[发明专利]具有抑制曲率角分裂现象的曲面线圈无线电能传输系统

权利要求书

1.具有抑制曲率角分裂现象的曲面线圈无线电能传输系统，发射线圈采用平面线圈，接收线圈采用曲面线圈，其特征在于，所述曲面线圈的具体设计过程如下：

步骤1、根据曲面线圈无线电能传输系统的等效模型，确定穿过曲面接收线圈的磁通表达式；

步骤2、在不同收发线圈距离下，分析接收线圈匝间距变化时磁通随曲率角的变化和接收线圈内半径变化时磁通随曲率角的变化，确定接收线圈匝间距临界分裂值和接收线圈内半径临界分裂值；

步骤3、根据收发线圈距离和对应的接收线圈匝间距的临界分裂值，拟合接收线圈匝间距临界分裂值与收发线圈距离之间的表达式，以及接收线圈内半径临界分裂值与收发线圈距离之间的表达式；

步骤4、根据实际应用的收发线圈距离，计算接收线圈匝间距的临界分裂值和接收线圈匝间距的临界分裂值，设计曲面接收线圈的匝间距和内半径小于对应的临界分裂值，即得具有抑制曲率角分裂现象的曲面线圈无线电能传输系统；

步骤1中，穿过曲面接收线圈的磁链的表达式为：

s.t.l-(n₁-1)d₁＞0

式(1)中，Ψ为穿过曲面接收线圈的磁链，j为从内侧起第j匝接收线圈，Φ_sj为接收线圈中第j匝线圈的磁通量，n₂为接收线圈的匝数，n₁为发射线圈的匝数，等效接收线圈的匝间距为d₂sinθ，内半径为r₁sinθ，r为积分变量，其积分范围为0～r₁sinθ+(j-1)d₂sinθ，μ₀为真空磁导率，I为流过载流直导线的电流，2l为方形发射线圈的边长，d₁表示发射线圈的匝间距，h表示收发线圈间的垂直距离，即系统的传输距离，i表示从外侧起的第i匝发射线圈，R(j)，L(i)，A(i)，B(r)，C(r)，D(r)和E(r)均无具体含义；

步骤2中，在不同收发线圈距离下，分析接收线圈匝间距变化时磁通随曲率角的变化和接收线圈内半径变化时磁通随曲率角的变化，确定接收线圈匝间距临界分裂值和接收线圈内半径临界分裂值，具体方法为：

(1)确定接收线圈匝间距临界分裂值的具体方法为：

设置发射线圈参数，包括边长2l、匝间距d₁、匝数n₁、输入电流I；设置接收线圈参数，包括内径r₁、匝数n₂；设置两线圈距离h；从零开始，以公差0.5cm递增，设置不同接收线圈匝间距d₂；将接收线圈匝间距以及发射线圈参数、接收线圈参数、两线圈距离代入公式(1)，得到不同接收线圈匝间距d₂下的磁通曲线，随着d₂的增加磁通曲线由单峰值逐渐过渡到双峰值状态，取两者临界状态所对应的d₂即为接收线圈匝间距的临界分裂值d_2c；

(2)确定接收线圈内半径临界分裂值的具体方法为：

设置发射线圈参数，包括边长2l、匝间距d₁、匝数n₁、输入电流I；设置接收线圈参数，包括匝间距d₂、匝数n₂；设置两线圈距离h；从零开始，以公差0.5cm递增，设置不同接收线圈内半径r₁；将接收线圈内半径以及发射线圈参数、接收线圈参数、两线圈距离代入公式(1)，得到不同接收线圈内半径r₁下的磁通曲线，随着r₁的增加磁通曲线由单峰值逐渐过渡到双峰值状态，取两者临界状态所对应的r₁即为接收线圈内半径的临界分裂值r_1c；

步骤3中，根据收发线圈距离和对应的接收线圈匝间距的临界分裂值，拟合接收线圈匝间距临界分裂值与收发线圈距离之间的表达式，以及接收线圈内半径临界分裂值与收发线圈距离之间的表达式，具体方法为：

(1)两线圈距离h与接收线圈匝间距的临界分裂值d_2c的关系

确定多组不同传输距离h下的接收线圈匝间距临界分裂值d_2c，并以h为自变量，d_2c为因变量，拟合接收线圈匝间距临界分裂值与收发线圈距离之间的表达式，

(2)两线圈距离h与接收线圈内半径的临界分裂值r_1c的关系

确定多组不同传输距离h下的接收线圈内半径临界分裂值r_1c，并以h为自变量，r_1c为因变量，拟合接收线圈内半径临界分裂值与收发线圈距离之间的表达式。