Research and development for high-frequency wireless-power-transfer systems without control

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02142
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Sekiya Hiroo 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20334203)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 魏 秀欽 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80632009) ; 小泉 裕孝 東京理科大学, 工学部電気工学科, 教授 (50334470) ; 末次 正 福岡大学, 工学部, 教授 (60279255)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 無線給電システム / 制御レス / 負荷非依存 / ロボットアーム

Outline of Final Research Achievements

In this study, we conducted research and development on a "control-less high-frequency wireless power transfer system" that achieves constant output and high efficiency without a control system, targeting load variations and positional misalignment in high-frequency wireless power transfer systems. The complexity of control systems has become a bottleneck for performance improvement in the high-frequency conversion of wireless power transfer systems. By questioning whether a control mechanism is necessary for wireless power transfer systems in the first place, this research aims to achieve a radical shift in thinking towards this problem. As a specific application example, we developed a wireless power transfer system for a robot arm and successfully demonstrated the effectiveness, validity, and innovation of the proposed approach through real-world experiments.

Free Research Field

電子通信工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

GaNパワーデバイスの有力なアプリケーションとしての位置づけもあり、高周波無線給電への期待は年々高まっている。しかし、本研究で提案した制御レス無線給電システムの開発に着手している（発想に至っている）研究機関は我々が知る限り全くない。制御システムの構築が無線給電システム開発のボトルネックとなっている中で、負荷変動だけでなく位置ずれへの対応までも含めた「制御レス無線給電」を志向したものである。受電側から送電側へのフィードバックなしに一定出力と高効率動作を達成できるという意味で、世界に先んじた成果となる。その先駆的価値と波及効果は極めて高い。