[發(fā)明專利]一種用于無線電能傳輸?shù)淖儚骄€圈設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710709156.0
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107482794B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施艷艷;王萌;梁潔;高偉康
• 申請（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H01F38/14
• 代理公司: 新鄉(xiāng)市平原智匯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

1.一種用于無線電能傳輸裝置的變徑線圈設(shè)計方法，其特征在于裝置包括發(fā)射裝置和接收裝置，發(fā)射裝置由信號發(fā)生器、功率放大器、可調(diào)電容C₁和發(fā)射線圈構(gòu)成，其中信號發(fā)生器的信號輸出端與功率放大器的信號輸入端連接，功率放大器的信號輸出端與可調(diào)電容C₁的一端連接，可調(diào)電容C₁的另一端與發(fā)射線圈的一端連接，發(fā)射線圈的另一端與功率放大器的負向輸出端連接，接收裝置由負載、接收線圈和可調(diào)電容C₂構(gòu)成，接收線圈的一端與負載的正向輸入端連接，接收線圈的另一端與可調(diào)電容C₂的一端連接，可調(diào)電容C₂的另一端與負載的負向輸入端連接；

具體設(shè)計過程為：

(1)設(shè)定基本參數(shù)：根據(jù)應(yīng)用場合和應(yīng)用對象確定傳輸距離D，發(fā)射線圈與接收線圈初始半徑r₁＝r₂＝D/4，初定r₁＝r₂＝5cm，設(shè)置線圈匝數(shù)N₁＝N₂＝6，采用線徑d_wire為1mm的導(dǎo)線繞制，在無線電能傳輸系統(tǒng)中，線圈諧振頻率選取在MHz數(shù)量級，即系統(tǒng)工作在高頻段，此時考慮反射的問題，所以電阻R_S需要跟傳輸線的特征阻抗相匹配，而常用的特征阻抗為50Ω，所以R_S取50Ω，負載R_L由充電對象決定；

(2)確定匝間距pitch：匝間距pitch∈(d_wire,5d_wire)，在范圍內(nèi)取不同pitch值得到一組互感M曲線，分別求出每條曲線的ΔM＝M_max-M_min，需滿足ΔM≤L_min，由此選出符合條件的曲線對應(yīng)的pitch值，其中M_max與M_min分別為同一pitch值對應(yīng)的互感曲線中零距離處的互感值和臨界耦合距離處的互感值，L_min＝min{L₁,L₂}，L₁與L₂分別為發(fā)射線圈與接收線圈的自感；

(3)確定與基本參數(shù)匹配的最佳半徑變化量Δr：線圈從外至內(nèi)第i匝半徑r_i＝r₁+(i-1)Δr，|Δr|∈(0,r₁/N₁),要實現(xiàn)近距離內(nèi)的高效率傳輸，應(yīng)抑制近距離內(nèi)因互感過強導(dǎo)致的頻率分裂現(xiàn)象，為減小近距離內(nèi)的互感，單匝線圈之間的互感應(yīng)趨于減小，則Δr∈(-r₁/N₁,0)，根據(jù)不同Δr值對線圈互感M曲線平緩度和傳輸效率η值的影響，選取近距離處的傳輸效率η提高至接近于1時，對應(yīng)的Δr值即為最佳Δr值。