

なお、第１の動作モードでは、ユーザの入力操作に応じて、電磁界レベルに関する情報が入力部１７に入力されるが、この情報は、電磁界レベルの絶対値および相対値（電磁界レベルを変化させる量）のいずれでもよい。また、離隔距離に関する情報が出力部１８から出力されるが、この情報は、離隔距離の絶対値および相対値（移動距離）のいずれでもよい。

以上のように、本実施形態では、第１の動作モードにおいて、入力部１７において、ユーザの入力操作に応じて、評価条件として電磁界レベルに関する情報が入力され、相互変換部２２において、入力部１７に入力された電磁界レベルに対応する離隔距離を取得し、出力部１８においては、相互変換部２２で取得した離隔距離に関する情報を出力するものとした。

これにより、電磁界レベルと離隔距離との相互変換をユーザが手計算により行う手間を省くことができる。そして、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを大きくすることなく、評価対象機器が受ける電磁界レベルを高くした影響評価を定量的に行うことができる。このため、電磁界レベルを規制値より高く設定して、規制値に対するマージンを確認する場合に、周辺の電磁界レベルが規制値を超えて意図しない電波障害を引き起こすおそれがなくなり、規制値を大きく超える電磁界レベルでの影響評価を安全にかつ簡便に実施することができる。

次に、本電磁界模擬装置２１の第２の動作モードについて説明する。図５は、第２の動作モードにおける本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の状況を示す説明図である。図６は、第２の動作モードにおいて相互変換部２２で行われる処理の概要を説明するグラフである。なお、図６では、図４と同様に離隔距離の軸を対数目盛で示している。

ＷＰＴシステムの漏えい電磁波に関する各種の規制では、規制値（電磁界レベルの上限値）が規定されるとともに、この規制値が適用される条件として、例えば３０ｍや１０ｍといった離隔距離が定められている。一方、漏えい電磁波の影響評価は電波暗室や住宅内で行われるが、規制で定められた離隔距離を確保することがスペースの関係で難しい場合があり、規制で定められた離隔距離より短い距離、例えば３ｍや５ｍ程度の距離で簡易的に影響評価を行うこともしばしば望まれる。また、離隔距離を段階的に変化させて電磁干渉の発生状況を確認したい場合があるが、この場合、評価対象機器を所定の間隔で逐次移動させる手間が必要となり、作業が非常に面倒である。

そこで、第２の動作モードでは、評価対象機器の位置を一定としたままで、評価対象機器の離隔距離が変化した場合と同等の電磁界レベルの変化が実現されるように、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを変化させる制御が行われる。これにより、評価対象機器を移動させることなく、離隔距離を変化させた場合と同じ影響評価を行うことができる。

この第２の動作モードでは、図５に示すように、評価したい離隔距離に関する情報が、ユーザの入力操作に応じて、入力部１７に入力され、相互変換部２２において、磁界減衰特性に基づいて、入力された離隔距離に対応する電磁界レベルを求める処理が行われ、制御部１５において、相互変換部２２で求められた電磁界レベルが評価対象機器の現在の位置で実現されるように、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを変化させる制御が行われる。本実施形態では、増幅部１２が制御され、増幅部１２の利得（出力電力）を変化させることで、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを変化させる。これにより、評価対象機器が受ける電磁界レベルを、評価したい離隔距離における電磁界レベルと同等の電磁界レベルとすることができる。

図６に示した例は、離隔距離を１ｍから１０ｍまで変化させたときの評価対象機器の影響を評価する場合である。ここで採用された規制内容は、離隔距離が１０ｍで磁界強度の規制値が−１２２ｄＢＡ／ｍとなっており、評価対象機器を離隔距離が３ｍとなる位置に固定したままで、評価対象機器を離隔距離が１ｍから１０ｍまで移動させた場合と同等の影響評価を行う。なお、磁界減衰特性は−６０ｄＢ／ｄｅｃとしている。

この場合、離隔距離が３ｍとなる位置に固定された評価対象機器が受ける磁界強度が、離隔距離が３ｍとなるときの磁界強度から凡そ±３０ｄＢ（＋２８．６ｄＢ、−３１．４ｄＢ）変化するように、放射部１４から放射される電磁波の出力レベルを変化させることで、離隔距離を１ｍから１０ｍまで変化させた場合と同等の磁界強度の変化を実現することができる。

