[发明专利]一种动态无线电能传输磁耦合机构的半解析互感计算方法

权利要求书

1.一种动态无线电能传输磁耦合机构的半解析互感计算方法，其特征在于：所述方法具体包括：

步骤1：建立发射端磁芯和发射线圈的有限元仿真模型，通过单次有限元仿真，获得额定发射电流激励I_T下，发射线圈在接收端平面z＝h的直线x＝0和直线y＝0上产生磁感应强度B的仿真分布结果；所述接收端平面指的是接收线圈所在的水平面即xy平面，额定发射电流I_T为磁耦合机构工作在额定状态下发射线圈中电流i_T的有效值，h为发射端上表面和接收端平面之间的垂直距离；

步骤2：提取接收端平面上磁感应强度的垂直分量B_z，并通过数值分析软件，提取接收端平面上磁感应强度垂直分量B_z的最大值，并通过高斯函数拟合提出磁场形状函数λ；

其中，磁感应强度是具有方向的空间矢量，能够沿x轴，y轴和z轴分解为磁感应强度水平分量B_x，B_y和垂直分量B_z；

步骤3：带入接收线圈在x轴上对应的位置x，求解互感位置函数M_x(x)；

步骤4：带入接收线圈的长度l_R，求解互感长度函数M_l(l_R)；

步骤5：带入接收线圈的宽度W_R，求解互感宽度函数M_W(W_R)；

步骤6：带入接收线圈的匝数N_R，求互感匝数函数M_N(N_R)；

步骤7：带入接收线圈的个数n和相邻两个接收线圈之间的中心距d，求解互感间距函数M_dn(d,n)；

步骤8：带入接收端平板磁芯的长度，求解互感磁芯函数M_core(l_c,W_c)，所述接收端磁芯的尺寸应大于多个接收线圈的外尺寸；

步骤9：通过磁感应强度垂直分量的幅值与各个互感计算函数的乘积，求解磁耦合机构的互感M，求解的表达式具体如下：

步骤10：当接收端位置和接收线圈、接收端磁芯的结构参数发生变化时，将新的结构参数和位置参数代入步骤3至步骤9当中，计算得到新的结构参数下的互感。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半解析计算方法适用于纵向磁通型磁耦合机构，即发射线圈产生空载磁场沿行车方向形成N、S交错的磁极，主磁通的方向与行车方向平行的磁耦合机构。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的互感位置函数M_x(x)表示互感与接收线圈位置的函数关系，其表达式满足：

其中，τ表示发射线圈的极距，即发射线圈产生的磁场中，相邻两个等效磁极之间的距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的互感长度函数表示互感与接收线圈长度的函数关系，其表达式如下：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的互感宽度函数表示互感与接收线圈宽度的函数关系，其表达式如下：

其中，Φ(x)表示标准正态分布的分布函数。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的互感匝数函数表示互感与接收线圈匝数的函数关系，其表达式如下：

其中，i表示接收线圈中的第i匝线圈，δ表示接收线圈中相邻两匝线圈之间的匝间距。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的互感间距函数表示互感与接收线圈的个数以及相邻两个接收线圈之间中心距的函数关系，其表达式如下：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的互感磁芯函数表示互感与接收端平板磁芯结构参数间的函数关系，其表达式如下：