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无线供能系统接收装置的结构设计

北京生物医学工程 2013年第3期32卷 296-300,306页

作者：贾智伟颜国正石煜朱柄全长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410074 上海交通大学电子信息与电气工程学院820所上海200240

目的无线供能系统的接收装置囿于尺寸限制难以满足越来越高的能量要求,提高空间利用率是解决这一难题的关键。方法从接收装置的姿态稳定性和体内温升安全性角度出发,通过实验方法确定接收装置磁芯的较优形状,并在给定尺寸约束下根据几... 详细信息

目的无线供能系统的接收装置囿于尺寸限制难以满足越来越高的能量要求,提高空间利用率是解决这一难题的关键。方法从接收装置的姿态稳定性和体内温升安全性角度出发,通过实验方法确定接收装置磁芯的较优形状,并在给定尺寸约束下根据几何关系建立方程解出磁芯尺寸与导线股数和匝数,从而实现接收装置的结构优化。应用该方法对肠道机器人无线供能模块的能量接收装置进行了设计和实验。结果在外形≤φ10 mm×10 mm的约束下,接收装置输出功率可以保证在500 mW以上,并且符合温升安全性要求。结论实验结果表明了这种带约束的对称性设计方法的有效性。

关键词：无线供能系统接收装置磁芯温升安全性

基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统研究

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基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统研究

作者：侯海涛辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

无线电能传输(WPT)技术的出现,为解决植入式心脏起搏器续航问题提供了新的思路。人体复杂的应用环境以及线圈间不可避免的同轴偏移现象,导致心脏起搏器WPT系统传输效率低、抗偏移能力差。为了解决上述问题,本文在300k Hz工作频率下,提... 详细信息

无线电能传输(WPT)技术的出现,为解决植入式心脏起搏器续航问题提供了新的思路。人体复杂的应用环境以及线圈间不可避免的同轴偏移现象,导致心脏起搏器WPT系统传输效率低、抗偏移能力差。为了解决上述问题,本文在300k Hz工作频率下,提出了一种基于混合磁负超材料的心脏起搏器无线供能系统。首先,基于等效电路理论分析了影响WPT系统传输性能的主要因素,研究了超材料提升系统传输性能的作用方式,设计了可用于心脏起搏器无线供能系统的磁耦合线圈结构,通过参数化扫描优化线圈结构,分析了线圈匝数、匝间距与耦合系数之间的关系,得到了系统最优传输性能的线圈参数。其次,根据磁负超材料(MNG)的谐振原理、品质因数理论,设计了两种谐振频率的MNG基元,通过分析无线供能系统漏磁情况以及基元负磁导率和磁损耗之间的关系,构成了具有两种负磁导率的混合MNG阵列,并将其应用于心脏起搏器无线供能系统。仿真分析了加入混合MNG阵列的无线供能系统磁场强度分布,验证了混合MNG阵列高聚磁特性、低磁损耗的特点,同时建立人体3D模型,计算了人体各组织电场强度峰值与比吸收率峰值,验证了系统的安全性。最后,搭建了基于混合MNG阵列的心脏起搏器无线供能实验系统,对比传统无线供能系统与加入混合MNG阵列的无线供能系统的传输性能与抗偏移能力,结果表明两线圈间距20mm情况下,加入混合MNG阵列的无线供能系统输出功率与传输效率分别提升0.86W和20.38%,接收线圈水平偏移情况下可以维持最低0.86W的输出功率和32.81%的传输效率,30min充电测试下系统最大温升仅为3.49℃,符合人体安全标准。该论文有图59幅,表8个,参考文献66篇。

关键词：磁负超材料无线供能系统心脏起搏器安全评估

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智能反射面辅助的无线供能空中计算系统研究

现代信息科技 2021年第4期5卷 48-52页

作者：马刚刚广东工业大学信息工程学院广东广州510006

文章研究了智能反射面辅助的无线供能空中计算系统。其中,接入点通常在IRS的辅助下,经下行链路为多个传感器进行无线能量传输,然后经上行链路进行空中计算。首先刻画了满足传感器能量收集约束条件下的系统计算速率的最大化问题,通过对... 详细信息

文章研究了智能反射面辅助的无线供能空中计算系统。其中,接入点通常在IRS的辅助下,经下行链路为多个传感器进行无线能量传输,然后经上行链路进行空中计算。首先刻画了满足传感器能量收集约束条件下的系统计算速率的最大化问题,通过对传输时隙长度、接入点的发送波束赋形矩阵和接收波束向量,以及IRS在上下行链路中的波束赋形矩阵进行联合优化,仿真结果显示,所设计的系统和求解算法性能要远远好于基准方案。

关键词：无线供能系统空中计算凸优化智能反射面无线能量传输

基于多频磁负超材料的心脏起搏器无线供能研究

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电工技术学报 2024年第16期39卷 4931-4943页

作者：陈伟华黄雨琦闫孝姮宋佳伟辽宁工程技术大学电气与控制工程学院葫芦岛125000

针对植入式心脏起搏器无线供能系统频率变化发生共振失调导致传输效率低等问题,该文提出一种基于多频磁负超材料(MB-MNG)的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料等效介质理论,推导了正八边形超材料设计的基本公式,建立了MB-MNG... 详细信息

针对植入式心脏起搏器无线供能系统频率变化发生共振失调导致传输效率低等问题,该文提出一种基于多频磁负超材料(MB-MNG)的心脏起搏器无线供能系统。首先,根据磁负超材料等效介质理论,推导了正八边形超材料设计的基本公式,建立了MB-MNG基元模型;其次,以S-S结构为例,通过仿真和实验研究了6.78 MHz、8.94 MHz和13.56 MHz频段下系统传输效率;再次,为了研究可靠性,讨论了系统与MB-MNG之间的错位情况;最后,为确保安全性,使用多物理场仿真软件研究系统的电磁安全特性,并进行温升实验。实验结果表明:在三工作频段下,基于MB-MNG的WPT系统的输出功率为3.29W、2.77W和2.87W,与传统WPT系统和加入铁氧体薄板WPT系统对比,传输效率提高了24.6%~36.5%。同时,在系统发生偏移时,仍能保持30.73%~48.41%的传输效率;60 min充电测试内组织SAR值及最大温升均符合安全标准。

关键词：无线供能系统多频磁负超材料心脏起搏器传输性能