摘要：目的人工肛门括约肌系统(artificial anal sphincter,AAS)采用经皮无线能量传输方式对体内储能端的电池进行反复充电,可以保证系统长期在体工作。系统在经皮无线充电过程中产生的热量会对生物体组织的安全性产生不利影响,本文设计新型无线能量传输系统以增强其温控安全性。方法AAS接收端发热主要是由稳压模块压差过大导致,稳压器压差大的原因是充电过程中负载变大引起稳压器输入电压增大。因此,本文基于磁耦合谐振原理设计LCC-S型无线能量传输系统,通过调节其发射端电压可以线性调节接收端稳压器输入电压,且其接收端电压不会随负载变化而变化,避免了充电过程中稳压器压差变大导致的大量发热。最后通过搭建实验电路评估新系统在充电时接收端电压的表现,并与现有的S-S型系统进行充电发热对比。结果在发射功率4.5 W、传输距离为10 mm时,系统总传输效率为50.51%。连续充电30 min接收端壳体最高温度仅为39.4℃。新型无线能量传输系统在充电过程中接收端稳压器电压不变,总发热量比S-S型系统小。结论新型LCC-S无线能量传输系统减少了充电过程中的发热,满足人工肛门括约肌充电过程的温控安全性要求。

摘要：平顶波束在无线能量传输中能够保证接收端功率密度的均匀性,对提高接收效率以及简化整流电路的设计具有重要意义。该文首先基于Orchard综合,控制Schelkunoff单位圆零点位置,得到了实现平顶波束的条件;然后通过引入Sinc函数,给出了平顶波束的解与平顶宽度的对应关系;最后利用微扰法编程计算,讨论了平顶宽度与矩形系数、波纹系数、副瓣电平之间的数值关系。以一款10元阵为例,实现了副瓣低于-22 d B且宽度很窄的平顶波束,验证了该文方法和结论的有效性。

摘要：目前四线圈结构无线能量传输系统大多采用磁谐振技术,通过调整实际负载与系统最佳负载相匹配实现系统最大效率工作。本文提出一种基于线圈回路复阻抗设计技术,可通过调整线圈回路复阻抗使得系统工作在最大效率状态。首先,对系统效率与各线圈回路复阻抗之间关系进行理论推导,证明基于线圈回路复阻抗设计技术的理论可行性。其次,采用数值仿真方法,分析理论推导与实际系统的差别,计算实际系统设计时线圈回路复阻抗数值,并对比两种最大效率设计方法的系统效率和功率输出性能;最后,搭建四线圈结构无线能量传输实验平台,对基于线圈回路复阻抗设计方法进行实验验证。

摘要：为满足微小卫星编队飞行与无线能量传输技术协调发展的需求,提出并设计一种以会聚太阳光作传输媒介的空间无线能量传输系统。系统以菲涅尔透镜作为太阳光聚集装置,利用光纤束对会聚太阳光转向,后端使用斯特林发动机作热电转换装置。通过对能量供给平台各部分光学效率的设计计算以及对斯特林发动机的等温分析法分析,得出系统各环节的效率分配,在100 m距离上输出电功率234 W,系统从能量收集端入口到接收端出口的总效率达20%。

摘要：在无人机(UAV)辅助的无线网络中,UAV轨迹设计可以有效地提升无线网络系统性能。然而,3维场景下的UAV轨迹设计问题因其高复杂性,目前仍是开放性研究问题,并缺少高性能的求解方案。该文针对具有一般性的无线能量传输(WPT)系统中UAV 3维轨迹设计问题,在凸空间下,基于间续悬飞(SHF)的最优轨迹结构,提出获得高性能3维轨迹的求解方案。

摘要：采用E类放大器设计大功率中距离无线能量传输系统,具有成本低、调试简单、高效等优点。针对大功率E类放大器导通角、LC滤波电路参数和阻抗匹配电路等设计问题进行详细分析,提出大功率E类放大器设计方法。建立四线圈两两耦合磁谐振无线能量传输系统等效电路模型,提出无线能量传输环节等效输入阻抗的计算方法。最后,以开关管损耗最低为目标,器件耐压、输入电压等限制条件为约束,设计并成功搭建无线能量传输系统,传输功率3kW,传输距离22cm,系统效率85%,对无线能量传输系统中大功率E类放大器设计方法进行验证。

摘要：为确保微型胃肠道机器人在人体内部稳定运行,研制了一种新型无线供能系统.该系统基于电磁场谐振原理,参考电磁场理论计算和纺锤形三维接收线圈模型的优化结果,并创新性地结合了肠道机器人的工作能耗、姿态稳定性、供能稳定性、尺寸设计等要求.其中,发射线圈采用4组螺线管线圈产生均匀交变磁场,优化后的发射线圈通过与集成于肠道机器人内部的接收线圈互感,可产生稳定大于500 mW的能量用于机器人工作.经过相关实验验证,该无线供能系统的性能满足机器人在肠道内复杂环境的工作需求.

摘要：为实现胃肠道胶囊机器人多维无线能量传输,减小接收线圈的绕制维度、体积与产热,设计了一种双维正交矩形螺线管对发射线圈结构。可通过控制不同组发射线圈的电流来改变合成磁场方向,同时该结构发射线圈内部可嵌入磁芯,其线圈间距也可根据检测者体型灵活调整,减小功率损耗。建立了所构建无线能量传输系统的理论模型,通过有限元仿真验证磁芯对系统性能的提高,最后通过搭建实验平台进行测试,优化了单维接收线圈的参数,同时实验验证了该系统在不同发射线圈间距下的可行性。实验结果表明,在线径为0.05 mm的条件下,所构建系统接收线圈的最佳绕制股数为12,优化后的匝数为120。当发射电压为15 V,发射线圈间距为300 mm的条件下得到的中心最小接收功率为1578 mW,能量传输效率为3.85%。该系统在300~500 mm发射线圈间距下均可满足胶囊机器人的功率需求。

摘要：为了满足微小卫星群落编队飞行技术快速发展的需要,设计了一种能量供给平台.该平台中菲涅尔透镜(太阳能聚集装置)收集空间太阳光,并将聚焦光能耦合进光纤束(柔性转向装置)以进行传输和换向.由3个薄透镜组成的透镜组(二次发射装置)将出射光线整合成高强平行光束进行光能传输,将光能以高强太阳光形式无线传输至航天器群落,实现能量供给.该能量供给平台能量收集传输效率可达到70%以上,在提高效率、降低成本方面具有一定的优越性.

摘要：为了解决视觉假体无线能量传输系统设计过程中参数选取的问题,本文进行了基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统精确建模,并在该模型的基础上对次级线圈回路进行了优化,使能量传输效率较传统谐振耦合方法有明显提高.文中采用大、小两组线圈进行比较分析和验证,所得实验数据和建模仿真数据吻合度高,验证了所建模型的准确性及优化方案的可行性,为视觉假体临床应用线圈的选取和无线能量传输系统的设计提供了理论参考.