Modélisation multiphysique, caractérisation et conception de transducteurs magnétoélectriques pour l'alimentation de capteurs biomédicaux autonomes - Laboratoire d'Electronique et Electromagnétisme Access content directly
Theses Year : 2018

Modélisation multiphysique, caractérisation et conception de transducteurs magnétoélectriques pour l’alimentation de capteurs biomédicaux autonomes

Modélisation multiphysique, caractérisation et conception de transducteurs magnétoélectriques pour l'alimentation de capteurs biomédicaux autonomes

Abstract

In order to avoid surgery for battery replacement or recharge, we propose to use an innovative technique to wirelessly recharge the battery using magnetoelectric materials. The magnetoelectric effect is issued of two combined phenomena: piezoelectricity and magnetostriction. The idea is to achieve a wireless power transmission based on the near magnetic field techniques: the source energy is emitted via a magnetic field and the receptor which will transduce the energy is a magnetoelectric material. The magnetostrictive part of the magnetoelectric transducer is subjected to a stress due to the magnetic field. The stress is transmitted to the piezoelectric part which will produce an electric field. The electric voltage collected from the electrodes of the piezoelectric material will be used to power or recharge electronic devices. This thesis contributes to the development of this technique by proposing improving ways for energy transmission to powering sensors with the smallest transducer possible. An 2D finite element model his presented with power measurements and the characterizing bench associated.
Afin d'éviter une opération de remplacement de la batterie d'un dispositif biomédical, nous proposons d'utiliser une technique innovante de rechargement sans fils utilisant des matériaux magnétoélectriques. L'effet magnétoélectrique extrinsèque est principalement issu de la combinaison de deux phénomènes : piézoélectricité et magnétostriction. L'idée est de réaliser une transmission d'énergie sans fils basée sur les techniques d'induction en champ proche : on applique un champ magnétique, le récepteur qui servira de transducteur d'énergie sera composé d'un matériau magnétostrictif, qui, sous l'effet du champ magnétique va se déformer, les contraintes mécaniques sont transmises au matériau piézoélectrique qui se polarise. On mesure alors une tension électrique aux bornes du piézoélectrique qui peut ensuite servir à alimenter ou recharger un dispositif électronique. Cette thèse contribue au développement de cette technique en proposant des pistes d'améliorations de la puissance transmissible afin de pouvoir alimenter des capteurs avec un transducteur le plus petit possible. Pour ce faire, une modélisation par éléments finis 2D est présentée ainsi que des mesures de puissance et le développement du banc de caractérisation associé.
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tel-02493867 , version 1 (28-02-2020)

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  • HAL Id : tel-02493867 , version 1

Cite

Kevin Malleron. Modélisation multiphysique, caractérisation et conception de transducteurs magnétoélectriques pour l'alimentation de capteurs biomédicaux autonomes. Electromagnétisme. Sorbonne Université, 2018. Français. ⟨NNT : 2018SORUS203⟩. ⟨tel-02493867⟩
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