非接触电能传输系统互感耦合的仿真研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com非接触电能传输系统互感耦合的仿真研究张宗明，孙跃，苏玉刚，夏晨阳(重庆大学自动化学院，重庆400044)摘要：基于Maxwell2D仿真环境，建立了非接触电能传输系统磁能转换机构的仿真模型。基于此仿真模型，研究了影响非接触电能传输系统互感耦合的因素，包括磁芯材料、原边导线的位置、副边线圈的绕线方式以及绕线位置等因素。仿真结果显示了互感耦合受上述因素影响的规律，可指导该系统互感耦合的优化设计。关键词：非接触电力传输(CPT)系统；互感耦合；Maxwell2D软件；仿真中图分类号：TM45文献标识码：B文章编号：1001—3830(2007)

2、05—0042—04SimulationofMutualInductanceCouplingofContactlessPowerTransferSystemZHANGZong—ming，SUNYue，SUYu—gang，XIAChen-yangAutomationCollege,ChongqingUniversity,Chongqing400044,ChinaAbstract：Asimulationmodelofmemagneticpowertransmissioninstitutionofcontactlesspowertrailsfer(CPT)s3，stemhasbeenesta

3、blishedbasedonMaxwell2D．Factorsthatafectthemutualinductancecouplinghavebeenstudiedbasedonthismodel，includingmagneticcorematerial，positionoftheprimarywinding，windingmethodofthesecondarywindinganditsposition．Thesimulationresultshowsmeinfluenceofthesefactors．whichcarldirecttheoptimizingdesignofthem

4、umalinductancecoupling．Keywords：CPTsystem：mumalinductancecoupling；Maxwell2Dsoftware；simulation1引言2系统仿真模型的建立非接触电能传输(CPT)系统采用电磁感应耦2．1系统原理与模型合的方式进行电能传输，这种技术有效地克服了传CPT系统是通过电磁感应耦合的方式拾取能统的接触传输方式存在的诸如移动不灵活、电击、量的，原边导线通以励磁电流产生磁场，绕在磁芯火花、噪音等缺点。CPT以其独特的安全性、可靠上的副边线圈通过感应松耦合获得感应电压，将能性、灵活性等优点广泛运用于化工、钻井、工矿、量传输给负

5、载。其拾取机构常见的类型有u型磁水下探测、生物医学等特殊领域【1'2】。由于CPT系芯拾取机构、E型磁芯拾取机构、O形磁芯拾取机统采用电磁松耦合方式进行电能传输，因此激磁端构等【4J。由于u型磁芯作为电能传输能量拾取机构(原边)与拾取端(副边)之间存在较大的气隙，移动灵活且绕线容易，是非接触电能传输系统中常使得系统之间的互感耦合很小，极大地限制了电能用的磁芯形式。该结构原边导线可以在u型磁芯传输容量和传输效率【3】。改善原、副边互感耦合以两臂间上下左右移动，副边线圈的线绕方式及线绕改善电能传输容量与传输效率成为一个重要课题。位置都可能是影响原副边互感耦合的因素，所以本本文基于Maxwe

6、ll2D电磁场仿真环境，研究磁芯文针对常用的u型磁芯跨轨结构进行研究，CPT材料、原边通电导线的位置、线圈绕线方式、副边系统u型跨轨结构如图1所示，实验装置如图2线圈在磁芯上位置等因素对互感耦合的影响。所示。2．2仿真方案收稿日期：2006．12．14修回日期：2007．02．05为了更全面地研究影响拾取机构互感耦合的作者通信：E·mail：mr_zhzm@yahoo．corn．cn42JMagnMaterDevicesVol38No5维普资讯http://www.cqvip.comJ型非接触电●'_-_-·一I1_-_---·一转换系统图1U型跨轨结构图2小型非接触电能传输系统实验装

7、置图图4U型磁芯两臂间空间离散点边线圈■囊一菘t疆蠢茹薹一重●上豹位置．图3仿真实验方案设计图5仿真环境下建立的几何模型因素，设计如图3所示的实验研究方案。该方案中：㈩选取四个因素作为自变量：第一个自变量是磁芯材料，方案中选择铁氧体材料和超微晶材料两种不同式中，为磁常数，为两回路间的距离。研究表磁导率的软磁材料；第二个自变量是原边导线的位明，互感耦合的大小也与磁导率有关。置，此自变量的变化用参数a、b来表示，用距离在Maxwell2D仿真环境下