Kontaktlose Energie√ľbertragung – Induktiv kann nicht wireless

Die derzeit popul√§ren Techniken f√ľr Wireless Power haben viele Limitierungen. So erlauben sie eher minimale Abst√§nde zwischen Sender und Empf√§nger, die au√üerdem genau aufeinander ausgerichtet sein m√ľssen. Ein neues Verfahren kennt diese und weitere Nachteile der Wireless-Power-Techniken nicht.

Wireless Power Transfer (WPT) ist die √úbertragung von elektrischer Energie aus einer Energiequelle zu einer elek¬≠trischen Last √ľber eine gewisse Distanz ohne die Verwendung von Kabeln und Kontakten. Die kontaktlose Energie√ľbertragung ist in den F√§llen vorteilhaft, in denen eine Verwendung von Verbindungskabel unbequem, gef√§hrlich oder unm√∂glich ist. Bei der kontaktlosen Daten√ľbertragung, z.B. bei NFC, k√∂nnen Distanzen von ca. 10¬†cm √ľberbr√ľckt werden.

Auch bei der kontaktlosen Energie√ľbertragung sollte die m√∂gliche Distanz zwischen Sender und Empf√§nger gro√ü genug sein, um gewisse Freiheitsgrade bei der Appli¬≠kation zu erlangen. Denn f√ľr eine sinnvolle Applikation sind √úbertragungs¬≠distanzen notwendig, die sich nicht wie bei der induktiven Kopplung im mm-Bereich bewegen, sondern mindestens 4‚Äď6¬†cm bei hohem Wirkungsgrad zulassen. Parameter, wie Wirkungsgrad in Abh√§ngigkeit der Distanz, flexible Positionierung von Sender und Empf√§nger, St√∂ranf√§lligkeit der √úbertragung durch Fremdk√∂rper, St√∂rabstrahlung der Felder, biologische Auswirkung der √ľbertragenen Energie und letztendlich Gr√∂√üe und Masse der Komponenten f√ľr Sender und Empf√§nger sind wesentliche Parameter des WPT.

Vergleich verschiedener klassischer WPT-Verfahren

Die h√§ufigste Form der kontaktlosen Energie√ľbertragung ist die direkte ma¬≠¬≠gnetische Induktion, die h√§ufig durch die ‚Äěresonante‚Äú magnetische Induktion erweitert wird. Andere, weniger verbreitete Methoden sind die √úbertragung von Energie mittels elektromagnetischer Wellen, wie Mikrowellen oder Licht, bei der die Energie in Form eines Laserstrahls √ľbertragen wird.

Die letzteren beiden Verfahren erm√∂glichen die √úbertragung von Energie √ľber weitere Strecken, sind jedoch in der Energie¬≠umsetzung, in der Systemtechnik und auch hinsichtlich sicherheitstechnischer Belange als kritisch zu betrachten. Ihre Realisierung ist in der Praxis relativ schwer und nur in Ausnahmef√§llen in bestimmten Applikationen sinnvoll. Im Folgenden werden deshalb nur die √úbertragungsverfahren mit induktiver Kopplung und resonanter (induktiver) Kopplung betrachtet.

WPT auf Basis induktiver Kopplung

Dieses Verfahren beruht auf der Energie√ľbertragung zwischen zwei Spulen durch magnetische Felder. Bei dieser Technik sollte jedoch der Abstand zwischen den zwei Spulen sehr gering sein; typische Werte sind hier im mm-Bereich. Die beste Demonstration daf√ľr, wie die gegenseitige Induktion funk¬≠tioniert, ist der Transformator, bei dem es keine galvanische Verbindung zwischen Prim√§r- und Sekund√§rspulen gibt. Die Energie√ľbertragung entsteht aufgrund der elektromagnetischen Kopplung zwischen den beiden Spulen¬†(Bild¬†1).

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Bild 1. Energie√ľbertragung per elektromagnetischer Kopplung zwischen zwei galvanisch getrennten Spulen (Prinzip des Trafos).

