谐振式无线电能传输系统磁耦合机构的研究与设计

发布时间：2022-12-25 13:16

　　无线电能传输解决了传统有线供电方式线路老化、产生火花等不足,具有极大的应用潜力。谐振式无线电能传输利用高频谐振磁场实现能量的无线传输,是目前无线电能传输领域的研究热点之一。该技术原理上能实现中距离高效传输能量,但在传输距离、效率和功率等方面还不能满足实用性要求,仍存在一些问题亟待解决。论文主要针对谐振式无线电能传输系统的磁耦合机构部分展开研究,旨在提升系统的实用性与安全性。论文的主要研究内容包括以下几个方面:首先,本文介绍了无线电能传输的发展背景及意义,阐述了无线电能传输的几种实现方式,并简单说明了它们的传输原理及特点。随后针对谐振式无线电能传输技术,重点探讨了磁耦合机构部分的研究现状及存在的问题,说明了磁耦合机构的研究方向以及不容忽视的电磁安全问题。基于电路理论建立了两线圈结构的串联-串联补偿拓扑等效电路模型,推导出最大负载接收功率和最大传输效率的数学表达式,得出最大传输效率只与传输品质因数有关的结论,为磁耦合机构的设计提供了目标。然后,通过有限元仿真对比分析了17种线圈结构的电气参数及磁场分布,设计了具有最大传输品质因数的正方形双层错位45°线圈结构;并详细分析了线圈的线径、匝间距... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 无线电能传输技术发展概述
    1.3 谐振式无线电能传输技术研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 磁耦合机构研究现状
    1.5 电磁安全问题
    1.6 论文主要研究内容与结构安排
2 基本理论分析
    2.1 电磁学理论分析
        2.1.1 麦克斯韦方程组
        2.1.2 电磁场求解的边界条件
        2.1.3 电磁场求解的有限元法
    2.2 磁耦合机构电路理论分析
        2.2.1 电路拓扑分析
        2.2.2 传输性能分析
    2.3 本章小结
3 磁耦合机构设计及仿真分析
    3.1 磁耦合机构线圈设计
        3.1.1 线圈结构设计
        3.1.2 线圈磁场仿真
        3.1.3 线圈参数设计
    3.2 磁芯结构设计
        3.2.1 磁路分析
        3.2.2 磁芯对线圈参数的影响
        3.2.3 磁芯参数设计
        3.2.4 磁芯位置布置
    3.3 磁芯选型与设计
    3.4 本章小结
4 磁耦合机构电磁屏蔽方法研究
    4.1 电磁屏蔽基本理论
        4.1.1 电磁屏蔽原理及损耗分析
        4.1.2 电磁屏蔽效能
        4.1.3 磁芯屏蔽效能
    4.2 金属板对磁耦合机构的影响
        4.2.1 加入金属板后的等效电路模型
        4.2.2 金属板对线圈电气参数的影响
        4.2.3 金属板对磁场分布的影响
    4.3 屏蔽结构设计
        4.3.1 铝板设计
        4.3.2 铝带设计
        4.3.3 三层屏蔽结构设计
        4.3.4 屏蔽效果分析
    4.4 磁耦合机构最终设计及制作
    4.5 实验及结果分析
    4.6 本章小结
5 总结与展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果



本文编号：3726695