Conception d'un récepteur électromécanique non linéaire pour le transfert d'énergie sans fil

Le laboratoire SYMME (SYstèmes et Matériaux pour la MÉcatronique) mène des recherches pluridisciplinaires en mécanique, matériaux, instrumentation, informatique et génie électrique. Le stage s'inscrit dans le thème Récupération, conversion et transmission d'énergie, qui associe modélisation théorique, simulations numériques et expérimentations pour étudier des systèmes de conversion d'énergie de petite puissance.
 

Offre au format pdf avec figure :

https://adrienmor.github.io/stages-symme/sujet1_mecanique.pdf
 

Contexte
La transmission d'énergie sans fil permet d’alimenter des dispositifs sans connexion électrique directe. Elle présente un intérêt particulier pour des capteurs placés dans des environnements contraints ou difficilement accessibles, comme les capteurs biomédicaux implantés ou les pacemakers. Les systèmes traditionnels reposent généralement sur l’utilisation d’un champ magnétique à haute fréquence. Cependant, ces champs sont absorbés par les milieux conducteurs (métaux, tissus biologiques, etc.), ce qui diminue le rendement et provoque un échauffement du milieu. Il est donc nécessaire de réduire la fréquence du champ magnétique utilisé. Pour cela, nous avons proposé de remplacer le récepteur traditionnel, constitué d’une bobine, par un résonateur électromécanique non linéaire capable de convertir l’énergie d’un champ magnétique à basse fréquence en énergie électrique.

Sujet du stage
Le stage a pour objectif la réalisation expérimentale d’un système de transmission d’énergie sans fil. Dans un premier temps, un prototype du récepteur sera conçu et réalisé à partir de dimensions déterminées par des simulations numériques. Un banc d’essais sera ensuite mis en place afin de caractériser le dispositif et de comparer les résultats aux modèles analytiques et numériques. Ces essais permettront d’évaluer le comportement et les performances du récepteur en fonction de la fréquence et de l’amplitude du champ magnétique appliqué. Enfin, des essais à travers des matériaux conducteurs ou des tissus biologiques permettront d’étudier leur influence sur le comportement du système et ses performances de transmission d’énergie.

Outils mis en jeu
Python/MATLAB, SOLIDWORKS, matériel expérimental.

Références
L.-S. Macke et al., « Bistable Electromechanical Receiver for Ultra-Low Frequency Wireless Power Transfer », PowerMEMS 2024, p. 131–134 (2024).

Étudiant ou étudiante en Master 2 ou en dernière année d'école d'ingénieurs, dans les domaines suivants : Génie mécanique, mécatronique, physique appliquée.