Induktiv gekoppelte Spulen k√∂nnen im verlustlosen Fall bei sinusf√∂rmiger Anregung durch die Transformator¬≠gleichungen beschrieben werden. Aus den Gleichungen ergibt sich, dass einer der wichtigsten Parameter bei diesem System der Kopplungsfaktor ist. Dieser Kopplungsfaktor ist abh√§ngig vom Abstand und von der Orientierung der Sende- und der Empfangsspule. Ist der Kopplungsfaktor gro√ü (max. 1), dann ist auch die Energie√ľbertragung hoch.

Wegen der r√§umlichen Trennung der Spulen in WPT-Systemen ist der Betrag des Kopplungsfaktors in der Praxis jedoch deutlich kleiner als 1, typ. klei¬≠ner 0,1. Unter diesen Bedingungen muss zur Energie√ľbertragung einer Wirkleistung eine vielfach h√∂here Scheinleistung in das System eingespeist werden. Auch wenn die Scheinleistungsaufnahme im Allgemeinen durch die Wahl des Lastwiderstandes entsprechend verringert werden kann, steigt sie doch bei kleinem Kopplungsfaktor stark an.

Dies f√ľhrt dazu, dass zur √úbertragung einer definierten Ausgangsleistung die speisende Quelle neben einer Wirkleistung auch eine zus√§tzliche, mit sinkendem Kopplungsfaktor steigende, Blindleistung liefern muss. Diese verursacht Verluste an dem Innenwiderstand der Quelle, hat aber auch zur Folge, dass die Quelle gr√∂√üer dimensioniert werden muss. Au√üerdem wird bei einem System zur kontaktlosen Energie√ľbertragung in der Praxis der Lastwiderstand weder reell, noch konstant sein. Mit der Eingangsschein-leistung steigt der Blindanteil des Eingangsstroms stark an.

Dies f√ľhrt bei einer verlustbehafteten √úbertragung dazu, dass die Spannungen an den unvermeidlichen Verlustwiderst√§nden ansteigen. Demnach wird es mit sinkendem Kopplungsfaktor immer schwieriger eine Leistung mit ausreichend hohem Wirkungsgrad zu √ľbertragen. Diese Einschr√§nkungen haben zur Folge, dass die Energie√ľbertragung mit induktiv gekoppelten Spulen ohne zus√§tzliche Ma√ünahmen nur bei gro√üen reaktiven Kopplungsfaktoren sinnvoll ist. Um diese Schwierigkeiten zu reduzieren, wird durch eine zus√§tz¬≠liche Beschaltung am Eingang und am Ausgang des √úbertragungssystems mit Kondensatoren versucht, Resonanz zu erreichen, um die st√∂renden Induktivit√§ten zu kompensieren.

Verfahren mit resonanter (induktiver) Kopplung

Im induktiv gekoppelten kontaktlosen Energie√ľbertragungssystem ohne Resonanz wurde deutlich, dass bei kleinen Kopplungsfaktoren ein Gro√üteil der eingespeisten Energie am Ausgang nicht zur Verf√ľgung steht. Die Energie zwischen einer Sender- und Empf√§ngerspule wird induktiv nur im Nahbereich sinnvoll √ľbertragen. Induktiv gekoppelte Systeme erfordern, dass die Spulen nahe beieinander und zueinander ausgerichtet sind; normalerweise stehen Sender und Empf√§nger nahezu in direktem Kontakt.

Durch Resonanz¬†(Bild¬†2)¬†wird erreicht, dass auch bei kleinen Kopplungsfaktoren keine Blindleistung aus der Quelle entnommen wird. So wird auch eine Energie√ľbertragung mit kleinen Kopplungsfaktoren, d.h. auch √ľber gr√∂√üere Distanzen m√∂glich. In Resonanz betrieben ist keine so sorgf√§ltige Ausrichtung der Sender- und Empf√§ngerspulen erforderlich und eine Distanz von bis zu 40¬†mm ist m√∂glich.

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Bild 2. Erfolgt die Energie√ľbertragung mit elektromagnetischer Kopplung bei der Resonanzfrequenz (Kopplung zweier Schwingkreise), l√§sst sich die Scheinleistungsaufnahme auf der Senderseite deutlich reduzieren.

