Development of highly robust wireless power transfer system using parity-time symmetry

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04115
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Okayama University of Science
• Principal Investigator: Ishida Hiroki 岡山理科大学, 理学部, 准教授 (50413761)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古川 裕人 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30238670)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ワイヤレス給電 / パリティ・時間対称性 / 低周波 / ロバスト性

Outline of Final Research Achievements

The present study develops a wireless power transfer system based on parity-time symmetry (PTS-WPT) in the low-frequency below 20 kHz. Previous study (Assawaworrarit et al. Nature, 546, 387-390(2017)) indicate that a practical system can be realized using a band of a few megahertz. We chose low frequencies below 20kHz to further improve robustness. For the low frequency PTS-WPT, the transmission　power decrease with increasing transmission distance was minimized. This suggests that PT symmetry worked in our system.

Free Research Field

パワーエレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

パリティ・時間対称性の原理を利用したワイヤレス給電 (PTS-WPT) は、2017 年にスタンフォード大学の研究グループが発表した比較的新しい知見である。よって、実用的システムの提案は、ほとんど無かった。本研究では実用化のためにシステムの低周波化を試みた。先行研究で約2MHzであった動作周波数を1/100以下の20kHzを下げた状態においてもパリティ・時間対称性が保存される条件を結合モード理論を用いて見出し、試作したシステムを用いてパリティ・時間対称性が保存され、従来方式（磁気共鳴方式）から堅牢性が改善したことを確認した。本研究成果は、PTS-WPTの実用化に貢献するものと期待できる。