Optimization of energy transfer between coupled coils in mobile devices

Abstract

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[ES] Desde sus inicios en los años sesenta y setenta en el campo de la medicina (originalmente para la alimentación de prótesis auditivas y dispositivos artificiales en implantes para la monitorización del corazón), la alimentación inductiva ha sido durante décadas un método fiable y sencillo para transferir energía y datos a través de distancias cortas en ausencia de un cable. Las técnicas inductivas de suministro de energía surge ante la imposibilidad conectar la unidad móvil a la principal, sobre todo en presencia de una barrera física que es difícil de penetrar o que pierde su función protectora una vez que se perfora. Además, el hecho de que el secundario sea móvil hace difícil el uso de cables. Haciendo uso de los campos electromagnéticos para transferir energía inalámbrica entre dos objetos, la energía se envía desde una estación de carga (primario) a través de un acoplamiento inductivo a otro dispositivo eléctrico (secundario) que a su vez puede utilizar la energía obtenida para cargar baterías o directamente hacer funcionar un dispositivo. La relación entre el flujo magnético generado y el que finalmente es capturado por la bobina remota es el coeficiente de acoplamiento de la bobina (k). Hoy en día, hay una tendencia a aplicar enlaces inductivos incluso en condiciones menos favorables, cayendo a menudo este coeficiente por debajo del 1% en algunas configuraciones actuales. Estos acoplamientos están variando durante la última década en una dirección imprevisible. El rendimiento de transferencia de energía es el porcentaje de la energía final obtenida por el secundario en comparación con la generada por el primario y está dominada por el coeficiente de acoplamiento de las bobinas. Se han obtenido rendimientos de transferencia de energía de más de un 70% para coeficientes de acoplamiento en torno a un 15% o superiores. Sin embargo, cuando el factor de acoplamiento es de alrededor de un 2%, estas eficiencias disminuyen bruscamente a un 10%. Con el fin de lograr una transferencia de alto rendimiento, el acoplamiento inductivo debe ser maximizado. El objetivo del proyecto de investigación es analizar la transferencia de energía y el efecto del diseño de la bobina en ella.