Wireless Power Transfer

Business Unit »Smart Systems«

In den Bereichen der Cosumer Electronics, der modularen industriellen Systeme, Medizintechnik und der IIoT-Gerätschaften steigt der Bedarf hinsichtlich einer drahtlosen Energieversorgung stetig. Einer der größten Vorteile dieser Technologie liegt an dessen Fähigkeit, eine freie Positionierung des Energieempfängers zu ermöglichen bei gleichzeitiger Vermeidung von komplizierten Verkabelungen und störanfällige Kontaktierungen. Darüber hinaus kann auf integrierte Ladungsspeicher (Akkumulatoren) je nach Anwendung verzichtet werden. Mit der Möglichkeit der hermetischen Abschottung der Systeme bietet die kontaktlose Energieübertragung einen weiteren Vorteil, da sie von ungewünschten externen Einflüssen isoliert werden (z.B. von Staub, Feuchtigkeit, Hitze, Flüssigkeit, etc.).

Für die drahtlose Energieübertragung existieren bereits diverse praktikable Methoden, die auf verschiedenen physikalischen Prinzipien wie die induktive und die kapazitive Kopplung beruhen. Die vergleichsweise hohen Frequenzen, die hier benutzt werden, erlauben den Einsatz konventioneller und kostengünstige Leiterplatten oder Drucktechnologien für die Spulen- bzw. Antennen und sind somit für eine platzsparende Integration bzw. eine Miniaturisierung gut geeignet. Dabei liegt die übertragbare Energiemenge in der Größenordnung von wenigen mW bis zu mehreren 100 W. Somit ist die Leistungsfähigkeit vergleichbar den klassischen Versorgungssystemen oder Netzteilen.

Unter Berücksichtigung der gesetzlichen Elektro-Smog-Grenzen bleiben der Leistungsanstieg und die Positionierungsfreiheit drahtloser Energieübertragungssystemen hinsichtlich einer breiten Anwendbarkeit ein Thema der Spitzentechnologie. Nur durch eine emissionsarme Topologie können Anwendungen in direkter Nähe zum Menschen oder in EMV-kritischen Umgebungen ermöglicht werden. Diesbezüglich hat das Fraunhofer ENAS hat eine Anordnung von nebeneinanderliegenden und verschachtelten Spulen entwickelt, welche separat gesteuert werden. Durch die Erkennung der An- oder Abwesenheit eines autorisierten Empfängers, wird nur die übertragende Spule in direkter Nähe eines korrespondierenden Empfängers aktiviert, wodurch sich die Übertragungsleistung erhöht und gleichzeitig die ungewünschten strahlenden Streufelder minimiert werden. Basierend auf diesem innovativen Ansatz verfügt das Fraunhofer ENAS über ein solides Knowhow im Bereich der effizienten drahtlosen Energieübertragung und bietet dieses als technologische Lösung in Bereichen wie Medizintechnik, industrieller Automatisierungstechnik, Smart Textiles, Wearables, IIoT und Consumer Elektronik an.

Ausgewählte Anwendungsszenarien

 

Sens-o-Spheres

 

Aktiver Werkstückträger

 

Strukturintegrierte, drahtlose Sensorik und Aktorik im Maschinenbau

 

Drahtlose Sensorsysteme zur flexiblen Gestaltung von Produkionsprozessen