Wireless Power Transfer

Schleifkontakte zur Energieversorgung von Robotern in der Industrie weisen eine geringe Lebensdauer auf. Um diese Verschleißteile zu ersetzen sollen bewegte Teile künftig kabellos mit Energie versorgt werden. Dazu gilt es auf kleinem Raum und bei ausreichender Effizienz eine Leistung im Bereich mehrerer 100 kW zu übertragen. Das WPT-System kann in mehrere Abschnitte aufgeteilt werden: Wechselrichter, magnetischer Kreis und Gleichrichter. Für den Wechsel- und Gleichrichter müssen schnellschaltende leistungselektronische Systeme entwickelt werden. Hierbei werden moderne Konzepte genutzt um Spannungen von ca. 400 V mit einer Frequenz im MHz-Bereich zu schalten. Es liegt ein großen Augenmerk auf der Platinenentwicklung, um parasitäre Induktivitäten möglichst gering zu halten. Auch werden neuartige Treiberkonzepte verwendet, um ein sicheres Schalten ohne ein Versagen der Schalter zu gewährleisten.  An den magnetische Kreis werden außerdem hohe Anforderungen gestellt. Der magnetische Kreis kann als ein Transformator mit geringer Kopplung betrachtet werden. Um eine hohe Effizienz der Übertragung zu erreichen, müssen die Streuinduktivitäten des Transformators kompensiert werden. Bei hohen Frequenzen in induktiven Bauteilen müssen ebenfalls die Skin- und Proximityverlusste optimiert werden. 

• Entwicklung von schnellschaltenden Systemen in hohen Leistungsklassen (500W)
• Niederinduktiver Aufbau von Leiterplatten
• Entwicklung magnetischer Kreise mit verschiedenen Simulationstools (FEMM, FastHenry, Ansys MAXWELL) 
• Genaue Vermessung des magnetischen Kreises mit Hilfe eines Vektor Network Analyzers
• Frequenzabhängige Widerstandsbestimmung von Litzen