[發(fā)明專利]醫(yī)療植入器件無線能量傳輸系統(tǒng)中互感系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010975640.X | 申請日： | 2020-09-16 |
| 公開（公告）號： | CN112290689B | 公開（公告）日： | 2022-06-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡光喜;鮑佳睿;胡淑彥;鄭立榮 | 申請（專利權(quán)）人： | 復(fù)旦大學(xué) |
| 主分類號： | H02J50/10 | 分類號： | H02J50/10;H02J50/90;H01F38/14;G06F30/10;G06F30/20 |
| 代理公司： | 上海正旦專利代理有限公司 31200 | 代理人： | 陸飛;陸尤 |
| 地址： | 200433 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 醫(yī)療 植入 器件 無線 能量 傳輸 系統(tǒng) 互感 系數(shù) 優(yōu)化 設(shè)計 方法 | ||
1.一種醫(yī)療植入器件無線能量傳輸系統(tǒng)中互感系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，具體步驟為：
(1)設(shè)立正對準(zhǔn)情況下的WPT模型的初始值：包括接收線圈幾何形狀的初始值：線圈半徑R2，線圈匝數(shù)n2和導(dǎo)線半徑r2，以及接收線圈與發(fā)射線圈的間距h；
(2)基于互感系數(shù)M，優(yōu)化發(fā)射線圈參數(shù)，這些參數(shù)包括發(fā)射線圈內(nèi)徑Rin，外徑Rout，和發(fā)射線圈匝數(shù)n1；
(2.1)優(yōu)化參數(shù)為發(fā)射線圈的平均半徑Rav，限制條件為接收線圈的幾何形狀尺寸，以及接收線圈與線圈間距h；
(2.2)優(yōu)化參數(shù)為發(fā)射線圈的匝數(shù)n1和發(fā)射線圈內(nèi)外半徑差b，限制條件為步驟(2.1)優(yōu)化得到的發(fā)射線圈的平均半徑Rav；
(3)將以上正對準(zhǔn)情況下的、使用仿真軟件優(yōu)化得到的WPT模型結(jié)果，用M的理論計算或?qū)嶒灲Y(jié)果驗證；
(4)基于互感系數(shù)M，優(yōu)化未對準(zhǔn)情況下的WPT模型：
優(yōu)化參數(shù)為接收線圈與發(fā)射線圈軸線水平方向距離的偏差d0和接收線圈在垂直方向上的角度偏差θ；限制條件為優(yōu)化得到的WPT模型的線圈尺寸及間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟(2.1)中所述優(yōu)化參數(shù)發(fā)射線圈的平均半徑Rav的具體步驟為：將發(fā)射線圈與接收線圈正對準(zhǔn)，固定接收線圈的位置和幾何形狀尺寸，改變單匝發(fā)射線圈的Rav，仿真研究Rav從5mm連續(xù)變化到27mm時，線圈間距h＝20mm的WPT模型的互感系數(shù)M，得到在以上限制條件下使系統(tǒng)M值最大的Rav；
步驟(2.2)中所述優(yōu)化參數(shù)發(fā)射線圈的匝數(shù)n1和發(fā)射線圈內(nèi)外半徑差b的具體步驟為：將發(fā)射線圈的Rav固定為步驟(2.1)中優(yōu)化的結(jié)果，研究發(fā)射線圈的匝數(shù)n1從3匝連續(xù)變化至7匝，線圈內(nèi)外半徑差b從6mm連續(xù)變化至12mm時，WPT模型的互感系數(shù)M，從而得到能使M最大化的發(fā)射線圈內(nèi)外半徑和線圈匝數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟(3)中所述將以上正對準(zhǔn)情況下的、使用仿真軟件優(yōu)化得到的WPT模型結(jié)果，用M的理論計算或?qū)嶒灲Y(jié)果驗證；實驗結(jié)果通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行測量，具體步驟為：將線圈通過一對螺紋針孔連接器SMA連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上，利用去嵌入式校準(zhǔn)的方法減小SMA連接器產(chǎn)生的磁干擾對實驗結(jié)果的影響；該方法從原始被測設(shè)備的測量中減去測量夾具產(chǎn)生的寄生參數(shù)；設(shè)測量得到的原始S參數(shù)表示為Sdut，可轉(zhuǎn)換為導(dǎo)納參數(shù)Y，其關(guān)系如下:Ydut＝(G0-Sdut)(Z0·Sdut+Z0)-1；其中G0為單位矩陣，Z0為各端口的特征阻抗矩陣，表示為50G0；類似的，用將線圈開路和短路得到的Sshort和Sopen轉(zhuǎn)化為Yshort和Yopen；去除寄生電容耦合和自電容后，系統(tǒng)的Y參數(shù)表示為:
Y＝[(Ydut-Yopen)-1-(Yshort-Yopen)-1]-1，
將得到的Y參數(shù)轉(zhuǎn)為Z參數(shù)(Z＝Y(jié)-1)后，得到互感系數(shù)的結(jié)果，
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于復(fù)旦大學(xué)，未經(jīng)復(fù)旦大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/202010975640.X/1.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
