Forschungsprojekt INDUGIE

Wie das Forschungsprojekt INDUGIE durch präzise Strandauslegung und PCB-Einbettung die Grenzen der induktiven Energieübertragung bei 2 MHz verschiebt.

Was wurde erforscht?

Im Verbundprojekt INDUGIE (Hochfrequente induktive Energieübertragung für autonome elektrische Antriebe) wurde ein induktives Wireless Power Transfer-System entwickelt. Der Fokus lag auf der Optimierung der Energieübertragung bei einer hohen Betriebsfrequenz von 2 MHz, um maximale Effizienz bei minimalem Platzbedarf zu erreichen.

Die Herausforderung

Bei 2 MHz führen Skineffekt und Proximityeffekt zu massiven Widerstandserhöhungen in herkömmlichen Leitern. Die Herausforderung bestand darin, eine Litzenkonstruktion zu finden, deren Einzeladerdurchmesser exakt auf die geringe Skin-Eindringtiefe von nur ca. 47 µm abgestimmt ist, um die Stromverdrängung zu minimieren.

Unsere Lösungsstrategie

Durch analytische Modellierung und reale AC-Widerstandsmessungen wurden verschiedene Varianten verglichen. Die Wahl fiel auf eine hochfeine HF-Litze mit 360 Einzeladern von je 0,04 mm Durchmesser. Diese Dimensionierung nutzt den Skineffekt optimal aus. Ein besonderer Clou war die anschließende Integration der Sendespule direkt in eine Kavität der Leiterplatte (PCB).

Ergebnis

Im Vergleich zu einem Volldraht gleichen Querschnitts konnten die Kupferverluste um beeindruckende 32 % gesenkt werden. Die erfolgreiche Leiterplatteneinbettung beweist, dass moderne HF-Litzen in Kombination mit innovativer Aufbau- und Verbindungstechnik der Schlüssel für hocheffiziente, kompakte Energieübertragungssysteme sind.