无线电传输在双线圈及四线圈系统中的耦合模理论
磁耦合谐振式无线电能传输系统的四线圈模型研究_王国东
k12k23姨Q1Q2 姨Q2Q3 ［（1+k122 Q1Q2（1+k324 Q3Q4）+k223 Q2Q3］
Us
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因此可得 4 线圈磁耦合谐振式无线电能传输
1.0
η
0.5
0 10
5 Q4
60
40
00
20 Q1
图 2 效率与品质因数 Q1、Q4 之间的关系
Fig.2 Relationship between efficiency and quality factors
Q1 and Q4
无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响
无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响作者：孙子涵，陈世玉来源：《哈尔滨理工大学学报》2022年第01期摘要：为了研究低频激励源无线输电系统中耦合线圈对传输效率的影响，采用双软件联合仿真方法，给出了电磁耦合线圈不同放置模式情况下的磁场分布以及系统效率、激励源波形与电磁耦合线圈之间的距离关系图。
结果显示，无论线圈相对位置如何分布，正弦波和三角波激励源的系统传输效率与线圈位置布置关系较小，且两者传输效率相近，方波激励源下系统传输效率最低。
最后，给出采用锂电池PNGV模型作为系统负载时，系统效率随时间变化波形图，使系统充电过程更接近实际充电情况。
关键词：无线输电;磁耦合;低频激励源;电磁分析;效率DOI：10.15938/j.jhust.2022.01.017中图分类号： TM724 文献标志码： A 文章编号： 1007-2683（2022）01-0128-07The Influence of Coupling Coil on the Transmission Efficiencyin Wireless Transmission SystemSUN Zihan1，CHEN Shiyu2（1.School of Electrical and Electronic Engineering， Shandong University of Technology，Zibo 255049，China;2.State Grid Heilongjiang Electric Power Co.， Ltd. Electric Power Research Institute， Harbin 150030， China）Abstract：In order to study the influence of the coupling coils on the transmission efficiency in wireless power transmission system with lowfrequency excitation source， the dual software cosimulation method is used to analyze the magnetic field distribution under different placement modes of the electromagnetic coupling coil， and the relationship between the system efficiency and the excitation source waveform and the position of electromagnetic coupling coil is also given. The results show that no matter how the relative positions of the coils are distributed， the system transmission efficiency of the sine wave and triangle wave excitation sources has a small relationship with the coil position arrangement， the transmission efficiency of the two is similar， and the system transmission efficiency under the square wave excitation source is the lowest. Finally， using the lithium battery PNGV model as the system load， the system efficiency and timevarying waveforms are presented， so that the system charging process is closer to the actual charging situation.Keywords：wireless power transmission; magnetic coupling; lowfrequency excitation source; electromagnetic analysis; efficiency0引言近年來，随着电力电子技术的快速发展，无线输电技术（wireless power transfer，WPT）得到了越来越广泛的应用。