In der Praxis sind auch resonant betriebene Energie√ľbertragungssysteme durch parasit√§re Impedanzen verlustbehaftet und eine zus√§tzliche Regelung der Ausgangsspannung ist unumg√§nglich. Deshalb sind die handels√ľblichen kontaktlosen Energie√ľbertragungssysteme mit Regelschleifen versehen, die durch eine zus√§tzliche kontaktlose Daten√ľbertragung vom Empf√§nger zum Sender die Sendefrequenz und ggf. Resonanzkreisparameter nachregeln.

Die Auswirkungen von Objekten, wie Metallgegenst√§nden und des menschlichen K√∂rpers sind relativ hoch. Dieser Einfluss ist bei resonant arbeitenden Energie√ľbertragungssystemen erst ab einem Abstand zwischen der Empf√§ngerspule und dem Objekt von typ. 0,5¬†m vernachl√§ssigbar, wobei die √úbertragungsfrequenz und die Spulengr√∂√üe hier entscheidende Parameter sind. So gibt es bei dieser Methode potenzielle Probleme, wenn sich in der N√§he des Senders ein metallisches Objekt befindet, da die Schwingkreisverstimmung einen erheblichen Leistungsabfall in der √úbertragung bewirkt.

Ein weiterer Nachteil ist die starke Erw√§rmung von metallischen Gegenst√§nden, die sich im Energiekanal befinden. Diese Eigenschaft stellt ein nicht unerheb¬≠liches Gefahrenpotenzial dar. Die elektromagnetischen Felder k√∂nnen bei der induktiven Energie√ľbertragung ziemlich stark sein und die menschliche Sicherheit muss ber√ľcksichtigt werden. Die Exposition gegen√ľber elek¬≠tromagnetischer Strahlung kann Anlass zur Sorge geben und es besteht auch die M√∂glichkeit, dass die vom Sender erzeugten Felder z.B. tragbare oder implantierte medizinische Ger√§te st√∂ren k√∂nnten. Weiterhin wird es mit sinkendem Kopplungsfaktor, den zu ber√ľcksichtigenden Verlusten und Toleranzen der Komponenten zunehmend schwieriger, Energie mit vertretbarem Aufwand und Wirkungsgrad zu √ľbertragen.

Neues Verfahren zur kontaktlosen Energie√ľbertragung

Eine alternative M√∂glichkeit, um Energie mittels strahlungsfreier, elektro¬≠magnetischer Energie zu √ľbertragen, basiert auf resonantem Tunneln. Tunnelnde elektromagnetischen Wellen breiten sich nicht durch die ‚ÄěLuft‚Äú aus, um absorbiert oder unkontrolliert abgestrahlt zu werden. Auf Basis der konventionellen √úbertragungstechnik wird durch die Erweiterung des Resonanzkreises durch die Konzentration der magnetischen Feldlinien und die Schaffung von zwei verschiedenen Medien √ľber die Kopplung von zwei Ferriten das Funktionsprinzip der evaneszenten resonanten Wellenkopplung mit Tunneleffekt erreicht.

Funktionsprinzip der Wellenkopplung mit Tunneleffekt

Um den Tunneleffekt zu erreichen, m√ľssen die Eigenschaften der Medien passend gestaltet werden: Die Bedingungen in beiden √§u√üeren Medien (Ferrit), die das mittlere Medium (Luft) umfassen (siehe¬†Bild¬†3), muss so sein, dass die elektromagnetische Charakteristik der einer fortschreitenden Welle gen√ľgt. Das mittlere Medium hingegen muss reale exponentielle ‚Äď steigende und fallende ‚Äď Wellenbedingungen erm√∂glichen. So dringt eine Welle vom sendenden Medium in das mittlere Medium ein, ‚Äědurchdringt‚Äú das mittlere Medium und bildet im Empfangsmedium wiederum eine Welle.

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Bild 3. Prinzip der kontaktlosen Energie√ľbertragung mit evaneszenter resonanter Wellenkopplung mit Tunneleffekt.

Evaneszente Wellen haben Energie und sie k√∂nnen Energie im Nahfeld √ľbertragen, aber der wesentliche Punkt einer evaneszenten Welle hat nichts mit Energie√ľbertragung zu tun. In einer evaneszenten Welle breitet sich die Welle nicht als wandernde Welle in das zweite Medium aus, sodass keine Fernfeldstrahlung im zweiten Medium oder keine Energieausbreitung √ľber gro√üe Entfernungen ‚Äď im Vergleich zur Wellenl√§nge ‚Äď von der Grenze aus erfolgt.

