icpt系统多自由度电能拾取机构设计方法研究

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1、ICPT系统多自由度电能拾取机构设计方法研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：余细雨指导教师：戴欣教授兼职导师：李聃高工学位类别：工程硕士（控制工程领域）重庆大学自动化学院二〇一五年四月StudyonMulti-degreeFreedomPowerPickupMechanismdesignmethodforICPTSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByYuXiyuSupervisedbyP

2、rof.DaiXinPluralisticSupervisedbySE.LiDanSpecialty:ME(ControlEngineeringField)CollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要感应耦合电能传输(InductivelyCoupledPowerTransfer，简称ICPT)技术属于无线电能传输技术之一，该技术通过感应耦合的方式向负载提供能量，以其安全、灵活、方便、适应性强等特点得到了飞速发展。近年来，ICPT技术在理论研究

3、与应用中取得了巨大的进步，其应用前景得到了广泛的关注，对传统ICPT系统相关理论、设计方法、多自由度电能拾取问题进行了较为深入的研究，这些成果对科学研究和实际应用有着很好的指导意义。为提升拾取机构的多自由度电能拾取能力，针对目前存在的拾取机构或受电设备的空间位置局限性以及相关技术问题，本文将对电能拾取机构进行设计，使系统能够实现多自由度电能拾取。本文以ICPT系统多自由度电能拾取机构为研究重点，主要包括以下内容：①对多自由度电能拾取无线电能传输系统原理进行分析，包括系统的基本组成、电路拓扑结构的选取以及现有耦合机构的对比分析，并确定本课题多自由度电能拾取机构的

4、几何模型。②确定多自由度电能拾取线圈的个数以及摆放位置；并结合法拉第电磁感应定律、楞次定律以及右手螺旋定则等理论知识，计算出拾取线圈在空间内旋转时不同绕线方式的互感变化趋势，经统计、分析后，最终确定拾取线圈的绕线方向。③给出了多个串联线圈的自感计算公式，运用Maxwell仿真环境，分析出所设计的拾取机构两串联线圈之间磁力线加强或减弱的效果，得出拾取线圈电感矩阵。提出了线圈参数设计流程，并根据此流程，对多自由度电能拾取机构、发射机构的几何尺寸、匝数、磁芯、线径等进行仿真设计，对比线圈不同参数时磁感应线的分布情况设计出合理的耦合机构并加以验证。④通过Matlab/

5、Simulink仿真平台对理论分析的结果进行验证，说明了该系统设计的正确性，同时搭建实验平台，得出在拾取机构不同竖直偏移下360度旋转时，系统在硬、软开关条件下实现多自由度电能拾取的可行性。关键词：多自由度，ICPT系统，绕线方向，模型仿真I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInductivelycoupledpowertransfer(ICPT)isanewtypeofwirelesspowertransmissiontechnology,itprovideselectricitytoloadthroughinductivecouplingwith

6、itssafety,environmentalprotection,lowmaintenance,andstrongadaptabilityadvantagesgetrapiddevelopment.Inrecentyears,ICPTtechnologyhasachievedalotofsuccessfulcasesbothinresearchandpractice,gottoshowitsbroadapplicationprospect.TherelevanttheoryanddesignmethodoftraditionalICPTtechnologya

7、ndmultipledegreesoffreedompowerpickuphascarriedonthethoroughresearchandanalysis,theresultsofthisstudyhasagoodguidanceforpracticalapplications.Thepaperissuesthattheflexibilityofthepick-upmechanismandtheelectricequipmentaswellasotherrelatedproblems.Theaimistoenhancethemulti-degreefree

8、dompowerpick-upabil