无线电能传输系统线圈的优化设计

论文摘要

无线电能传输又称非接触电能传输是一种新型的电能传输技术,相对传统的导体直接接触的电能传输方式相比,它摆脱了导线的束缚,使得供电和用电之间的联系更为自由和便捷,因此在一些特殊场合以及便携式设备的充电应用中有广阔的发展前景。目前无线电能传输主要有三种类型:电磁波型、感应耦合型、谐振耦合型。其中感应耦合型的发展较其他两种更为成熟,尤其适合于小功率近距离应用场合。感应式电能传输系统具有安全性、可靠性高和灵活性好,无接触、无磨损的特性,能够满足电工设备的多种用电需求。因此有必要对其进行深入研究。本文基于感应耦合型的原理建立了单层锥形线圈、空心锥形线圈和带铁芯锥形线圈三种线圈模型,利用有限元分析软件的强大电磁仿真功能,对以上三种线圈各自的耦合系数进行分析,绘制了与线圈结构类型相对应的建模图、磁感应强度云图、磁力线分布图,研究了线圈结构形式对耦合系数的影响,得到了线圈结构优化的一些结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1-1 无线电能传输技术概述
• 1-2 无线电能传输技术的应用
• 1-3 线圈结构设计的发展状况
• 1-4 本文主要工作
• 第二章 感应耦合型无线电能传输系统分析
• 2-1 感应耦合型无线电能传输系统传输原理
• 2-1-1 无接触感应耦合电能传输系统的基本框图
• 2-1-2 可分离变压器原理
• 2-2 电磁场数值计算基础
• 2-2-1 麦克斯韦方程组
• 2-2-2 可分离变压器数值分析
• 第三章 有限元分析
• 3-1 有限元分析与应用
• 3-2 有限元分析中所需参数设定
• 3-3 耦合系数和传输效率的求取方法
• 3-3-1 磁感应强度求取方法
• 3-3-2 耦合系数求取方法
• 第四章 有限元仿真与结果分析
• 4-1 设计方案一单层锥形线圈耦合分析
• 4-2 设计方案二空心锥形线圈耦合分析
• 4-2-1 空心锥形线圈顶部线圈厚度变化过程分析
• 4-2-2 空心锥形线圈顶部气隙变化过程分析
• 4-3 设计方案三带铁芯锥形线圈耦合分析
• 4-3-1 带铁芯锥形线圈初级线圈内侧气隙厚度变化过程分析
• 4-3-2 带铁芯锥形线圈顶层气隙变化过程分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果