Eine evaneszente Welle f√§llt auf der anderen Seite der Grenze in ihrer Amplitude exponentiell ab. Dies ist eine Voraussetzung f√ľr die Kontinuit√§t von elektrischen und magnetischen Feldern an der Grenze und der Maxwell-Gleichungen. Die Anforderungen schreiben vor, dass die Gleichungen nur exponentiell abnehmende L√∂sungen haben.

Hauptmerkmale der √úbertragung mit evaneszenten Wellen

Fehlt das Empfangsmedium, findet im Sendemedium eine Totalreflexion statt und es erfolgt somit keine Abstrahlung von Energie. Deshalb werden EMV/EMF-Eigenschaften leichter erf√ľllt als mit herk√∂mmlichen Wireless-Power-Systemen. Das mittlere Medium kann z.B. auch Wasser sein. Die D√§mpfung durch metallene Bleche ‚Äď auch MU-Metall ‚Äď ist deutlich geringer als bei den herk√∂mmlichen induktiven √úbertragungsverfahren, da die Kopplung ‚Äď wie oben beschrieben ‚Äď nicht auf Nahfeldmagnetismus basiert.

Wenn der Sender ohne Empf√§nger betrieben wird, d.h. die Empfangsspule mit Ferritkern sich in gen√ľgend gro√üer Entfernung befindet, wird keine Energie abgestrahlt, es findet eine innere totale Reflexion statt. Wenn aber die Ferritkerne von Sender und Empf√§nger gen√ľgend nahe zusammengebracht werden, findet ab einer gewissen Entfernung ein ‚ÄěKoppeln‚Äú statt ‚Äď was bedeutet, die Feldkopplung zwischen den beiden Medien ist gro√ü genug, um die Luftbarriere zu √ľberbr√ľcken.

Durch den Tunneleffekt wird eine geringere Abnahme der Leistung in Abh√§ngigkeit von der Distanz zwischen Sender und Empf√§nger erreicht. In diesem Energie√ľbertragungssystem liegt die Proportionalit√§t zwischen Leistung und Distanz im Bereich von 1/r bis 1/r1,7, bei anderen kontaktlosen Energie√ľbertragungssystemen, mit magnetischer Kopplung ist das Verh√§ltnis 1/r3.

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Bild 4. Das Blockschaltbild des Energie√ľbertragungssystems mit Tunneleffekt ist vergleichbar mit anderen kontaktlosen Energie√ľbertragungssystemen.

Das Blockschaltbild des kontaktlosen Energie√ľbertagungssystems mit Tunneleffekt ist in¬†Bild¬†4¬†dargestellt. Ein Signalgenerator erzeugt ein hochfrequentes Signal, das √ľber ein Regel- und Steuersystem eine HF-Endstufe speist. Das verst√§rkte Signal wird der Senderspule zugef√ľhrt.

Auf der Empfangsseite wird die vom Sender √ľbertragene Energie √ľber die Empf√§ngerspule, der Impedanzanpassung, einem Gleichrichter mit anschlie√üender Spannungsregelung zugef√ľhrt. An den Ausgang des Spannungsreglers kann ein elektrischer Verbraucher angeschlossen werden. Innerhalb der Leistungsklasse kann der Empf√§nger jede beliebige Spannungs-/Stromkonstellation zur Verf√ľgung stellen.

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Bild 5. Mit steigender Distanz zwischen Sender- und Empf√§ngerspulen sinkt die maximal √ľbertragbare Leistung. Beim von WPT-Systems entwickelten Energie√ľbertragungssystem mit Tunneleffekt (links) l√§sst sich erst ab einem Mindestabstand Leistung √ľbertragen. Mit weiter steigender Distanz nimmt die √ľbertragbare Leistung zun√§chst nur wenig ab. Ein induktiv gekoppeltes Energie√ľbertragungssystem (rechts) dagegen, kann die maximale Leistung nur √ľber eine sehr kleine Distanz √ľbertragen. Wird der Abstand zwischen den Spulen gr√∂√üer, sinkt die maximal √ľbertragbare Leistung rapide.