このように、本実施形態では、第２の動作モードにおいて、入力部１７において、ユーザの入力操作に応じて、評価条件として離隔距離に関する情報が入力され、相互変換部２２において、入力部１７に入力された離隔距離に対応する電磁界レベルを取得し、制御部１５において、相互変換部２２で取得した電磁界レベルに基づいて、信号発生部１１および増幅部１２を制御するものとした。

これにより、電磁界レベルと離隔距離との相互変換をユーザが手計算により行う手間を省くことができる。そして、ユーザが実際の離隔距離とは異なる所望の離隔距離を指定することで、評価対象機器が受ける電磁界レベルを所望の離隔距離の場合と同等の状態として、所望の離隔距離での影響評価を行うことができる。このため、規制内容にしたがった影響評価を、規則に定められた離隔距離より短い離隔距離で行うことができ、スペースが限られた環境の元で、規制内容にしたがった影響評価を簡便に実施することができる。また、評価対象機器を移動させる手間を省くことができることから、ユーザの利便性を高めることができる。特に、離隔距離を段階的に変化させながら電磁干渉の発生状況を確認する段階的な影響評価の際の手間を大幅に削減することができ、段階的な影響評価を簡便に実施することが可能になる。

なお、第２の動作モードでは、ユーザの入力操作に応じて、離隔距離に関する情報が入力部１７に入力されるが、この情報は、離隔距離の絶対値および相対値（移動距離）のいずれでもよい。

また、第２の動作モードでは、評価対象機器を移動させる必要がないため、評価対象機器を移動させるポジショナ５は必ずしも必要ではない。また、第２の動作モードでは、評価対象機器の現在の離隔距離を取得する必要があり、これはユーザが測定するようにすればよいが、本電磁界模擬装置２１に距離センサを設けて離隔距離を計測するようにしてもよい。

次に、図２に示した相互変換部２２で行われる、設置高さに応じて変化する電磁界の減衰特性の補正について説明する。図７は、設置高さｈに応じた補正係数ａ（磁界減衰曲線の傾き）の変化状況の一例を示すグラフである。なお、図７では、設置高さの軸を対数目盛で示している。

ＷＰＴシステムから漏えいする電磁界は離隔距離が大きくなるのに応じて減衰するが、この漏えい電磁界の減衰特性は、ＷＰＴシステムおよび評価対象機器の設置高さ（地上高、すなわち地面からの高さ）に応じて変化する。具体的には、設置高さが低いと、設置高さが高い場合に比べて、地面の影響を大きく受けるため、磁界減衰曲線の傾きが大きくなる。そこで、本実施形態では、設置高さに応じて変化する電磁界の減衰特性の補正が行われる。

相互変換部２２では、前記のように、磁界強度と離隔距離とを相互変換するために、次の相互変換式が用いられる。
Ｈ_ｘ＝６０ａ×ｌｏｇ_１０（Ｌ_ｒｅｇ／Ｌ_ｘ）＋Ｈ_ｒｅｇ （式１）
ここで、補正係数ａは、磁界減衰曲線の傾きを規定するものであり、図７に示すように、設置高さｈに応じて変化し、設置高さｈが大きくなると、補正係数ａが小さくなるように設定されている。これにより、設置高さｈが大きくなると、磁界減衰曲線の傾きが小さくなるように補正される。

このように、本実施形態では、相互変換部２２において、本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の設置高さに応じて、減衰特性情報で規定される距離減衰特性、具体的には、磁界減衰曲線の傾きを規定する相互変換式の補正係数を補正するようにしている。これにより、設置高さに応じて変化する電磁界の減衰特性が、減衰特性情報に反映されるため、電磁界レベルと離隔距離とを相互変換する処理の精度を向上させることができる。

なお、図７に示した例は、本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の各々の設置高さが同一である場合であるが、本電磁界模擬装置２１および評価対象機器が異なる高さに設置される場合もあり、この場合、本電磁界模擬装置２１および評価対象機器の各々に別の補正値（係数）を設定して磁界減衰曲線の傾きを補正するようにすればよい。

