基于多自由度电机及液下应用的无线电能传输方式研究

发布时间：2022-01-04 04:56

　　无线电能传输技术（WPT）在一个世纪前开始进行研究。在智能手机、可穿戴设备、医疗设备、交通运输等领域取得了令人瞩目的进步。空间式无线电能传输技术能够对中空球形的多自由度电机进行供电,它具备更好偏移容忍度。水下电场耦合式无线电能传输可对无缆水下机器人的供电、海洋中用电设备供电等。能明显提高用电设备的安全性和稳定性。本文主要针对空间电磁感应式和水下电场耦合式两种无线电能传输方式进行研究和分析。本文提出了一种转子为中空球形的多自由度电机无线能量传输方案,其应用于仿生学领域时需要在转子内放置无线传输装置和视觉图像采集装置。为了弥补电机在旋转中有线充电带来的缺点,实现内部采集装置的无线传输,设计了一种适合运动装置的新型三线圈接收结构的无线充电装置,并与传统的单圈接收结构进行了比较。对于新型三线圈耦合结构和单线圈耦合结构进行仿真模拟,对比了在不同角度进行无线传输S₂₁参数、磁通量和效率的变化。搭建了新型三线圈结构的无线电能传输实验平台。设计了LC双边式水下电场耦合式无线电能传输系统,对耦合结构的互容模型、等效电容电路、补偿网络进行了电路拓扑和分析,基于SIMULINK仿真平台... 

【文章来源】：河北科技大学河北省

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电动汽车的无线传输功率

河北科技大学硕士学位论文2发射线圈产生的磁场分量可以直接提供发射线圈与接收线圈之间线圈偏移位置的信息。设计了一种阵列排布方式，是由15个单轴传感器构成的阵列，用于测量检测线圈偏心的矢量磁场[23]。图1-1电动汽车的无线传输功率在医疗领域对心脏起搏器进行无线充电，图1-2假设主线圈在体上，而次线圈在体内。研究了三种不同结构的线圈，将其置于起搏器钛壳内，或置于起搏器顶表面，或置于起搏器顶表中。操作频率固定在一个相对较低的频率，以达到磁场穿透壳体，并限制电磁场安全和热增加问题。这种低频率的使用是一个独特的方面，可以让磁场穿透心脏起搏器的外壳，同时减少电磁场暴露和温度升高的风险。将线圈置于起搏器外时，起搏器的无线电能传输(WPT)性能优于置于起搏器内时的性能[24]。图1-2心脏起搏器的无线功率传输针对充电腕带可穿戴系统进行无线充电的具体应用，图1-3佩戴者躺在床上时，手腕上连续不断地为腕带设备充电。由于穿戴者在睡眠中保持特定姿势一段相当长

第1章绪论3的时间，而且动作最小，通过对常见的睡姿和优化系统设计，最大限度地提高功率传输效率[25]。图1-3手腕腕带的无线功率传输1.3空间电磁感应式无线电能传输研究进展在解决传统无线电能传输的偏转角垂直或过大时无线功率传输的效率过低和接收端不能同步均匀地接收功率的问题。空间式无线电能传输越来越受到重视并且取得了很多科研成果。1.3.1国外研究进展下面图1-4的设计使用了蜂窝概念、亥姆霍兹线圈和立方体节点设计的多维无线功率结构，此结构可以实现较远距离传输，可以沿功率传输链路提供强且均匀的功率传输。为了在多个维度上分配无线电源，使用包含六个次级线圈和一个初级线圈的发射器。次级线圈将磁场定为六个方向，初级线圈提供垂直方向的功率传输。此外，还使用了E级电源为发射结构供电，E级功率放大器提供稳定的谐振输出，它们还提供高电压输出和低电流，使其能够安全地用于高压操作[26]。


本文编号：3567706