[发明专利]基于共振耦合的无线能量传输中线圈匝数选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线电能量传输技术领域，尤其是涉及一种基于共振耦合的无线能量传输中线圈匝数选择方法。

背景技术

在节能减排的国家统一号召下，高效安全的电能量传输技术越来越受关注，随之而来的多种技术中无线电能量传输技术是其中一种绿色崭新的技术。该技术具有安全，高效，范围广的优点并能弥补地理环境限制带来的能量传输问题，解决接触火花等传统接触供电方式中的缺陷，具有广阔的应用前景。然而目前的技术研究中尚无关于此应用中具体线圈耦合器的选择依据。

在共振耦合无线能量传输系统中，采用耦合线圈时，合理的选择是一个必要的环节，使能量传输更高效、稳定的前提条件，将对共振耦合无线传输系统的发展有现实指导意义。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提出了一种基于共振耦合的无线能量传输中线圈匝数选择方法，

本发明的技术方案为一种基于共振耦合的无线能量传输中线圈匝数选择方法，设线圈绕制半径为r，截面半径为a，建立选择线圈匝数的模型如下，

N=1ωoμ0r(In8r/a-1.75)C]]>

式中N为耦合的线圈匝数，ω₀为要求谐振频率，μ₀为真空磁导率，C为线路电容；

然后根据无线能量传输要求的谐振频率，按模型计算线圈匝数N。

而且，线圈的特征为均匀密绕导线，绕制线圈的截面为圆形。

而且，对按模型计算所得线圈匝数N进行效率影响验证，实现方式如下，

设置实验电路，实验电路包括发送回路、接收回路和示波器，

发送回路包括串联的信号发生器、发送线圈及发送电容，信号发生器与示波器相连，示波器测量得到发送电压；

接收回路包括串联的接收线圈、接收电容及负载，负载两端并联灯泡，接收线圈与接收电容串联后连接示波器，示波器测量得到输出电压；

当发送电压和输出电压均达到最大值时的频率，即为谐振频率，与要求谐振频率进行比较，完成对线圈匝数的选择的校验。

本发明可解决无线能量传输中线圈使用的关键问题，基于以均匀密绕线圈作为无线能量传输系统中的共振耦合器设计开发，方法实用简洁合理，极大方便了无线能量传输系统的实现，通用性好。应用本发明减少了线圈选择和绕制的工作量，具有良好的指导性和实用性，体现了创新性和安全性的要求。该方法适合于在共振耦合无线传输系统实际应用。

附图说明

图1是本发明实施例的基于谐振耦合的无线能量传输线路图；

图2是本发明实施例的密绕线圈结构示意图；

图3是本发明实施例的基于谐振耦合的无线能量传输线圈接线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

合式无线能量传输即谐振耦合式无限能量传输技术是通过两个具有相同频率的谐振体进行电磁耦合产生谐振来实现能量传输的。发送端与接收端线圈采用拥有一样频率的感应线圈,发送电路由高频逆变环节激发发送端线圈产生交变磁场，接受端的感应线圈拥有相同的频率，进入交变磁场的范围后发生自激振荡，信号增强，发送端自激振荡频率与接受端自激振荡频率一致，发送端与接受端产生共振，成为一对共振偶极子，二者产生谐振耦合,而其他未达到谐振频率的物体则不能感应磁场能量,接收线圈将耦合得到的电能不断供给负载。

本发明主要包含以下部分：

Ⅰ、数学计算模型