Die besonderen Eigenschaften der Energie√ľbertragung mit Tunneleffekt sind:

  • Geringe Leistungsabnahme in Abh√§ngigkeit der Distanz zwischen Sender und Empf√§nger.¬†Bild¬†5¬†zeigt den Graphen der Leistungsabnahme des von WPT-Systems entwickelten Verfahrens (links) im Vergleich zu einem typischen induktiv gekoppelten Energie√ľbertragungssystem.
  • Hohe Toleranz¬†gegen Versatz zwischen Sender- und Empf√§ngerspulen. In¬†Bild¬†6¬†sind der vertikale, der horizontale und der radiale Versatz zwischen Sender- und Empf√§ngerspulen mit Ferritkern mit der damit verbundenen Leistungsabnahme gezeigt. Es ist deutlich zu erkennen, dass auch bei hohem Versatz nur eine geringe Leistungsminderung stattfindet.

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Bild 6. Das mit dem Tunneleffekt arbeitende kontaktlose Energie√ľbertragungssystem toleriert in einem weiten Bereich einen Versatz zwischen Sender- und Empf√§ngerspulen.

  • Das Energie√ľbertragungssystem¬†bietet die M√∂glichkeit, mit einem Sender mehrere Empf√§nger parallel zu betreiben (Bild¬†7). Dabei ist es so, dass jeder Empf√§nger dem Sender die Leistung entnehmen kann, die f√ľr den Betrieb seines Verbrauchers erforderlich ist, solange die Summe der Leistungsentnahme aller Empf√§nger die maximal m√∂gliche Senderleistung nicht √ľberschreitet.

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Bild 7. Ein kontaktloses Energie√ľbertragungssystem mit Tunneleffekt kann mehrere Empf√§nger versorgen. Sie Summe der von den Empf√§ngern aufgenom¬≠menen Leistung darf die maximale Senderleistung nicht √ľbersteigen. Das Foto rechts zeigt einen Testaufbau mit einem 60-W-Energie√ľbertragungssystem mit zwei Empf√§ngern und LED-Strahlern als Last.

  • Fremdk√∂rper jeglicher Art, auch metallische Gegenst√§nde, k√∂nnen in den √úbertragungskanal eingef√ľhrt werden. Metallische Objekte erhitzen sich dabei nicht. Sie nehmen also keine Energie auf, da sie nicht die Bedingung einer fortschreitenden Welle erf√ľllen. In¬†Bild¬†8¬†ist der Aufbau eines kontaktlosen Energie√ľbertragungssystems mit Tunneleffekt gezeigt, bei dem die Temperatur einer in den Energie√ľbertragungskanal eingef√ľgten Metallplatte gemessen wurde. Die Metallplatte zeigt keine Temperaturerh√∂hung.

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Bild 8. Ein metallisches Objekt, das in den √úbertragungskanal eines Energie√ľbertragungssystem mit Tunneleffekt zwischen Sender und Empf√§nger eingef√ľgt wird, nimmt keine Energie auf und erw√§rmt sich auch nicht. Im Betrieb zeigt die Messung der Temperatur der Metallplatte zwischen Sender (rechts) und Empf√§nger (links) keinen Temperaturanstieg.

Applikationen der neuen kontaktlosen √úbertragung

Die kontaktlose √úbertragung von Energie hat zahlreiche Vorteile. Zum Beispiel macht sie fehleranf√§llige Steckkontakte √ľberfl√ľssig. Ger√§te k√∂nnen in Geh√§use eingebaut werden, die gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gesch√ľtzt sind. Zudem m√ľssen sich die Anwender nicht mehr die M√ľhe machen, Kabel einzustecken. Ausgerissene Kabel und Stecker geh√∂ren der Vergangenheit an.

