Abstract
Bei Herzunterstützungssystemen wird nach heutigem Stand eine Versorgungsleitung durch die Haut benötigt, mit der ein hohes Infektionsrisiko einher geht. Durch eine induktive Energieversorgung kann dieses Risiko eliminiert werden. So werden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Spulengeometrien mit einer Pareto-Optimierung hinsichtlich der Effizienz und der Leistungsdichte untersucht. Hierzu werden zunächst verschiedene Ansätze zur Berechnung der Eigeninduktivitäten der zu untersuchenden Spulen auf ihre Genauigkeit und Rechenressoucenverbrauchs. An dieser Stelle wird gezeigt, dass sich die analytische Lösung für die Induktivität und die Kopplung als der beste Mittelweg ergibt. Im Anschluss werden verschiedene Verlustmodelle vorgestellt und in die Berechnung integriert, sodass sowohl für eine parallele, als auch serielle Kompensation eine Pareto-Front erzeugt werden kann. Hierbei werden die Ohm'schen, Skin- und Proximity-Verluste berücksichtigt und für die Verwendung von realen Hochfrequenz-Litzen überführt. Für die Pareto-Optimierung werden nachfolgend die nötigen Schritte der Berechnung näher erläutert und näher auf die wichtigen Konzepte eingegangen. In der anschließenden Ergebnisauswertung werden die Pareto-Fronten für verschiedene Frequenzen dargestellt und ausgewertet. Durch die Variation von verschiedenen Berechnungsparametern werden zusätzlich deren Einflüsse auf die Effizienz untersucht und nach möglichen Optimierungspotenzialen gesucht. So wird die Vergrößerung der Primärspule bei der seriellen Kompensation, die Variation der Aderdicke, der Leitfähigkeit, des Füllfaktors, der Spulenabstand, Windungsabstand und der Innenradius betrachtet. In einem letzten Schritt wird ein Prototyp aufgebaut, um die Ergebnisse der Berechnung zu verifizieren.
Users
Please
log in to take part in the discussion (add own reviews or comments).
