[发明专利]一种空间线极化万向交变磁场的定向无线能量传输方法

摘要

本发明属于自动化工程技术领域，涉及一种空间线极化万向交变磁场的定向无线能量传输方法。本发明提供一种由三轴正交亥姆霍兹线圈所叠加出的空间线极化交变磁场的方向可任意调整的驱动方法与具体操作途径，调节三轴正交亥姆霍兹线圈中三股交流电的电流幅值与相位，使叠加出的线极化磁矢量方向与感应线圈轴线方向重合并发生电磁感应，满足能量接收装置的供能需求，从而实现高效、安全、稳定的定向性无线能量传输；同时能量接收装置内置的感应线圈体积可大大减小，为日后胶囊机器人的功能扩展奠定了坚实的基础。

主权项

1.一种空间线极化万向交变磁场的定向无线能量传输方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，以能量接收装置内感应线圈的轴线方向信息，作为构成空间线极化万向交变磁场的空间线极化磁矢量方向，即，其中，α，β，γ分别为能量接收装置内感应线圈轴线与空间直角坐标系x，y，z轴之间的方向角；第二步，以构成三轴正交亥姆霍兹线圈的x、y、z三轴线圈中任一轴线圈内的电流相位为基准相位，根据空间线极化磁矢量方向所在卦限与三轴线圈内电流相位的对应关系，确定其余两轴线圈内电流相位与该基准相位之间的相位差等于π的奇数倍或者偶数倍，即相位差倍数的奇偶性；第三步，通过空间线极化磁矢量方向与三轴线圈内电流幅值的关系，计算出所需的电流幅值；在三轴正交亥姆霍兹线圈所包围均匀磁场区域空间内，分别由x、y、z轴线圈所生成的磁矢量幅值Bx、By、Bz满足如下关系：Bx:By:Bz＝|cosα|:|cosβ|:|cosγ|   (2)其中，εm是电动势幅值，N是感应线圈的匝数，A是线圈截面积，ω是交流电角频率；联立式(1)、(2)，解出Bx、By、Bz；再将Bx、By、Bz及x、y、z轴线圈的结构参数Ki代入下式：Bi＝KiIi   (3)其中i＝x，y，z分别对应x轴线圈、y轴线圈、z轴线圈，I为电流，得到x轴线圈、y轴线圈、z轴线圈中需通入的交流电的电流幅值Ix、Iy、Iz；第四步，根据第二步得到的相位差倍数的奇偶性和第三步得到的电流幅值，调节三轴正交亥姆霍兹线圈中三股同频交流电的电流相位和幅值，实现空间线极化磁矢量方向与能量接收装置内感应线圈的轴线方向重合，满足空间线极化万向交变磁场的定向无线能量传输。