感应耦合电能传输系统发射线圈的优化设计
感应耦合电能传输系统发射线圈的优化设计作者：冷士川鲍春明王春芳李聃来源：《哈尔滨理工大学学报》2020年第06期摘要：为了提高无线电能传输系统的传输效率，本文对发射线圈与接收线圈的尺寸匹配关系进行分析，提出一种给定参数下的线圈优化设计方法。
首先建立PS型单管逆变ICPT系统等效模型，将传输效率问题转化成强耦合系数的问题。
然后以平面螺旋线圈为例，推导出强耦合系数的计算方法，构造了强耦合系数与耦合线圈尺寸和传输距离之间的目标函数，根据该目标函数和约束条件得到强耦合系数最大时各参数的尺寸匹配关系。
最后结合巡检机器人的充电距离和接收线圈尺寸，推得发射线圈尺寸并绕制线圈进行实验验证，对线圈优化前后强耦合系数和传输效率的变化进行了分析。
实验结果表明优化后系统传输效率明显提高，验证了设计方法的正确性。
关键词：线圈优化;感应耦合;传输效率;强耦合系数;尺寸匹配DOI：10.15938/j.jhust.2020.06.007中图分类号： TM724文献标志码： A文章编号： 1007-2683（2020）06-0046-07Optimum Design of Transmit Coil for InductivelyCoupled Power Transfer SystemLENG Shi-chuan1， BAO Chun-ming2， WANG Chun-fang1， LI Dan3（1.School of Electrical Engineering， Qingdao University， Qingdao 266071， China;2.State Grid Shandong Power Company， Zibo Power Supply Company ， Shandong， Zibo 255000;3.Qingdao Lu Yu Energy Technology Co.， Ltd， Shandong 266071， China）Abstract：In order to improve the transfer efficiency of the wireless power transfer system， the matching relation between the size of transfer coil and receiving coil is analyzed， and an optimal coil design method with given parameters is proposed. First of all， the equivalent model of PS single-tube inverter ICPT system is established， which transform the problem of transfer efficiency into the problem of strong coupling coefficient. Then， taking the planar spiral coil as an example， the calculation method of the strong coupling coefficient is derived， and the objective function between the strong coupling coefficient and the size of the coupling coil and the transfer distance is constructed. According to the objective function and constraint condition， the size matching relation of each parameter is obtained when the strong coupling coefficient is maximum. Finally， based on the charging distance and the size of the receiving coil of the inspection robot， the size of the transfer coil is obtained and the coil is wound for experimental verification， and the changes of the strong coupling coefficient and transfer efficiency before and after the coil optimization are analyzed. Theexperimental