1.一种混合电磁耦合无线电能传输优化设计方法,其特征在于:
具体包括如下步骤:
步骤一:根据使用场景和线圈的自谐振频率fst确定所需要的线圈大小,包括线圈的匝数n,每匝之间的距离p,线圈的内径r,线圈的外径R,导线半径dr;线圈的自谐振频率fst,该线圈同时应用于接受端和发送端;
步骤二:由于步骤一得到数据为近似值,在确定线圈相关参数后,通过实际测量得到更加准确的线圈的自谐振频率fst;
步骤三:混合耦合方式抑制频率分裂的所需要的铜环的宽度w和步骤二测得的线圈自谐 振频 率 f st 以 及 线圈 和铜 环 谐 振 系统 的 谐 振频 率 f的 关 系 如 下 :公式中fst是线圈的自谐振频率,w是混合
耦合方式所需要的加在线圈外侧的铜环的宽度,铜环的内径是线圈的外径R,铜环的外径是R+w,计算铜环的面积:S=π((R+w)^2‑R^2);线圈和铜环之间不接触,dr是导线的半径,2dr是铜环的厚度;
把铜环分成两部分,一部分加在线圈内部,该部分半径为r1的铜盘,剩余部分加在线圈外侧,该部分宽度为r2的铜环;线圈内/外侧加的铜盘/铜环与线圈保持适当距离不接触的前提下,放置在线圈内/外部;线圈内侧的铜盘和外侧的铜环均分成上下两部分,上下两部分之间分别留有空隙d1和d2;线圈的外开端和内开端分别通过两根连接线与内铜盘、外铜环连接;以线圈中间的两个开端作为激励端口,并连接到同轴电缆的内部和接地,接收端和发送端之间的距离为D;
步骤四:提取电耦合系数Km和磁耦合系数Ke;抑制频率分裂的电磁耦合系数应满足条件:
步骤五:如果电耦合系数Km和磁耦合系数Ke满足步骤四所述抑制频率分裂条件,则通过实际测量得到所提出新结构在不同距离下的功率传输效率,系统搭建成功;如果电耦合系数和磁耦合系数不满足步骤四的抑制频率分裂条件,通过调节电耦合使其满足;如果电耦合太强,则应减少环的宽度,如果电耦合太弱则应增大环的宽度,再重回步骤四,不断调整铜环宽度直至电耦合系数磁耦合系数满足抑制频率分裂条件。