Metoda projektowania i właściwości wieloodbiornikowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej

• Autorzy: Kaczmarczyk Z. , Frania K. , Bodzek K. , Ruszczyk A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.06.22

Warianty tytułu

EN

Design method and properties of the multi-load cascade of coils for wireless electrical energy transfer application

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule scharakteryzowano wieloodbiornikową kaskadę cewek sprzężonych magnetycznie realizującą bezprzewodowy przesył energii elektrycznej. Kaskada wieloodbiornikowa (rys. 2) stanowi uogólnienie rezonansowej kaskady cewek (rys. 1) [2]. Opracowano względny macierzowy model kaskady wieloodbiornikowej umożliwiający określenie jej właściwości. Wykorzystując opracowany model, zaproponowano metodę projektowania tego typu kaskady. Metoda została zilustrowana przykładem oraz zweryfikowana eksperymentalnie (18 płaskich cewek o średnicy zewnętrznej 22 cm, odległości rozmieszczenia odbiorników 8,8, 44,1, 79,4, 114,7 i 150 cm, częstotliwość pracy 350 kHz, całkowita moc wyjściowa 12 W, sprawność 81,4%).

EN

The paper describes the multi-load cascade of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer. The multi-load cascade (Fig. 2) is a generalization of the resonant cascade of coils (Fig. 1 ) [2]. The matrix, relative model of the multi-load cascade was formulated to determine its properties. Applying the model, the design method of such cascades was proposed. The method was illustrated by an example and verified experimentally (18 flat coils with outer diameter of 22 cm, distribution distances of receivers of 8.8, 44.1, 79.4, 114.7 and 150 cm, operating frequency of 350 kHz, total output power of 12 W, efficiency of 81,4%).

Słowa kluczowe

PL

bezprzewodowy przesył energii elektrycznej; sprzężenie magnetyczne; obwody rezonansowe

EN

wireless electrical energy transfer; magnetic coupling; resonant circuits

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 6
• Strony: 89--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kaczmarczyk Z.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Frania K.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Bodzek K.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Ruszczyk A.

• Korporacyjne Centrum Badawcze ABB, ul. Starowiślna 13A, 31-038 Kraków

Bibliografia

• [1] Tesla N., Experiments with alternate currents of very high frequency and their application to methods of artificial illumination, Wilder Publications, New York 2007 (wydanie zbiorcze).
• [2] Kaczmarczyk Z., Frania K., Bodzek K., Ruszczyk A., Metoda projektowania i właściwości rezonansowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, Przegląd Elektrotechniczny, 92, 2016, nr 4, s. 120-125.
• [3] Ottman G., Hofmann H., Bhatt A., Lesieutre G., Adaptive Piezoelectric Energy Harvesting Circuit for Wireless Remote Power Supply. IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 17, 2002, pp. 669-676.
• [4] Imura T., Okabe H., Hori Y., Basic Experimental Study on Helical Antennas of Wireless Power Transfer for Electric Vehicles by using Magnetic Resonant Couplings, IEEE Conference on Vehicle Power and Propulsion, 2009, pp. 936- 940.
• [5] Liu C., Hu A., Nair N.-K., Coupling Study of a Rotary Capacitive Power Transfer System, IEEE Conference on Industrial Technology, 2009, pp. 1-6
• [6] Junji H., Tae-Woong K., Atsuo K., Practical Study on Wireless Transmission of Power and Information for Autonomous Decentralized Manufacturing System, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 46, no. 2, 1999, pp. 349-359.
• [7] Byungcho C., Jaehyun N., Honnyong C., Taeyoung A., Seungwon C., Design and Implementation of Low-Profile Contactless Battery Charger Using Planar Printed Circuit Board Windings as Energy Transfer Device, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 51, no. 1, 2004, pp. 140-147.
• [8] Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Stępień M., Kustosz R., Grzesik B., Prototyp układu bezprzewodowej transmisji energii elektrycznej Pomiary Automatyka Kontrola, 56, 2010, nr 8, s. 922-925.
• [9] Harrison R., Designing Efficient Inductive Power Links for Implantable Devices, Circuits and Systems, IEEE International Symposium, 2007, pp. 2080-2083.
• [10] Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Grzesik B., Stępień M., Obwody do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, Kwartalnik Elektryka, 2009, nr 4, s. 135-149.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).