results show that the transfer efficiency of the optimized system is improved obviously， and correctness of design method is verified in practice.Keywords：coil optimization; inductive coupling; transfer efficiency; strong coupling coefficient; size matching0 引言无线电能传输技术（wireless power transfer， WPT）是指无需导线或其他物理接触，将能量从电源传递到负载的电能传输技术，该技术实现了电源与负载之间的电气隔离，与传统电能传输方式相比，具有可靠、安全、灵活等优势，得到了国内外学者的广泛关注[1-3]，并已經在电动汽车[4-5]、智能机器人[6]、植入式医疗设备[7]的无线充电中得到成功的应用。
无线电能传输技术发展与应用综述
无线电能传输技术发展与应用综述摘要：无线电能传输（WirelessPowerTransfer,WPT）技术将电力电子技术和控制理论与技术等相结合，通过磁场、电场、激光、微波[等载体实现电能的无线传输，目前常见的无线充电方式主要是采用磁耦合无线电能传输技术。
与磁耦合无线电能传输技术相比，电场耦合式无线电能传输技术具有以下优点：耦合机构成本低、重量轻、形状易变；耦合机构周围磁场干扰较低；可以跨越金属障碍传能；在耦合机构之间或周围的金属导体上引起的涡流损耗很小。
因此，研究EC-WPT技术可以进一步推进WPT技术的发展和应用。
目前国内外学者围绕EC-WPT技术的多个方面展开了研究，并取得了丰富的成果。
基于此以下对无线电能传输技术发展与应用综述进行了探讨以供参考。
关键词：无线电能传输; 研究动态; 应用场景展望引言无线电能传输技术是一种不依靠导线的电能传输技术，通过电场和磁场将电能从电源端传递至用电负载端。
传统输电方式常以电线或电缆为媒介进行电能输送，存在线路老化、传输损耗、维护困难等诸多问题。
而ＷＰＴ技术摆脱了导线的束缚，以安全可靠、方便灵活、绿色环保等独特优势吸引了国内外大量专家学者的研究，得到了迅速发展，目前已经广泛应用于医疗电子、工业机器人、电动汽车领域，并且在水下机器人领域有巨大的发展前景1无线电能传输技术概述1.1 分段式耦合机构1.1.1 在DWPT系统中，为了降低系统待机损耗与电磁辐射，发射端通常采用分段式耦合机构。
然而，分段式发射结构给DWPT系统引入了新问题：相邻段发射极板间距离较近时，发射端口间的耦合会影响系统谐振，相反，极板间距较远时，系统过分段时输出电压将跌落。
1.1.2 在接收端位置以及负载电阻发生变化时，系统增益如何保持一致。
针对不同负载和位置条件下系统增益一致性问题，研究人员已针对MC-WPT系统提出了许多解决方案，通过补偿网络和耦合机构设计实现动态恒压输出。
MC-WPT系统以磁场为传能媒介，要实现输出恒压，需满足不同工况下各分段线圈附近的空间磁场均匀分布，即拾取端位置、负载电阻变化时发射线圈电流恒定。
无线电传输在双线圈及四线圈系统中的耦合模理论
Transmission of Wireless Power in Two-Coil and Four-Coil Systems using Coupled Mode TheoryManasi Bhutada, Vikaram Singh, ChiragWartyDept. of Electrical and Electronics EngineeringIntelligent Communication LabMumbai, India无线电传输在双线圈及四线圈系统中的耦合模理论电气与电子工程系智能通信实验室印度，孟买姓名：学号：班级：日期：2016年7月2日Abstract—Wireless Power Transfer (WPT) systems are considered as sophisticated alternatives for modern day wired power transmission. Resonance based wireless power delivery is an efficient technique to transfer power over a relatively long distance. This paper presents a summary of a two-coil wireless power transfer system with the design theory, detailed formulations and simulation results using the coupled mode theory (CMT). Further by using the same theory, it explains the four-coil wireless power transfer system and its comparison with the two-coil wireless