[发明专利]一种无线电力传输装置磁耦合机构优化设计方法

权利要求书

1.一种无线电力传输装置磁耦合机构优化设计方法，其特征是，包括建立等效电路模型得出系统整体效率与尺寸参数之间的关系曲线；依据设计要求，确定耦合线圈的尺寸参数以及匝数；建立耦合线圈磁耦合优化模型，得出最优参数；最后求出最优负载品质因数。

2.如权利要求1所述的无线电力传输装置磁耦合机构优化设计方法，其特征是，建立等效电路模型得出系统整体效率与尺寸参数之间的关系曲线包括以下步骤：

步骤1、建立发射端与接收端等效电路，二次回路阻抗通过互感反映到一次侧的等效阻抗将系统整体效率分为：

耦合效率

接收效率

上式中，Q₁、Q₂、Q_L分别为发射线圈、接收线圈、负载的品质因素，L₁、R₁、C₁分别为发射线圈的等效电感、电阻、补偿电容，L₂、R₂、C₂分别为接收线圈的等效电感、电阻、补偿电容，k为耦合系数，R_L为负载电阻，Z_re为等效阻抗，ω为系统工作频率，M为耦合线圈耦合参数，Z₂为接收端除负载R_L之外的等效阻抗之和；

得出系统整体效率：

步骤2、令Q₁＝Q₂＝Q，L₁＝L₂＝L，得到系统整体效率

步骤3、将耦合线圈等效电路参数转换为耦合线圈的物理几何参数，耦合线圈等效电阻以及耦合线圈的耦合参数表示为

可得：

令A＝2π²μ₀ωσN²a²r⁶，其中，A为耦合线圈尺寸参数，μ₀为真空磁导率，ω为系统的工作频率，σ为导线电导率，N为耦合线圈匝数，a为导线直径，r为耦合线圈半径；

得出系统整体效率与尺寸参数之间的关系曲线：

η=AD6AD6+1/(AD6+1+AD6+1)(AD6+1+1)---(2).]]>

3.如权利要求2所述的无线电力传输装置磁耦合机构优化设计方法，其特征是，依据设计要求，确定耦合线圈的尺寸参数以及匝数包括以下步骤：

步骤4、给定系统整体效率η以及无线传输距离D，由(2)式确定耦合线圈尺寸参数A；

步骤5、给定系统的工作频率ω与输出功率P_L确定绕制耦合线圈的股数和导线直径r；

步骤6、通过导线半径r与耦合线圈尺寸参数A确定耦合线圈匝数N。