[发明专利]高效无线电能传输的等长度接收线圈设计方法

摘要

本发明公开了一种高效无线电能传输的等长度接收线圈设计方法，包括以下步骤：(1)设定基本参数：根据应用要求设置传输线圈的基本参数；(2)基本参数确定后计算发射线圈长度，在保证线圈长度相等的情况下，通过计算确定接收线圈最佳的线圈匝间距。通过以上步骤可以在无需改变导线总长度的情况下，通过改变线圈的绕制方式提高系统的传输效率。

主权项

1.高效无线电能传输的等长度接收线圈设计方法，其特征在于无线电能传输系统包括发射装置和接收装置，发射装置包括信号发生器、功率放大器、可调电容C1和发射线圈，发射线圈与可调电容C1实现串联谐振；接收装置包括接收线圈、可调电容C2和负载，接收线圈与可调电容C2也实现串联谐振，发射装置中信号发生器产生频率固定的高频信号，经功率放大器输出，驱动发射线圈，通过谐振将信号传递给接收线圈，进而传递给负载，具体设计步骤如下：(1)设定基本参数：根据应用场合和应用对象确定传输距离D，发射线圈与接收线圈的平均半径r1＝r2＝D/4，初定两平面螺旋线圈的初始半径rout_1＝rout_2＝10cm，发射线圈的匝间距s1＝‑15mm，匝数N1＝6，采用线径w为1mm的导线绕制，线圈导线总长度li可由下式计算得出：式中[Ni]表示不超过Ni的最大整数，下标i为1和2时分别表示发射线圈与接收线圈的参数，经计算得l1，源内阻RS取50Ω，负载RL由充电对象决定；(2)确定与基本参数匹配的最佳匝间距s2’：为提高系统的传输效率，则需使互感变化尽可能的平缓，两线圈之间的互感可由下式计算得出：式中μ0＝4π×10‑7H/m为真空磁导率，d为两线圈间的距离，令互感M关于s2的偏微分为零可得：可得互感变化最平缓时接收线圈匝数N2与匝间距s2之间的关系，为使接收线圈与接收线圈导线长度相等，则需满足：l2＝l1                   (4)联立(1)(3)(4)式解得s2和N2，可使互感平缓的同时保证两线圈导线长度相同，此时的s2即为等长度接收线圈的最佳匝间距s2’。