磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的一種線圈優(yōu)化設計方法.pdf

1、2007年，美國麻省理工的學者們提出了一種基于強磁耦合諧振理論的無線電能傳輸新方法。他們“隔空”點亮了一盞離電源2m開外的60W燈泡，當距離為1m時，效率高達40％。與傳統(tǒng)的電磁感應無線電能傳輸技術相比，采用磁耦合諧振式的無線電能傳輸系統(tǒng)傳輸效率更高、傳輸距離更遠，因而電磁諧振式無線電能傳輸技術在醫(yī)療、消費電子領域有著更加廣闊的應用前景。
　　目前對于磁諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的骨架--諧振線圈的參數(shù)優(yōu)化設計所做的研究還比較少。諧振

2、線圈的兩個參數(shù)--耦合系數(shù)k和品質因素Q，對系統(tǒng)的傳輸效率有著至關重要的作用，因此，合理地優(yōu)化和設計線圈物理結構上的各項參數(shù)顯得尤為必要。在實際應用中，由于四線圈結構的諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)比兩線圈、三線圈系統(tǒng)具有更加優(yōu)越的性能，成為目前研究的熱點?；诖?，本文對四線圈結構的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)及其線圈優(yōu)化設計進行了研究。
　　首先深入分析和研究了無線電能傳輸技術的發(fā)展現(xiàn)狀，并對不同種類的無線電能傳輸技術的進行了對比，指出

3、了磁耦合諧振式無線電能傳輸?shù)膬?yōu)勢。基于等效電路模型，分析了最基本的兩線圈結構系統(tǒng)的傳輸效率、傳輸功率以及頻率分裂現(xiàn)象。重點分析了四線圈結構的磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率，并在一定的條件下加以優(yōu)化。
　　其次，以提高系統(tǒng)傳輸效率為目的，進行線圈優(yōu)化的理論分析。選用能夠節(jié)省空間的平面螺旋線圈結構，在電源頻率、線圈面積、導線半徑固定的情況下，對線圈的匝數(shù)、匝間距進行合理的優(yōu)化，使得系統(tǒng)的兩個作為中繼接力的平面螺旋諧振線圈的品質