Die meisten Anwendungen der kontaktlosen Energie√ľbertragung liegen gegenw√§rtig im Bereich des Ladens von Akkus in tragbaren Ger√§ten kleiner Leistung. Es gibt einige wenige etablierte Standards in diesem Bereich, die eine Vereinheitlichung anstreben, die jedoch die Flexibilit√§t der Systeme eher einschr√§nkt. Das Vorhandensein eines Qi-Logos bedeutet beispielsweise, dass das Ger√§t durch das Wireless Power Consortium registriert und zertifiziert ist. Seit 2015 kann nach Qi-Standard eine Leistung bis zu 15¬†W √ľbertragen werden. Es gibt jedoch viele Anwendungen, f√ľr die kein Standard notwendig ist und die eine deutlich h√∂here Leistung als 15¬†W erfordern. Hier kann ein Verfahren mit individuell optimierter Energie√ľbertragung eingesetzt werden.

Mit dem vorgestellten kontaktlosen Energie√ľbertragungsverfahren mit Tunneleffekt von WPT-Systems ergeben sich hinsichtlich der Anwendungsgebiete zahlreiche neue M√∂glichkeiten:

  • Versorgung von Produkten f√ľr me¬≠¬≠dizinische Langzeituntersuchungen und batteriegespeisten Implantaten.

  • Sicherheitstechnische Produkte, die durch Mauern und andere Barrieren energiegespeist werden.

  • Regelungen und Steuerungen in der Schwerindustrie, die bisher mit beweglichem Kabel versorgt werden.

  • Sensorik, Versorgung von autarken und/oder drehenden Sensorsystemen, Kameras, Motoren.

  • Bergbau oder explosionsgef√§hrde¬≠te Anwendungen, durch vollst√§ndig ge¬≠-kapseltes Energieversorgungssystem.

  • Bei Transport und Verkehr, Aufladen der Akkus von Elektrofahrzeugen ohne Kabel.

Das Energie√ľbertragungsverfahren mit Tunneleffekt erlaubt gro√üe Freiheitsgrade in der Kombination zwischen Sendern und Empf√§ngern.¬†Bild¬†9¬†zeigt einen Testaufbau mit einem Sende¬≠modul (rechts) mit einer maximalen Ausgangsleistung von 150¬†W und mehreren Empf√§ngern.

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Bild 9. Ein Sendemodul (rechts) von WPT-Systems mit einer maximalen Ausgangsleistung von 150 W versorgt in diesem Aufbau drei Empfänger mit elektrischer Energie.

Mehr Freiheitsgrade und mehr Sicherheit

Eine Wireless Power Transmission sollte die √úbertragung √ľber eine Distanz im Zentimeterbereich und nicht nur wenigen Millimetern erm√∂glichen. In der Praxis sto√üen die bisher bekannten Verfahren mit induktiven oder resonanten induktiven Verfahren recht schnell an ihre technischen und mechanischen Grenzen. Ein Entwickler, der ein induktiv gekoppeltes Energie√ľbertragungsverfahren einplant, muss sehr hohen Aufwand treiben, um unerw√ľnschte Nebeneffekte zu beseitigen bzw. zu vermeiden ‚Äď z.B. um Fremdobjekte in der N√§he des √úbertragungskanals zu detektieren (Foreign Object Detection, FOD).

Das hier vorgestellte Verfahren zur kontaktlosen √úbertragung von Energie mit Tunneleffekt bietet dem Entwickler mehr Freiheitsgrade, wie eine gr√∂√üere Distanz bis zu 30¬†cm und einen hohen Versatz zwischen Empf√§nger- und Senderspule. Das √úbertragungsverfahren ist ohne gro√üen zus√§tzlichen Aufwand sicher hinsichtlich seiner Abstrahlungseigenschaften und tolerant gegen √§u√üere Einfl√ľsse wie Fremdk√∂rper. Eine gleichzeitige Versorgung von mehreren Empf√§ngern ist pro¬≠blemlos m√∂glich.

Energiesender und -empfänger mit Tunneleffekt

Die wichtigsten Eigenschaften der Energie√ľbertragung mit Tunneleffekt sind:

  • Wirkungsgrad gr√∂√üer 90¬†%.
  • Leistungsdichte in Bezug auf die √úbertragungsfl√§che 45¬†W/cm2.
  • EMV und EMF-Anforderungen sind leicht zu erf√ľllen.
  • Keine Datenkommunikation f√ľr Regelung und Schutzfunktionen zwischen Sender und Empf√§nger n√∂tig.
  • Betrieb mit mehreren Empf√§ngern und einem Sender m√∂glich.
  • Begrenzte Beeinflussung durch Gegenst√§nde im Energiefluss.
  • Gro√üe Distanz zwischen Sender- und Empf√§ngerspulen und Freiheitsgrade in der Ausrichtung.

