Topic description
Les technologies de transmission de puissance sans fil (TPSF) sont en pleine expansion, notamment pour la recharge sans fil des appareils électroniques de tous les jours mais aussi pour l’alimentation de nœuds de capteur communicants sans fil. Toutefois, leurs portées de transmission restent encore limitées et la haute fréquence de fonctionnement généralement utilisée interdit toute transmission d’énergie en présence ou à travers les milieux conducteurs (parois métalliques ou eau de mer). Cet aspect limite leur adoption en milieux complexes (industriels, bio-médicaux, ...). La technologie ultra basse-fréquence que notre laboratoire étudie est basée sur un système électromécanique récepteur comprenant une bobine et un aimant mis en mouvement par un champ magnétique émis à distance. Le but de la thèse consistera à proposer et développer des nouveaux concepts ultra basse-fréquence pour augmenter la portée de transmission tout en conservant des densités de puissance suffisantes pour l’alimentation de systèmes de capteurs. La thèse consistera donc à étudier, concevoir, optimiser et tester les performances de nouvelles topologies (forme du champ émetteur, géométries et matériaux du récepteur…). Le candidat sera amené à développer des modèles analytiques et numériques pour identifier les paramètres d’influence du système et comparer ses performances à la littérature (portées, densités de puissance, sensibilité à l’orientation). De plus, le candidat pourra proposer, développer et tester des électroniques de conversion d’énergie innovantes adaptées, côté émetteur et/ou récepteur pour étudier leurs impacts sur les performances du système. Une optimisation conjointe du système électromécanique et de son électronique associée pourra mener à la réalisation d’un système complet de transmission de puissance sans fil performant. Un profil pluridisciplinaire orienté physique et mécatronique est recherché pour cette thèse. En plus de solides bases théoriques, le doctorant devra posséder des capacités à travailler en équipe et une aptitude à l’expérimentation. Le doctorant sera intégré au Département Systèmes du CEA-Leti, au sein d’une équipe de chercheurs possédant de fortes compétences sur le développement et l’optimisation de systèmes électroniques et mécatroniques alliant des solutions innovantes pour la récupération d’énergie, la transmission de puissance sans fil, l’électronique basse consommation et l’intégration de capteurs pour le développement de systèmes autonomes.
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Wireless power transfer (WPT) technologies are rapidly expanding, particularly for wireless charging of everyday electronic devices and for powering wireless communicating sensor nodes. However, their transmission ranges remain limited, and the high operating frequencies typically used prevent energy transfer in the presence of, or through, conductive media (such as metallic barriers or seawater). This constraint significantly limits their adoption in complex environments (industrial, biomedical, etc.).The ultra-low-frequency technology investigated in our laboratory is based on an electromechanical receiver system comprising a coil and a magnet set into motion by a remotely generated magnetic field. The objective of this PhD project is to propose and develop novel ultra-low-frequency concepts to increase transmission range while maintaining sufficient power density for supplying sensor systems. The work will therefore involve studying, designing, optimizing, and experimentally validating the performance of new topologies (emitter field shaping, receiver geometries and materials, etc.). The candidate will develop analytical and numerical models to identify key system parameters and compare performance with the state of the art (range, power density, sensitivity to orientation). In addition, the candidate will propose, design, and experimentally evaluate innovative energy conversion electronics, on the transmitter and/or receiver side, to assess their impact on the overall system performance. A joint optimization of the electromechanical system and its associated power electronics will ultimately lead to the realization of a high-performance wireless power transfer system. A multidisciplinary profile with a strong orientation toward physics and mechatronics is sought for this PhD project. In addition to solid theoretical foundations, the PhD candidate must demonstrate the ability to work effectively in a team environment as well as a strong aptitude for experimental work. The PhD candidate will be integrated into the Systems Department of CEA-Leti, within a team of researchers with strong expertise in the development and optimization of electronic and mechatronic systems, combining innovative solutions for energy harvesting, wireless power transfer, low-power electronics, and sensor integration aimed at the development of autonomous systems.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Systèmes (LETI)
Service : Service Systèmes de Capteurs, électroniques pour l’Energie
Laboratoire : Laboratoire Autonomie et Intégration des Capteurs
Date de début souhaitée : 01-09-
Ecole doctorale : Sciences et Ingénierie des Systèmes, de l’Environnement et des Organisations (SISEO)
Directeur de thèse : BADEL Adrien
Organisme : UNIVERSITE SAVOIE MONT-BLANC
Laboratoire : SYMME
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Funding category
Public/private mixed funding
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