Capacitieve Draadloze Vermogensoverdracht: een Kwestie van Materialen

De grootste uitdaging bij capacitieve draadloze energieoverdracht is het beheersen van de lage koppelcapaciteit die de vermogensdichtheid ernstig belemmert. De sleutel tot het verhogen van de vermogensdichtheid is de koppeling tussen de zender en de ontvanger van het systeem. In de huidige literatuur wordt de koppeling beschreven door een ideaal pi model, waarbij geen rekening wordt gehouden met verliezen in het medium en de frequentieafhankelijke permittiviteit. Dit model mag dan goed zijn wanneer lucht als medium wordt gebruikt, maar geldt het ook voor capacitieve vermogensoverdracht door vaste media zoals polymeren? 
Deze dissertatie maakt gebruik van het algemene pi-model en beschouwt de diëlektrische frequentie-afhankelijke eigenschappen van media. Om deze diëlektrische eigenschappen te verkrijgen, wordt een experimentele laboratoriumopstelling gerealiseerd. Deze opstelling kan automatisch metingen uitvoeren over afstanden van 1 mm tot 300 mm voor frequenties tussen 100 kHz en 20 MHz. Verder worden deze meetgegevens verwerkt in een geoptimaliseerd ontwerp van een CPT-systeem. Op basis van analytische berekeningen is dit geoptimaliseerde sondeersysteem geconstrueerd met als doel 100 W over afstanden van 1 mm tot 10 mm door lucht en de vaste media: glas, Epramid, Epratal, polycarbonaat, PTFE, Multilene en Epratex. Om aan deze eisen te voldoen worden een galliumnitride (GaN) omvormer van de plank, een dubbelzijdig LC-compensatienetwerk en vier parallelle koperen platen gebruikt die automatisch in hoogte verstelbaar zijn. Bovendien bevat het proefschrift ook een sectie waarin de verschillende valkuilen tijdens het constructieproces worden beschreven, in het bijzonder het ontwerp van de spoel of de elektrische doorbraak tussen de couplerplaten.