High Efficiency WPT System Using Hybrid Metasurface and Reactive Impedance Surface

使用混合超表面和电抗阻抗表面的高效 WPT 系统

基本信息

  • 批准号:
    22KF0292
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2023-03-08 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In FY2022, a new cascaded structure was proposed to improve the coupled KQ product (where K represents the coupling coefficient and Q represents the unloaded quality factor) and boost the power transfer efficiency (PTE) of the wireless power transfer (WPT) system. The structure consists of four small resonators that are cascaded together and fed with a single excitation, with each resonator consisting of two concentric rectangular rings. This cascaded structure is capable of achieving a maximum PTE of 89.5% at a transfer distance of 20 mm.Subsequently, a passive relay system made of stacked metamaterial lenses is used to extend the power transfer distance and address misalignment issues. With the proposed WPT system, the transfer distance is increased to 80 mm with a PTE of 50%. This integration with metamaterials achieves a 300% improvement in the transfer distance with a reasonable PTE compared to the cascaded structure alone. An assembly of two stacked metamaterials is then utilized to further extend the transfer distance, providing an additional 200% enhancement without affecting PTE.A thorough study of misalignment was conducted, demonstrating that the proposed system is capable of transferring power independently of the position of the receiver with a reasonable PTE. To the best of our knowledge, the proposed structure is the first to employ multiple cascaded resonators integrated with stacked metamaterials for WPT applications.
在2022财政年度,提出了一种新的级联结构,以改善耦合KQ乘积(其中K表示耦合系数,Q表示无负载品质因数)并提高无线电力传输(WPT)系统的电力传输效率(PTE)。该结构由四个小型谐振器组成,它们级联在一起并由单个激励馈送,每个谐振器由两个同心矩形环组成。这种级联结构能够在20 mm的传输距离处实现89.5%的最大PTE。随后,使用由堆叠的超材料透镜制成的无源中继系统来扩展功率传输距离并解决未对准问题。利用所提出的WPT系统,传输距离增加到80 mm,PTE为50%。与单独的级联结构相比,这种与超材料的集成在合理的PTE下实现了传输距离的300%的改善。利用两个堆叠的超材料组件进一步扩展传输距离,在不影响PTE的情况下,提供额外的200%的增强。对失调进行了深入的研究,表明所提出的系统能够在合理的PTE下独立于接收器的位置传输功率。据我们所知,所提出的结构是第一个采用多个级联谐振器与堆叠的超材料集成的WPT应用。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Extended Embedded Depth Using Cascaded Resonators Near-field WPT System with High Efficiency for Biomedical Implants
Experimental Study of Effectiveness of Metasurface for Efficiency and Misalignment Enhancement of Near-Field WPT System
Asian Wireless Power Transfer Conference (AWPT)
亚洲无线电力传输会议(AWPT)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Aboualalaa Mohamed;Mansour Islam;Pokharel Ramesh K.;Mohamed Aboualalaa and Ramesh Pokharel;Ramesh K. Pokharel
  • 通讯作者:
    Ramesh K. Pokharel
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