基于旋转磁场耦合的非对称式无线电能传输系统

为了解决无线电能传输系统耦合机构偏移偏转致使耦合系数和传输能效骤降的问题,提出了一种基于旋转磁场耦合的非对称式WPT系统。所提出的双层正交DD发射机构用以激发旋转耦合磁场,交叉偶极式接收机构可实现旋转磁场的充分拾取。围绕DQDD-CD非对称耦合机构,分析了发射线圈激发磁场的旋转分布特性以及接收线圈偏移偏转位置下拾取磁通的耦合路径;构建了双能道谐振拓扑并推导了谐振元件参数配置条件以及系统传输能效表达式;给出了获得最高耦合系数的线圈绕制、位置和尺寸3类特征参数的配置方法,分析了偏移偏转位置下DQDD-CD耦合机构的互感及耦合系数变化规律,分析结果表明DQDD-CD机构相比于现有6种典型耦合机构具有更全方位和更宽范围的抗偏移偏转性能。最后,在水平偏移50%和垂直偏转90°范围内的情况下,建立了500 W实验样机,传输间距为130 mm,验证了DQDD-CD磁耦合机构的抗偏移偏转性能和系统传输能效性。