Development of lightweight low-loss aluminum litz wire coil for running wireless power transfer

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K03998
• 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: Shinshu University
• Principal Investigator: BU YINGGANG 信州大学, 工学部, 特任准教授 (70647940)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 光秀 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (80793968)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ワイヤレス給電コイル / 磁性コンポジット材料 / 磁性テープアルミリッツ線コイル / 銅リッツ線コイル

Outline of Final Research Achievements

This study aims to improve efficiency and reduce weight by magnetic tape on aluminum litz wire coils for wireless power transfer in electric vehicles.

By wrapping the magnetic tape around the surface of an aluminum litz wire with 168strands of linear 0.21mm wire, the resistance was reduced from 81.3mΩ to 69.2mΩ, and the transmission efficiency was improved by approximately 1.1%, from 89.8% to 90.9%. When the receiving coil was 400 mm away from the transmitting coil, the efficiency was 90.8%, which was approximately 0.3% higher than the 90.5% of the coil with magnetic tape. Furthermore, the mass of the magnetic tape aluminum litz wire coil was reduced by approximately 43%, from 309g to 177g, compared to a copper litz wire coil of the same size.

Free Research Field

電気磁気学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

環境問題に起因するガソリン車の規制により，電気自動車の普及が進んでいる。その給電について、利便性や安全性が優れたワイヤレス給電が注目されている。
しかし，ワイヤレス給電に用いられる銅リッツ線コイルは非常に質量が重い，軽量のアルミニウムをコイルに用いることによりコイルの重量の軽減ができるが，アルミニウムは電気伝導率が低く，電力伝送時の損失が増え伝送効率が低下する問題がある。本研究はアルミリッツ線コイルに磁性テープの装荷によりコイルの近接効果に起因する交流抵抗の低減により給電効率の向上および軽量化が実証された。これにより今後電気自動車ワイヤレス給電の社会実装の可能性が広がる効果が期待される。