Resonant Inductive Coupling Power Transfer for Mid-Sized Inspection Robot

要約

本稿では、中型検査用移動ロボット向けの無線電力伝送（WPT）について紹介します。
目標は、1 メートルの距離にわたって 100 W の電力を伝送することであり、これは、3.54 kg のコイル構造でまとめられた重量 320 g の軽量リッツ線コイルによって達成されます。
ワイヤレス電力伝送システム (WPTS) は、無人地上車両 (UGV) に搭載されています。
この研究では、共鳴結合コイルの位置ずれと公差の問題を考慮したコイル設計の調査に取り組んでいます。
実験による検証では、システムは障害物が存在する場合、1 メートルの距離で 109.7 W の電力を効率的に伝送します。
この達成により、システム効率は 47.14% となり、WPTS がコンデンサの許容電圧を最大限に活用した場合の最大電力伝達点 (50%) に著しく近い値となります。
この論文では、12 V、0.8 Ah 鉛蓄電池の WPTS 充電速度が 5 分であることが示されています。

要約(オリジナル)

This paper presents a wireless power transfer (WPT) for a mid-sized inspection mobile robot. The objective is to transmit 100 W of power over 1 meter of distance, achieved through lightweight Litz wire coils weighing 320 g held together with a coil structure of 3.54 kg. The Wireless Power Transfer System (WPTS) is mounted onto an unmanned ground vehicle (UGV). The study addresses an investigation of coil design, accounting for misalignment and tolerance issues in resonance-coupled coils. In experimental validation, the system effectively transmits 109.7 W of power over a 1-meter distance, with obstacles present. This achievement yields a system efficiency of 47.14%, a value that is remarkably close to the maximum power transfer point (50%) when the WPTS utilises the full voltage allowance of the capacitor. The paper shows the WPTS charging speed of 5 minutes for 12 V, 0.8 Ah lead acid batteries.

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