无线电能传输系统的特性与仿真分析.pdf

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1、第1期机械设计与制造2015年1月MachineryDesign&Manufacture187无线电能传输系统的特性与仿真分析陈曦，赵波(河南理工大学机械与动力工程学院，河南焦作454003)摘要：基于Magnet的仿真环境，利用无线电能传输技术，设计一种半环槽型的无线电能传输的仿真模型，并对此无线电能传输装置的特性进行仿真研究。获得了改变磁芯截面积对最大磁通密度的影响，并用正交试验法分析磁芯间隙、磁芯轴线偏移及磁芯轴线偏转对耦合系数及传输效率的影响，得出结论：磁芯截面积与磁通密度成反比例关系，且可根据其工作的磁通密度确定磁芯的尺寸。耦合系数、传输效率随磁芯间隙

2、、轴线偏移及轴线偏转度数的增大而减小。通过正交实验最终确定其最佳工作条件。关键词：电磁感应；无线电能传输；Magnet软件；正交试验法中图分类号：TH16；TN81文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)01—0187—04CharacteristicsandSimulationAnalysisoftheWirelessPowerTransmissionSystemcHENXi，ZHA0Bo(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，Henan．PolytechnicUniversity，He’nanJiaozuo

3、454003，China)Abstract：ThemessagebasesonMagnetsimulationenvironment，useswirelesstransmissiontechnology，designsasimulationmodelofwirelesspowertransmissionandsimulatesthecapabilities0厂thisradiotransmission．GetstheeffectofhowthemaximumdensitychangesifchangingthecoreCROSS-sectionalarcH,An

4、dusesorthogonalexperimentmethodtoanalyzetheimpactQ厂coregapcoreaxisoffsetandcoreaxisdeflectiontothecouplingcoefficientsandtransmissionefficiency．hconcludesthatcorecross-sectionalareaisinverselyproportionaltothemagneticfluxdensity，andcandeterminethesizeofthecorebyaccordingtothefluxdens

5、ity．Couplingcoefwientandthetransmissionefficiencybothdecreasewiththeincreaseofcoregapcoreaxisoffsetandcoreaxisdeflection．Ultimatelybytheorthogonalexperimentitdeterminestheoptimumworkingconditions．KeyWords：ElectromagneticInduction；WirelessPowerTransmission；MagnetSoftware；OrthogonalTes

6、t系统包含两个互感线圈，即为感应变压器。感应变压器是实现无1引言线感应电能传输装置的一个关键组成部分，根据不同的需要，可从1840年电磁感应现象及导线可以传输电能被人类发现采用原副边分离的磁芯，根据原边与副边之间的相对运动关系可至今，电能的传输主要是由导线直接接触进行输送的。在给移动分为相对运动型与相对静止型。其中，原边线圈与电源相连接，设备进行供电时，一般采用碳刷一导电滑环，这种方式在使用上存副边线圈与负载相连接，原边线圈与副边线圈可以保持相对静在诸如磨损快，发热量大，易积碳打火等缺陷l1l。止，也可以相对运动；原边线圈与副边线圈无直接的物理接触，系无线电能传

7、输思想最早出现于20世纪70年代，起初这种思想主要用于为人体内植入医疗电子装置，如为人工心脏起搏器统通过原边线圈与副边线圈的电磁感应传输电能目。无线电能传输技术通常由感应变压器，原边匹配电路及副提供无线电能供应，之后相继有科学家将无线电能传输技术用于电动车辆非接触供电，为空中载J＼娱乐设施提供非接触电能供应等。边匹配电路构成。其中，感应变压器由固定磁芯，固定线圈，旋转自无线电能传输思想提出以来，相继出现了无接触电能传输磁芯和旋转线圈等组成[63。其结构形式主要有轴向分布型和径向(contactlesspowertransfer)，感应电能传输(inductive

8、lypower分布型。前