transfer power system. A four-coil energy transfer system can be optimized to provide maximum efficiency at a given operating distance. Design steps to obtain an efficient power transfer system are presented and a design example is provided. Further, the concept of relay is described and how relay effect can allow more distant and flexible energy transmission is shown.摘要——无线电源传输（WPT）系统被认为是复杂的现代有线输电的替代品。
耦合模理论
耦合模理论
耦合模型是一种系统分析模型，它假设多个系统之间存在耦合关系。
它提供了一个框架，用于分析系统之间的耦合关系，从而更好地理解系统之间的相互影响。
耦合模型的核心思想是以系统的变化为基础，从而提出系统之间的相互作用和耦合关系。
它不仅可以用来分析组织内部的耦合关系，也可以用来处理组织之间的耦合关系。
耦合模型的一个重要的概念是耦合强度。
耦合强度可以用来评估不同系统之间的耦合关系，以及它们之间的影响程度。
耦合强度可以用不同类型的耦合关系来衡量，包括联动性、弹性性和可预见性等。
耦合强度可以帮助分析师更好地了解系统之间的耦合关系，从而帮助他们进行决策分析。
耦合模型还包括耦合类型和耦合控制机制。
耦合类型描述了系统之间的耦合关系，它可以帮助分析师更好地理解系统之间的耦合关系。
耦合控制机制是指系统之间的控制关系，它可以帮助系统之间的控制机制发挥最大的效用。
耦合模型可以帮助组织做出更好的决策，从而改善组织的效率和效果。
它可以帮助组织管理者更好地理解系统之间的耦合关系，从而改进系统的性能和可靠性。
耦合模型还可以帮助组织管理者更好地控制系统，从而提高系统的可控性。
综上所述，耦合模型是一种系统分析模型，它可以帮助组织更好地理解系统之间的耦合关系，从而改善组织的效率和效果。
它可以帮助组织管理者更好地理解系统之间的耦合关系，从而改进系统的性能和可靠性。
它还可以帮助组织管理者更好地控制系统，从而提高系统的可控性。
多绕组电磁谐振式无线电能传输耦合性能分析
多绕组电磁谐振式无线电能传输技术耦合性能分析0引言无线电能传输技术是通过电磁场或电磁波实现能量从电源到负载以空间作为传输介质的输电方式。
无线电能传输技术被美国《技术评论》杂志评为未来十大科研方向之一；被中国科协被评为“10项引领未来的科学技术”之一；2017年被《麻省理工科技评论》评为全球十大突破性技术之一。
近些年，无线电能传输技术成了国内外研究机构的研究热点。
20世纪90年代，新西兰奥克兰大学Pro. Boys 及其课题组对无线电能传输技术展开了研究，2001年西安石油学院李宏教授在国内第一次介绍了感应电能传输思想。
随后，越来越多国内外研究机构在汽车、智能家居及医学等应用领域对无线电能传输技术展开了深入研究。
美国匹兹堡大学的Zhang F.提出了适用于医用传感器和植入式医疗设备的可调频无线供能系统。
斯坦福大学利用数值模拟的方式展示了无线电能传输的情况，并研究了线圈间的能量传输状态。
韩国科学技术院对多负载无线电能传输系统进行了研究。
天津工业大学对无线电能传输技术进行了建模方式、频率分裂的特征。
重庆大学对无线电能传输建模、系统拓扑结构、损耗建模等方面进行了研究。
1电磁谐振式无线电能技术传输原理电磁谐振式无线电能传输技术的基本原理是让功率源频率和初、次级绕组固有频率相同，构成一个高频磁耦合谐振系统。
1.1耦合谐振理论电磁谐振式无线电能传输系统的物理基础是麦克斯韦方程组：000D BE t B D H j t ρ∇⋅=⎧⎪∂⎪∇⨯=-⎪∂⎨∇⋅=⎪⎪∂∇⨯=+⎪∂⎩(1) 式中 D ——电位移；E ——电场强度；B ——磁感强度；H ——磁场强度。
耦合模理论在解决复杂的电磁波问题时将复杂的问题分解为不同的、独立的弱耦合问题并进行求解，且这些弱耦合互相的干扰作用非常小。
利用耦合模理论可以将无线电能传输系统耦合模块进行分解、简化。
无线电能传输过程中电源、绕组和负载会出现功率消耗，其方程为：()()1111122222L 2211d -d d --d a j a jk a S t a j a jk a tωτωττ⎧=++⎪⎪⎨⎪=+⎪⎩ (2) 式中 a 1、a 2——谐振体的幅度整频分量；k 12、k 21——耦合系数；ω1、ω2——两线圈的固有角频率；τ1、τ2、τL ——损耗系数；S ——正弦激励交流电源。
无线电能传输系统的耦合性能分析
无线电能传输系统的耦合性能分析1 引言无接触感应电能传输系统利用电磁感应耦合原理，结合现代电力电子技术和控制技术，实现了供电端与用电负载的机械分离，消除了传统的通过金属导体接触供电的一系列缺点，如导线裸露、机构磨损、碳积、接触电火花等，为安全供电尤其是易燃易爆环境下的供电及移动电气设备的供电提供了全新的解决方案。