次に、図２に示した相互変換部２２で用いられる減衰特性曲線（減衰特性情報）の変形例について説明する。図８は、相互変換部２２で用いられる磁界減衰曲線の傾きの変化状況の一例を示すグラフである。なお、図８では、図４と同様に離隔距離の軸を対数目盛で示している。

微小磁界波源による理想磁界減衰特性では、離隔距離ｄ＝λ／（２π）（λ：波長，π：円周率）の付近で、距離３乗減衰から１乗減衰に変化する。すなわち、ｄ＞λ／（２π）で、理想的には１次減衰（−２０ｄＢ／ｄｅｃ）になり、ｄ＜λ／（２π）で、理想的には３次減衰（−６０ｄＢ／ｄｅｃ）になり、磁界減衰曲線の傾きが変化する。

ここで、本実施形態では、相互変換部２２において、相互変換式（式１）を用いて磁界強度と離隔距離とを相互変換するが、前記のように、離隔距離ｄ＝（λ／２π）の付近で磁界減衰特性が変化することを考慮して、相互変換式により規定される磁界減衰曲線の傾き、すなわち、相互変換式中の傾きを表す係数（６０ａ）を、離隔距離ｄ＝（λ／２π）を境にして変化させる。

このように、本実施形態では、相互変換部２２において、電磁波の波長により規定される所定の離隔距離を境にして、減衰特性情報で規定される距離減衰特性、具体的には、磁界減衰曲線の傾きを変化させるようにした。これにより、離隔距離に応じて変化する電磁界の減衰特性が、減衰特性情報に反映されるため、電磁界レベルと離隔距離とを相互変換する処理の精度を向上させることができる。

次に、本電磁界模擬装置２１における第１および第２の各動作モードでの処理の手順について説明する。図９は、第１の動作モードの手順の一例を示すフロー図である。図１０は、第２の動作モードの手順の一例を示すフロー図である。

図９に示すように、第１の動作モードでは、評価したい電磁界レベルに関する情報が、ユーザの入力操作に応じて、入力部１７に入力され（ＳＴ１０１）、入力された電磁界レベルに関する情報に該当する規制値テーブルが読み出され（ＳＴ１０２）、設置高さに応じた係数補正が必要に応じて実施され（ＳＴ１０３，１０４）、また、磁界減衰曲線の傾きを２段階に設定する処理が必要に応じて実施され（ＳＴ１０５〜１０７）、ついで、規制値に基づく動作が実施された後に（ＳＴ１０８，１０９）、規制値＋２０ｄＢとした動作に移行する（ＳＴ１１０〜１１４）。なお、ＳＴ１０１においては図示したように、具体的に、ＷＰＴシステムで利用される周波数などの情報を全て入力してもよいし、また、規制の種別（法規の条項など）、ＷＰＴシステムの種別（方式）のみを入力することで他の情報の入力の一部を省略することができる場合がある。

また、図１０に示すように、第２の動作モードでは、評価したい電磁界レベルに関する情報が、ユーザの入力操作に応じて、入力部１７に入力され（ＳＴ２０１）、入力された電磁界レベルに関する情報に該当する規制値テーブルが読み出され（ＳＴ２０２）、設置高さに応じた係数補正が必要に応じて実施され（ＳＴ２０３，２０４）、また、磁界減衰曲線の傾きを２段階に設定する処理が必要に応じて実施され（ＳＴ２０５〜２０７）、離隔距離が３ｍとなる位置に評価対象機器を固定したままで（ＳＴ２０８）、評価対象機器を１ｍ〜１０ｍまで動かした場合と同等の影響評価が行われる（ＳＴ２０９〜２１４）。このとき、離隔距離を所定の間隔（０．５ｍ）で段階的に疑似変化させて、電磁干渉の発生状況を確認するようにしている。なお、ＳＴ２０１においては図示したように、具体的に、ＷＰＴシステムで利用される周波数などの情報を全て入力してもよいし、また、規制の種別（法規の条項など）、ＷＰＴシステムの種別（方式）のみを入力することで他の情報の入力の一部を省略することができる場合がある。

以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。また、上記実施形態に示した本発明に係る電磁界模擬装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

