DCRS

Un système de résonance à bobines dipôles (DCRS) est une paire de bobines électromagnétiques spécialement accordées, conçues pour transférer de l'énergie électrique sans fil à travers un espace. Une bobine transmet, l'autre reçoit. Les deux sont accordées à la même fréquence de résonance, généralement dans la gamme des kilohertz à quelques mégahertz, ce qui permet un couplage d'énergie efficace même lorsque les bobines sont physiquement séparées par de l'air ou un matériau non conducteur.

La bobine émettrice est alimentée par une source CA à la fréquence de résonance. Cela génère un champ magnétique variable dans le temps qui induit un courant dans la bobine réceptrice. Parce que les deux bobines résonnent à la même fréquence, le récepteur présente une impédance élevée aux champs parasites aux fréquences hors résonance, améliorant la sélectivité et l'efficacité. Le facteur de qualité (Q) de chaque bobine affecte directement l'efficacité du transfert de puissance ; un Q plus élevé signifie une résonance plus nette et moins d'énergie gaspillée sous forme de chaleur.

Les systèmes DCRS se retrouvent dans les chargeurs à induction pour l'électronique grand public, l'alimentation sans fil dans les implants médicaux et les applications industrielles où les pièces rotatives ou les environnements scellés rendent la connexion électrique directe impraticable. Les distances de transfert varient généralement de quelques millimètres (implants, chargeurs de téléphone) à des dizaines de centimètres (coupleurs industriels). L'efficacité diminue fortement lorsque les bobines s'éloignent ou se désalignent ; l'efficacité à un écart de 10 cm peut être de 50 à 90 pour cent selon la taille et le Q de la bobine, tandis que des écarts de 50 cm nécessitent souvent des bobines plus grandes et affichent une efficacité beaucoup plus faible.

Les matériaux des bobines sont très importants. Les enroulements en cuivre avec du fil de Litz (de nombreux brins minces isolés torsadés ensemble) réduisent les pertes par effet de peau aux hautes fréquences. Les bobines à air sont courantes ; les noyaux de ferrite concentrent le champ magnétique mais introduisent des pertes dans le noyau. L'inductance et la capacité de chaque résonateur doivent être soigneusement adaptées ; de légers désaccords réduisent le couplage et décalent la fréquence de résonance.

Les principaux modes de défaillance sont le désalignement (le déplacement latéral ou axial des bobines dégrade le couplage), la dérive de fréquence (le vieillissement des composants, la température ou les objets métalliques à proximité désaccordent le système) et la surchauffe de la bobine émettrice sous forte charge ou mauvais couplage. Des plaques de blindage ou de mise à la terre entre l'émetteur et le récepteur peuvent réduire les interférences électromagnétiques et le couplage parasite avec les appareils électroniques voisins, mais elles augmentent également la distance effective et réduisent l'efficacité.