基于磁负超材料的无线电能传输系统

针对MCR-WPT系统的传输效率受距离约束程度高等问题,本文分析讨论了磁负超材料介质板对MCR-WPT系统传输效率的影响,推导并验证了磁负超材料介质板对消逝波传输的增强作用。利用HFSS构造了一种工作在ISM频段的MCR-WPT系统,并设计了一种适合该MCR-WPT系统的低频平面螺旋型磁负超材料介质板。当系统工作频率大于25MHz时,该低频磁负超材料介质板表现出磁负特性。通过将所设计的不同周期排列的磁负超材料介质板放置在MCR-WPT系统的不同位置,研究了不同条件下螺旋型磁负超材料介质板对系统传输效率影响。仿真和实验结果表明:在MCR-WPT系统发射端插入小尺寸磁负超材料介质板、接收端插入中等尺寸磁负超材料介质板时,系统传输效率能够得到有效提高;在传输距离不变的前提下,加入磁负超材料介质板后MCR-WPT系统的传输效率至少提高20%,其中实验平台中系统传输效率提高了近30%。

基于磁耦合共振的能量无线传输性能分析

针对磁耦合共振式无线能量传输技术的特点,从理论和仿真实验两个方面对这一前沿技术进行了系统的研究,通过理论推导分析了影响效率的因素。并通过三维电磁仿真软件(HFSS)设计了具体的发射和接收实验系统,探究了发射频率、线圈间距、谐振状态等因素对传输功率、传输距离和传输效率的影响。对能量无线传输系统的设计分析有着重要意义。

基于电磁超材料无线电能传输系统设计与优化

针对MCR-WPT系统传输效率受线圈位置以及线圈之间传输介质影响的问题,该文利用理论推导的方法,得出传输介质与传输效率的关系,并在MCR-WPT系统中引入新型具有磁负特性的电磁超材料,改变了系统传输介质特性。并设计一种新型磁聚焦器,利用有限元仿真验证了磁聚焦器对电磁波有较好的聚集作用。结合理论推导与仿真分析,结果表明添加电磁超材料摆脱了传统MCR-WPT系统受线圈位置的束缚,对MCR-WPT系统传输效率和应用范围有较大的提升,为实现真正的无线电能传输作了进一步探索。

基于超材料的高效率多源无线充电系统的研究

对于多发射源无线充电系统来说,发射线圈与接收线圈间的错位会导致互感急剧下降,使得传输效率降低。为提升多源无线充电系统的效率,首先,分析多发射线圈间相对位置与传输功率的关系,找出取得最大功率输出的条件;然后,设计出一种新型宽边耦合正方形螺旋结构的电磁超材料,增强收/发线圈间消逝波强度,在不改变传输系统本身的情况下有效提升传输效率;最后,搭建双源磁谐振式无线电能传输系统实物平台进行验证。实验结果表明:相比于单源系统,双源系统传输效率提高约15%;当收/发端线圈夹角为40°时,双源系统传输效率达到最高,为41.4%;添加超材料可使系统传输效率有效提高约20%,添加三块超材料可提高约36%。

基于超介质的无线充电研究

磁耦合谐振式无线充电是最具发展前景的无线充电技术,在磁耦合谐振式无线充电系统中加入超介质,可以提高系统传输效率。文章首先构建该系统的集总电路模型,分析影响传输效率的因素;其次阐述将超介质应用于磁耦合谐振无线充电系统的原理;最后设计出工作在9.6MHz的磁耦合谐振无线充电系统,提出一款在9.599MHz等效磁导率m=-1的超介质结构,经过仿真分析得出结论:超介质应用于磁耦合谐振式无线充电系统能提高系统传输效率。