Projeto e otimização de sistema multidimensional de transmissão de energia sem fio

WU Jinbin ,  

YAN Guozheng ,  

WEN Renqing ,  

WANG Zhiwu ,  

ZHUANG Haoyu ,  

摘要

Para realizar a transmissão multidimensional de energia sem fio em robôs cápsula gastrointestinais, reduzindo as dimensões, volume e geração de calor da bobina receptora, foi projetada uma estrutura de bobina transmissora em formato de solenoide retangular ortogonal bidimensional. A direção do campo magnético sintético pode ser alterada controlando a corrente em diferentes grupos de bobinas transmissoras. Além disso, um núcleo magnético pode ser inserido dentro da bobina transmissora desta estrutura, e o espaçamento entre bobinas também pode ser ajustado de forma flexível de acordo com o tipo físico do examinando, reduzindo a perda de potência. Foi estabelecido um modelo teórico do sistema de transmissão de energia sem fio construído, com validação do aumento de desempenho causado pelo núcleo magnético através de simulação por elementos finitos. Por fim, uma plataforma experimental foi montada para testes, otimizando os parâmetros da bobina receptora unidimensional, e a viabilidade do sistema foi verificada para diferentes espaçamentos entre as bobinas transmissoras. Os resultados experimentais mostram que, com um diâmetro de fio de 0,05 mm, o número ideal de fios para a bobina receptora construída é 12, e o número ótimo de voltas é 120. Com uma tensão de transmissão de 15 V e espaçamento entre bobinas transmissoras de 300 mm, a potência mínima recebida no centro é de 1.578 mW, e a eficiência de transmissão de energia é de 3,85%. O sistema pode atender à demanda de energia do robô cápsula com espaçamentos de bobinas transmissoras entre 300 e 500 mm.

关键词

transmissão de energia sem fio;robô cápsula;bobina transmissora;bobina receptora

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