该技术在国外已经进行了比较广泛的研究，并有一部分无接触式感应耦合电能传输系统投入了试运行。
本文在对非接触感应式电能传输系统的数学模型进行深入分析的基础上，对系统的初级端线圈进行了ANSOFT 仿真分析,最后通过实验对比，验证了仿真结果。
2 感应式能量传输系统数学模型由于无线电能传输系统是疏松耦合的变压器系统，其漏电感不能忽略不计，故通常用互感模型来分析无线电能传输系统的初、次级耦合特性。
互感模型使用感应电压和反映电压来描述初、次级系统之间的耦合效应，感应电压和反映电压都通过互感来描述。
图1为感应式电能传输系统电路分析模型，定义电压源电压为U 1，初级绕组中的电流为I 1，初、次级绕组间的互感为M 。
j ωMI 1为初级电流I 1在次级绕组中感应产生的电压，－j ωMI 2为次级绕组中的电流I 2在初级绕组中的感应电压值。
初级绕组的电阻和电感分别为R 1和L 1，次级绕组的电阻和电感分别为R 2和L 2，负载电阻为R L 。
在初、次级绕组相互感应电压的过程中，实现了能量传递。
以图1中给出电流的方向为正方向，可得初、次级电路的方程为：11121(j )j (1)I L R I M U ωω+-=222L 1(j )j (2)I L R R I M ωω++=图1 感应式电能传输系统互感模型当初级为电压源供电时，可以得到初级电流I1和次级电流I2为：1122112L2(3)jjUIMR LR R Lωωω=++++1112222L211jj(4)jjMUR LIMR R LR Lωωωωω+=++++由式（3）和式（4）可以得到初、次级等效电路图如图2所示。
无线充电耦合共振线圈的研究
无线充电耦合共振线圈的研究徐帆【摘要】针对磁耦合共振型无线充电系统中耦合线圈,对传统的两线圈耦合进行分析并设计出三线圈的耦合模型.利用Maxwell有限元仿真软件对两线圈耦合模型以及三线圈耦合模型进行有限元仿真.利用Muhisim仿真软件设计出整体无线充电电路对电路进行仿真.验证三线圈与两线圈耦合模型的传输效率,并得出在距离相等的条件下三线圈每个接收线圈与两线圈的接收线圈的传输效率接近,但由于三线圈有两个接收线圈可以同时工作,更具实际意义.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)002【总页数】3页(P142-144)【关键词】无线充电;磁耦合共振;Maxwell【作者】徐帆【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TN81随着科技的不断发展，无线充电技术已然成为热门研究方向之一。
而目前无线电能传输分为3大类：第一类为电磁感应耦合方式；第二类为辐射式无线能量传输技术；第三类为磁耦合共振方式。
以3种无线充电方式为基础，衍生出5种主流的充电标准：Qi标准、Power Matters Alliance(PMA)标准、Alliance for WirelessPower(A4WP)标准、iNPOFi技术、Wi-Po技术[7]。
无线充电联盟(WPC)共同制定的无线充电标准Qi采用的是电磁感应方式。
但这技术还有比较多的缺陷，比如最大输出功率只有5 W，所以充电速度上会有局限。
从市场规模上，Qi无疑是目前最为普及的，值得关注的是，Qi的最新标准可实现7～45 mm的无线充电距离，算是一个小突破。
但存在频率过高会对人体造成危害以及无法更好散热的缺点。
而电磁辐射式存在能量损耗较大的缺点。
而A4WP所使用的近距磁共振技术可同时充电多个设备，且在设备的位置与角度上较具弹性，其充电能力与时间也较符合消费者期待。
相对前两种，它的传输距离较大，而且对位置和距离不敏感，传输能量损耗小等优点。
线圈非同轴时磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率优化
线圈非同轴时磁耦合谐振式无线电能传输系统的效率优化李中启;黄守道;袁小芳【摘要】针对磁耦合谐振式无线电能传输系统的发射线圈与接收线圈非同轴放置时系统的传输效率过低的问题,运用耦合模理论,推导出系统的效率表达式.并以此为基础,分析发射线圈与接收线圈非同轴放置时,系统传输效率的变化规律.为解决发射线圈与接收线圈之间非同轴放置时系统效率过低的问题,提出一种基于混沌优化算法的参数动态调节方法,该方法能使系统几个关键参数实现最优匹配,有效提高系统的传输效率.最后,研制了一套磁耦合谐振式无线电能传输系统装置.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.