肠道机器人无线能量发射系统优化设计

为了提高肠道机器人无线能量发射系统性能,对能量发射系统进行了理论建模及优化设计.基于UCC3895芯片移相控制的全桥串联谐振电路设计了适用于大尺寸发射线圈、大驱动电流条件的无线能量发射电路,以达到工作稳定及频率和功率可调节的目的;建立了发射线圈交流电阻、自感及寄生电容参数的数值计算模型;使用单股利兹线绕制直径为69cm的单层发射线圈,并根据线圈解析模型,通过线圈匝数的可行域分析确定了发射线圈结构参数.结果表明,在工作频率为218kHz时,所设计的能量发射系统的传输功率最大可达650mW,传输效率为3.60%,能够满足肠道机器人的功率需求,从而提高了系统的适用性.     

微型核磁共振芯片平面微型线圈设计与信噪比分析

设计一种可用于微型核磁共振芯片的平面微型线圈,在主磁场为0.7T条件下,选取平面微型线圈的深宽比为1,以平面微型线圈宽度2倍趋肤深度为界,基于核磁共振信噪比数学理论模型,分析亚毫米直径平面微型线圈各个几何参数与信噪比的关系.分析结果表明:缩小平面微型线圈直径会提高信噪比;在不严重降低射频场均匀性的情况下,样品应尽可能地...     

透过皮肤的电磁耦合

设计了应用于神经功能恢复微电子植入系统供能模块的电磁耦合模块.通过对印刷电路板(printed circuit broad,PCB)平面螺旋线圈电学参数及其互感耦合的理论分析,确定发射、接收线圈几何参数的取值.首先进行线圈电学参数测试,然后将发射和接收线圈组合成电磁耦合模块,分别在空气和皮肤两种介质条件下进行耦合测试定量实验.实验结果表明:接收电压随发射电压线性变化;发射和接收线圈空间匹配时,相对于空气介质,皮肤介质使接收电压产生更大衰减.发射和接收线圈空间匹配可以增加接收电压;在可实现的发射电压范围内,可以获得所需的接收电压.     

铁氧体隔磁片在电磁感应式无线充电系统中的影响研究

以电磁感应式无线充电系统为研究对象,搭建了由线圈和隔磁片组成的电磁感应测试平台,通过线圈和隔磁片的不同组合模式探究隔磁片对系统的作用.在无隔磁片的模式下,当线圈距离h从1.0 mm增大到9.2 mm时,系统的耦合系数k值由0.77下降到0.30.实验发现在发射端附隔磁片可明显提高系统的k值,因为发射端的隔磁片很好的束缚住了线圈及隔磁片产生的磁力线,使穿过接收线圈的磁力线比例增高.在发射和接收端均附隔磁片的模式下,信号频率f=1 MHz,h=9.2 mm时k值仍有0.42,明显高于无隔磁片模式.在接收端附隔磁片可明显提高η值,这是由于接收端的隔磁片能够在发射端产生的磁场中感应出更多的磁力线,使得接收线圈的磁通量变化率提高.同时由于隔磁片自身损耗的产生,对系统的η值造成一定影响.     

肠道机器人无线供能的混合式三维发射线圈特性研究

在不同位置和姿态下，为满足肠道机器人通过无线方式稳定获取能量的需要，同时尽可能减小肠道机器人的体积，需要发射线圈具有产生空间多维磁场的能力.提出一种混合式的发射线圈结构，采用亥姆霍兹线圈对与鞍形线圈对组合的方式，其结构紧凑并可利用自身的对称性，能够通过旋转产生无死区的三维空间磁场.对两种线圈形式的特性以及组合后的特性分别进行分析.仿真和实验结果表明，在2 A电流激励下，在线圈中心处具有最低3.44%的传输效率和1 204 mW的接收功率，位置均匀性最低为88.1%,能够实现能量的空间三维覆盖.     

电磁发射的初步研究

该文介绍同步磁阻型线圈发射平台的工作原理,初步分析目前同步磁阻型线圈发射验证平台在储能电源小型化、位置触发、弹射体临界条件、线圈耦合、弹射体减速力(材料)及驱动线圈寿命等方面的技术瓶颈,得出同步磁阻型线圈炮更适用于中低初连载荷发射的结论.同时,研究同步磁阻型线圈发射平台在新概念电磁线圈能量武器、大质量载荷弹射(无人机、火箭)以及能量转换机构等方面的应用前景,为科学制定同步磁阻型线圈炮发展战略奠定了基础.     

植入式传感器系统中无线电能发射线圈的研究

为提高磁共振式无线电能传输系统的工作效率, 提出研究磁通量接收线圈强度的方法。以发射线圈为研究对象, 通过一种形函数对圆形、 矩形线圈进行仿真计算和深入研究。在实际效果区别较大的线圈形状中, 找出最优的线圈设计方法, 使其可在植入式传感器领域更好地应用。研究结果表明, 选取矩形发射线圈可同时在4个内角为4个接收装置供能, 从而大大提高传输效率。     

E类逆变器在无线电能传输系统中的设计与应用

针对E类逆变器由于发射端阻抗参数漂移而造成失谐的问题,研究其在无线电能传输系统中的锁相控制方法.所提出的控制方法有助于降低发射端谐振回路对参数漂移的敏感性,并提高系统运行的稳定性.所搭建的无线电能传输系统样机在1 MHz频率附近实现了逆变器负载阻抗角的锁定,从而验证了所提出设计方法的准确性和可行性.实验结果表明,样机可稳定运行于不同的负载条件,在发射线圈与接收线圈的耦合系数仅为0.07时,样机的系统效率达到了65.5%.     

两个负载接收线圈的谐振耦合无线输电系统特性分析

文中对两个负载接收线圈的谐振耦合式无线输电系统进行了建模,由此推导出系统的效率和功率表达式,进而分析了负载接收线圈与发射线圈间不同空间位置时的系统工作特性,并开展了实验研究,验证了模型和特性分析的正确性.研究表明:两个负载接收线圈处于发射线圈两侧时的输出功率和效率极值点均与位于同侧时的不同,两侧时在谐振频率处,同侧时不在谐振频率处.这为系统优化设计提供了理论依据.     

基于分布式发射线圈的WPT抗偏移与互操作性研究

无线电能传输系统中接收端与发射端之间相对位置的偏移会在一定程度上影响系统传输效率,笔者从耦合机构的全范围抗偏移性、互操作性2个方面进行研究,提出一种多对一的耦合模式,发射线圈类型为平面分布式发射单元线圈组合,对不同的接收线圈类型、轴向偏移工况和旋转偏移工况的位置模态研究分布式发射线圈的开启模式,实现接收线圈的互操作性和大范围全方向的抗偏移性。为提高分布式发射线圈的自由度,提出分布式串联控制逻辑电路,并对发射线圈串联连接工况下的谐振参数进行设计以减少交叉耦合影响。结合分布式发射线圈的磁场特性和基于LCC-S谐振拓扑的拾取电压检测法,提出接收线圈位置检测的搜索策略。搭建实验装置,综合所有位置的轴向偏移及旋转偏移,平面式接收线圈的最大效率波动为3.3%,垂直式接收线圈的最大效率波动为5.57%,螺线管式接收线圈的最大效率波动为4.45%,实验结果表明,其具有良好的抗偏移特性与互操作性,验证了系统的可行性、高效性。