Das von WPT-Systems entwickelte Konzept zur kontaktlosen Energie√ľbertragung kombiniert ein international patentiertes √úbertragungsverfahren mit modernster Elektronik auf Basis von Wide-Band-Gap-Materialien. Somit stehen Produkte und Bausteine zur Verf√ľgung, die hinsichtlich Integrationsdichte und √úbertragungseigenschaften kaum W√ľnsche offenlassen.

Der Autor

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Michael Zenkner von WPT-Systems

Michael Zenkner

ist Leiter des Unternehmens WPT-Systems und gibt die technische Entwicklung und Geschäftsstrategie vor. Die notwendige Erfahrung im Produktmanagement konnte er sich durch die aktive Mitwirkung an Entwicklungen von Techniken und Produkten in unterschiedlichen Unternehmen aneignen. Zenkner studiert zusätzlich Internationales Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule Augsburg.

m.zenkner@wpt-systems.de

Kommentar: Wie wireless ist Wireless Power?

Eine der sicherlich zukunftstr√§chtigen Techniken ist die Wireless Power Transmission (WPT) ‚Äď kontaktlose Energie√ľbertragung. Gegenw√§rtig tummeln sich hierzu verschiedene Anbieter auf dem Markt mit Gebilden, die ‚Äď wenn man genauer hinschaut ‚Äď die Energie zwar galvanisch getrennt √ľbertragen, aber durch die erforderliche minimale Distanz zwischen Sender und Empf√§nger und die notwendige pr√§zise Ausrichtung wohl eher als Transformatoren mit zwei losen Wicklungen zu betrachten sind. Sie kommen lediglich ohne elektrischen Kontakt aus, was der deutsche Begriff ¬Ľkontaktlose Energie√ľbertragung¬ę auch sehr exakt widerspiegelt.

Um von Wireless Power Transmission sprechen zu k√∂nnen, muss die Gr√∂√üe des √úbertragungssystems in Relation zur √ľbertragenen Leistung und zur √úbertragungsdistanz betrachtet werden. Das von Michael Zenkner beschriebene Verfahren mit Tunneleffekt erlaubt hinsichtlich Distanz und Ausrichtung Freiheitsgrade, die Anwender auch tats√§chlich mit dem Begriff ¬ĽWireless¬ę assoziieren. Die in dem Fachbericht beschriebenen Vorteile dieses Wireless-Power-Verfahrens √ľberzeugen und einer der meines Erachtens herausragenden Vorteile ist die fehlende Absorption von Energie in Fremdk√∂rpern, d.h. die Tatsache, dass Fremdobjekte die √ľbertragene Energie nicht aufnehmen. Damit steht einem vielf√§ltigen Einsatz des neuen Energie√ľbertragungsverfahrens nichts im Wege ‚Äď es kann sogar f√ľr Ger√§te mit Metallgeh√§use genutzt werden.

Der Autor

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Dr. Heinz Zenkner

Dr.-Ing. Heinz Zenkner

hat Elektrotechnik mit Schwerpunkt Hochfrequenztechnik studiert und im Fachbereich Hochfrequenztechnik promoviert. Er ist seit vielen Jahren √∂ffentlich bestellter und vereidigter Sachverst√§ndiger f√ľr EMV. Neben zahlreichen wissenschaftlichen Ver√∂ffentlichungen tritt Dr. Zenkner auch als Autor in einer Vielzahl von Werken zur EMV in Erscheinung. In seiner beruflichen Laufbahn hat er als Dozent an verschiedenen Universit√§ten gearbeitet und Seminare an der IHK geleitet. Seit vielen Jahren besch√§ftigt er sich mit industrieller Elektronik, von der ersten Idee eines Produktes bis hin zur Serienproduktion. F√ľr seinen Fachaufsatz ¬ĽDer Weg zur professionellen Schaltung¬ę wurde Dr. Zenkner 2019 von der Redaktion¬†Elektronik¬†als Autor des Jahres ausgezeichnet.

 

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