摘要: 通过磁场耦合能量的无线电能传输技术不受导线的束缚，适应于极端环境下的无接触安全智能供电，应用领域十分广泛，但较低的能量传输效率使无线电能传输技术的推广和应用受到诸多限制。分析谐振式线圈的磁耦合，研究提高无线电能传输效率的机理和方法... 展开 通过磁场耦合能量的无线电能传输技术不受导线的束缚，适应于极端环境下的无接触安全智能供电，应用领域十分广泛，但较低的能量传输效率使无线电能传输技术的推广和应用受到诸多限制。分析谐振式线圈的磁耦合，研究提高无线电能传输效率的机理和方法，对各种电气设备的非接触供电具有重要的理论意义和实用价值。 针对无线电能传输效率偏低的问题，本文重点研究传输系统的参数变化和不同线圈结构耦合模型对传输效率的影响。在构建磁耦合谐振式无线电能传输系统的基础上，基于谐振电路互感模型，推导出系统发射功率、接收功率及传输效率关系式，并依据所建数学模型，分析了传输距离、谐振频率、负载等系统参数对传输效率的影响。通过MATLAB仿真，给出了传输效率随系统参数变化的规律，并设计制作了谐振频率可调的无线电能传输装置，完成了相关实验及传输效率测试，验证了理论分析和仿真结果的正确性。 本文还建立了平面线圈和螺旋管线圈的自感及互感数学模型，并利用Maxwell软件进行磁场仿真，仿真结果表明：螺旋管线圈的互感和耦合系数较平面线圈更大，磁场分布更均匀集中；在瞬态场中结合Simplorer联合仿真得到螺旋管线圈传输效率为51.85%，平面线圈为44.08%。为提高传输效率，提出一种新型线圈结构即发射线圈采用螺旋管结构，接收线圈采用平面结构。对比发射与接收端都采用螺旋管线圈结构的传输方式，仿真表明这种新型结构的线圈互感相对提高了46.2%，耦合系数相对提高了43.6%，传输效率由原来的51.85%提高到68.5%。课题研究成果对提高能量传输效率具有参考价值。 收起