%Transmission efficiency will be reduced when transmission and receiving coils are aligned non-coaxially in the wireless power transfer system (WPT) via coupled magnetic resonances.The expression for the efficiency of the WPT system was derived by coupled-model theory (CMT).The variation rule of the transmission efficiency was analyzed according to this expression.In this paper,the method of adjusting parameters based on chaos optimization algorithm was proposed.Then key parameters of the WPT system can be matched.It is shown the efficiency can be improved by the proposed method.A wireless power transmission system via magnetic resonance coupling was designed.Simulation and experimental results have verified the theory.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)008【总页数】9页(P151-159)【关键词】无线电能传输;参数匹配;最优效率;耦合模理论【作者】李中启;黄守道;袁小芳【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082;湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082;湖南大学电气与信息工程学院长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TM724近年来，随着移动设备的快速发展和传统的直接接触式能量供应问题的突出，传统的直接接触式供电模式已不能满足人们对移动性及特殊场合的要求，无线电能传输（Wireless Power Transfer,WPT）技术已成为研究热点[1-5]。
关于两线圈磁耦合谐振式无线电能传输的效率分析
关于两线圈磁耦合谐振式无线电能传输的效率分析谢端【摘要】在本次研究通过借助电磁仿真,得出了螺旋线圈在终端开路、短路两种不同的馈电方式下,所得出的相应等效类电路,借助等效电路理论基于螺旋线圈的等效电路,构建了螺旋线圈的终端短路串电容两线圈结构模型.进一步借助等效电路,得出了系统传输功率及效率的表达公式,分析相应的系统谐振情况下,探究系统的谐振式无线电能传输功率及效率,发现在最大输出功率情况下,系统的最优互感数值及相应的传输效率,与互感数值之间呈现密切相关性.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2018(000)016【总页数】2页(P40-41)【关键词】无线电能传输;效率【作者】谢端【作者单位】新疆机场(集团)有限责任公司乌鲁木齐分公司,新疆乌鲁木齐,830016【正文语种】中文1 螺旋线圈两种工作方式螺旋线圈的具体馈电点，直接对线圈的不同工作方式造成决定性影响：馈电点所在位置处于线圈中间，即终端开路；馈电点所在位置处于线圈两导线端子上，即终端短路。
通过取30cm的D（线圈直径）、2mm的a（导线半径）、8N（匝数）、12cmh（高度）、σ =5.8×107S/m的导电率，经过借助FEKO仿真软件计算，最终得出螺旋线圈的不同馈电方式相应输入阻抗数值，具体仿真结果如图1所示。
图1 仿真结果在频率控制为5~15MHz情况下，处于终端开路状态，线圈f=13.58MHz会出现自谐振，此种情况下线圈的电阻抗数值=0，即等效串联谐振；处于终端短路状态，线圈f=13.39MHz会出现自谐振，此种情况下线圈的电阻抗数值=∞，即等效并联谐振。
根据传输线理论出现终端开路转变为终端短路情况下，传输线的具体工作状态，由原本的串联谐振逐步转变为并联谐振，实现了两者之间的频率等同，但是基于不同的仿真结果可以发现，两者之间所实现的谐振频率差值仅仅在0.19MHz，因此可以将螺旋线圈等效理想的传输线，必然需要考虑误差情况，通过考虑线圈等效电阻此种情况下的等效电路如图2所示。
无线电能传输磁耦合系统线圈匝数优化设计
无线电能传输磁耦合系统线圈匝数优化设计无线电能传输磁耦合系统是一种通过磁场来实现能量传输的技术。
这种技术通过将电能转换成磁场，并在接收端再次将磁场转换回电能，实现了电能的传输，避免了传统有线传输中需要使用电缆的缺点。
在这种系统中，线圈的匝数优化设计是一个非常重要的问题。
在本文中，我们将从多个角度探讨无线电能传输磁耦合系统线圈匝数优化设计的相关内容。
一、无线电能传输磁耦合系统的原理无线电能传输磁耦合系统是通过两个共振线圈之间的磁耦合来进行电能传输的。
当一个线圈上施加交流电流时，会在其周围产生一个交变磁场，而另一个线圈接收到这个交变磁场后，就会感应出交变电压，从而实现了电能的传输。
这种系统一般包括一个发送端线圈和一个接收端线圈，通过这两个线圈之间的磁耦合来实现电能传输。
为了实现高效的电能传输，需要对线圈的匝数进行优化设计，以保证系统的传输效率和传输距离。
而线圈的匝数优化设计又受多种因素的影响，接下来我们将分别从线圈的传输效率、传输距离和线圈尺寸等方面进行讨论。
