Récepteurs non-linéaires pour la transmission de puissance sans fil électrodynamique – ONEFOLD-WPT

Ce projet propose d'étudier des systèmes de transfert de puissance sans fils électrodynamiques fonctionnant à très basse fréquence. L’objectif est d’alimenter des dispositifs au travers de milieux conducteurs, par exemple pour l'alimentation de dispositifs médicaux placés dans le corps humain, ou de capteurs placés au-delà de parois métalliques. Un champ magnétique basse fréquence, généré par une bobine émettrice, met en mouvement un récepteur électromécanique aimanté dont la fréquence de résonance se situe entre 1Hz et 100Hz. Le mouvement du résonateur entraîne la déformation d'un matériau piézoélectrique, produisant ainsi une tension alternative pouvant être redressée pour l'alimentation d'un capteur.

Afin de concevoir un système optimal de transmission de puissance sans fil électrodynamique, nous explorerons l'utilisation de récepteurs électromécaniques non-linéaires. De par leurs propriétés particulières, ces récepteurs permettront de contraindre le déplacement à une valeur maximale (afin de limiter la contrainte dans les matériaux), de fonctionner à fréquence très faible dans un volume réduit, et de présenter des comportements particulièrement intéressants pour améliorer la densité de puissance du système, tels que des orbites super harmoniques et des résonances paramétriques. Un dimensionnement optimal, à la fois d’un point de vue mécanique (pour optimiser les puits de potentiels du récepteur et homogénéiser les contraintes mécaniques) et électrique (pour optimiser les formes d’ondes à la fois en entrée et en sortie du récepteur) permettra d’optimiser la densité de puissance de la solution et d’exploiter pleinement le potentiel de cette technologie.

Cette optimisation multiphysique exploitant les non-linéarités du récepteur permettra le développement de solutions de transferts de puissance sans fil à forte densité de puissance, fonctionnant à très basse fréquence, permettant la télé-alimentation de dispositifs en milieux conducteurs.