例えば、前記の実施形態では、相互変換部２２において、電磁界レベル（磁界強度および電界強度など）と離隔距離との相互変換を、相互変換式（式１）を用いて行うようにしており、この相互変換式は減衰特性情報として情報格納部１６に格納されているが、この相互変換式や式中の係数は、適宜に入れ替えおよび書き換えができるようにするとよい。また、相互変換式や式中の係数は、複数を格納し、適宜にユーザが選択できるように構成してもよい。

また、前記の実施形態では、相互変換部２２において、電磁界レベルと離隔距離との相互変換を、数式に基づく演算で行うようにしたが、事前にシミュレーションなどを行うことで、電磁界レベルと離隔距離との相関関係を表すテーブル（マップ）を作成しておき、このテーブルに基づいて相互変換を行うようにしてもよい。

本発明に係る電磁界模擬装置は、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を精度良く模擬することができる効果を有し、ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置などとして有用である。

１ 電磁界模擬装置
２ 入力装置
３ 表示装置
５ ポジショナ
１１ 信号発生部
１２ 増幅部
１３ 整合部
１４ 放射部
１５ 制御部
１６ 情報格納部
１７ 入力部
１８ 出力部
２１ 電磁界模擬装置
２２ 相互変換部

Claims (7)

1. ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界を模擬して発生する電磁界模擬装置であって、
   交流信号を発生する信号発生部と、
   この信号発生部の出力信号を増幅する増幅部と、
   この増幅部の出力信号を電磁波として空間に放射する放射部と、
   ワイヤレス電力伝送システムから漏えいする電磁界に関する各種の規制ごとに定められた規制内容、および前記信号発生部および前記増幅部の動作条件が、相互に対応づけられて格納された情報格納部と、
   ユーザの入力操作に応じて、前記規制内容を特定する情報が入力される入力部と、
   この入力部に入力された情報、および前記情報格納部に格納された情報に基づいて、前記信号発生部および前記増幅部を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする電磁界模擬装置。
2. さらに、前記制御部で生成した情報を出力する出力部を備え、
   前記情報格納部は、前記規制内容を基準にして設定された、離隔距離に応じた電磁界レベルを表す減衰特性情報を格納し、
   前記制御部は、前記減衰特性情報に基づいて、評価対象機器が受ける電磁界レベルと、評価対象機器が配置される離隔距離とを相互変換する相互変換部を備え、
   前記入力部では、ユーザの入力操作に応じて、電磁界レベルに関する情報が入力され、
   前記相互変換部は、前記入力部に入力された電磁界レベルに対応する離隔距離を取得し、
   前記出力部は、前記相互変換部で取得した離隔距離に関する情報を出力することを特徴とする請求項１に記載の電磁界模擬装置。
3. 前記出力部は、評価対象機器の離隔距離を調整する位置調整装置に、前記離隔距離に関する情報を出力することを特徴とする請求項２に記載の電磁界模擬装置。
4. 前記出力部は、前記離隔距離に関する情報を表示装置に出力することを特徴とする請求項２に記載の電磁界模擬装置。
5. 前記情報格納部は、前記規制内容を基準にして設定された、離隔距離に応じた電磁界レベルを表す減衰特性情報を格納し、
   前記制御部は、前記減衰特性情報に基づいて、評価対象機器が受ける電磁界レベルと、評価対象機器が配置される離隔距離とを相互変換する相互変換部を備え、
   前記入力部では、ユーザの入力操作に応じて、離隔距離に関する情報が入力され、
   前記相互変換部は、前記入力部に入力された離隔距離に対応する電磁界レベルを取得し、
   前記制御部は、前記相互変換部で取得した電磁界レベルに基づいて、前記信号発生部および前記増幅部を制御することを特徴とする請求項１に記載の電磁界模擬装置。
6. 前記相互変換部は、本電磁界模擬装置および評価対象機器の設置高さに応じて、前記減衰特性情報で規定される距離減衰特性を補正することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の電磁界模擬装置。
7. 前記相互変換部は、電磁波の波長により規定される所定の離隔距離を境にして、前記減衰特性情報で規定される距離減衰特性を変化させることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の電磁界模擬装置。

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