[发明专利]一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法

权利要求书

1.一种无线充电线圈自感和互感的电性能参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取不同形状线圈分别对应的自感函数L₀(r/a)速查表，自感修正系数ε(n，r/a)速查表，互感函数f(x/a，d/a)速查表和互感修正系数τ(n，r/a)速查表；

2)选取任意线圈i，获取该线圈几何参数，包括：线圈尺寸a_i，导线半径r_i，线圈匝数n_i，两线圈间纵向距离d_i，两线圈间横向偏移x_i；

3)对步骤2)选取的线圈i计算无量纲参数，包括：无量纲线径r_i/a_i，无量纲距离d_i/a_i，无量纲偏移x_i/a_i；

4)根据线圈i的形状，通过步骤1)获取的该线圈形状对应的四张速查表，利用该线圈的几何参数和无量纲参数，查表得到该线圈i对应的函数和修正系数，包括：自感函数L₀(r_i/a_i)，自感修正系数ε(n_i，r_i/a_i)，互感函数f(x_i/a_i，d_i/a_i)，互感修正系数τ(n_i，r_i/a_i)；

5)将线圈i对应的几何参数、函数和修正系数代入以下公式，计算得到该线圈的自感系数L、互感系数M和互感耦合系数κ；计算公式如下：

自感系数：

互感耦合系数：

互感系数：M＝L·κ或

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中自感函数L₀(r/a)速查表，获取步骤如下：

1-1-1)将线圈几何参数输入MathCAD文档；

选取任一形状的线圈，将导线半径r，单位为m，单匝线圈尺寸a＝1m，线圈匝数n＝1输入到MathCAD文档中，并得到r/a的值；若初级线圈和次级线圈是正多边形线圈，则进入步骤1-1-2)；若初级线圈和次级线圈是圆形线圈，则进入步骤1-1-3)；

1-1-2)建立统一的直导线段磁场函数；

建立统一的直导线段磁场函数B_z(x₁，y₁，z₁，x₂，y₂，z₂，x，y，z)，其中A(x₁，y₁，z₁)和B(x₂，y₂，z₂)分别为直导线两端点的坐标，P(x，y，z)为待测点的坐标；记待测点P到导线距离为d_P：当d_P＜r时，则磁感应强度为0；当d_P＞r时，则利用毕奥-萨伐尔定律计算磁感应强度：

其中：l₀是积分变量；l_AB是直导线段AB的长度；d＝2r，即导线直径；即在上的投影大小；I是大小为1安培的虚电流，μ₀＝4π×10^-7牛顿/安培²是真空磁导率；

1-1-3)建立线圈磁场函数；

对于正多边形线圈，线圈磁场函数B_z(x，y，z)由多个首尾相连的直导线段磁场函数B_z(x₁，y₁，z₁，x₂，y₂，z ₂，x，y，z)相加得到；

对于圆形线圈，其中，θ是积分变量，R是整个线圈的半径；

1-1-4)计算线圈自感系数L；

在线圈平面范围内对垂直方向的磁场B_z(x，y，z)进行积分得到磁通量，再除以1安培的虚电流，得到边长1m单匝线圈自感系数L，该结果即为步骤1-1-1)中中r/a所对应的L₀(r/a)的值；

1-1-5)重复步骤1-1-1)至1-1-4)，针对不同类型的线圈，根据应用所需范围，分别计算不同r/a对应的L₀(r/a)，将每种线圈对应的结果列成该种线圈的自感函数L₀(r/a)速查表。