二、线圈匝数对传输效率的影响线圈的匝数对系统的传输效率有着重要的影响。
传统的无线电能传输系统中，一般会采用与输入功率相匹配的线圈匝数，以达到最大功率传输。
然而，这种设计方法并不一定能够实现最高的传输效率。
在实际应用中，线圈的匝数需要根据系统的工作频率进行优化选择，以保证系统在特定频率下的传输效率最高。
一般来说，当线圈的匝数增加时，系统的传输效率会提高，但也会增加线圈的等效电阻，从而导致传输损耗增加。
在设计无线电能传输磁耦合系统时，需要综合考虑线圈的匝数和系统的工作频率，以实现最佳的传输效率。
线圈的匝数还会影响系统的功率因子。
当线圈的匝数增加时，系统的功率因子会变得更加接近1，这意味着系统的传输效率更高。
在设计线圈匝数时，还需要考虑系统的功率因子，以实现更高的传输效率。
三、线圈匝数对传输距离的影响除了影响传输效率外，线圈的匝数还会影响系统的传输距离。
磁共振无线电能传输系统线圈模型优化设计
磁共振无线电能传输系统线圈模型优化设计王帆;沈锦飞【摘要】根据系统线圈模型,从磁场对系统传输性能影响角度分析,利用导磁体可以控制磁流方向,改变磁场分布的特性,实现改变感应电压影响输出的效率.实验通过对比有导磁体线圈和无导磁体线圈两种不同结构下的传输特性,验证在实际应用中采用导磁体能够有效地提高磁共振无线电能传输效率.【期刊名称】《江南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(014)002【总页数】4页(P187-190)【关键词】无线电能传输;磁耦合;磁场;导磁体【作者】王帆;沈锦飞【作者单位】江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TM131磁共振无线电能传输系统，采用电磁共振的方式实现电能传输。
在强耦合状态下，如果不考虑周围空间结构，并且干涉损耗和散失在周围环境中的损耗都很低时，能量传输能达到很高的效率。
目前制约无线电能传输技术发展的是电能的传输效率问题，传统提高传输效率方法是在发射与接收线圈之间增加增强线圈或者改变电路设计等来实现［1］。
文献［1-3］就磁耦合谐振式无线电能传输发展近况和系统设计展开讨论，对于提高传输效率也是采用中继线圈或者多发射 /多接收端的方法实现，两种方法都是增加线圈数量实现效率提高，使得系统设计更加复杂，也提高了生产成本。
在文献［4-5］的基础上，从磁场角度分析磁场变化对线圈参数的影响，利用导磁体可以控制磁通方向的原理，设计有导磁体结构的线圈，实现传输效率的提高，并实验验证了理论的正确性。
1 磁共振无线电能传输回路拓扑与导磁体结构线圈模型1.1 磁共振无线电能传输回路拓扑图1所示为磁共振式无线电能传输回路基本结构，发射端与接收端回路分别由两个相匹配的LC谐振线圈回路组成。
Ls和Cs构成发射回路，在高频驱动信号下向周围发出电磁波，在近场区形成非辐射交变磁场，经过耦合由Lr和Cr组成的接收回路接收能量，实现电能无线传输［2－3］。
磁耦合谐振式无线电能传输线圈的磁聚焦仿真
磁耦合谐振式无线电能传输线圈的磁聚焦仿真何亚伟;李阳;杨庆新;张献;倪卫涛;刘维娜;张雅希;杨晓博【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】为通过磁聚焦技术提高无线电能传输效率，对磁耦合谐振式无线电能传输系统中的磁场分布特性进行分析，并采用Comsol Multiphysics多物理场软件，对不同类型线圈、不同线圈排列结构的磁场聚焦特性进行仿真。
结果表明：本文设计的5线圈结构通过角度、距离、尺寸的逐级优化，其磁场聚焦特性不断增强，最终得到一种结构简单、可靠性高的线圈结构。
【总页数】5页(P75-79)【作者】何亚伟;李阳;杨庆新;张献;倪卫涛;刘维娜;张雅希;杨晓博【作者单位】天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387【正文语种】中文【中图分类】TM72【相关文献】1.关于两线圈磁耦合谐振式无线电能传输的效率分析 [J], 谢端2.磁耦合谐振式无线电能传输系统四线圈结构研究 [J], 冯柳;赫佳峦3.线圈半径对矿用磁耦合谐振式无线电能传输效率的影响 [J], 武奴顺4.磁耦合谐振式无线电能传输系统中锥形谐振线圈结构优化 [J], 倪晨睿; 陈海川; 李登帅; 周聪5.磁耦合谐振式无线电能传输系统三线圈结构研究 [J], 王宇;龚国庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于线圈回路复阻抗设计实现无线能量传输系统最大效率研究
基于线圈回路复阻抗设计实现无线能量传输系统最大效率研究李均锋;廖承林;王丽芳【摘要】目前四线圈结构无线能量传输系统大多采用磁谐振技术,通过调整实际负载与系统最佳负载相匹配实现系统最大效率工作.本文提出一种基于线圈回路复阻抗设计技术,可通过调整线圈回路复阻抗使得系统工作在最大效率状态.首先,对系统效率与各线圈回路复阻抗之间关系进行理论推导,证明基于线圈回路复阻抗设计技术的理论可行性.其次,采用数值仿真方法,分析理论推导与实际系统的差别,计算实际系统设计时线圈回路复阻抗数值,并对比两种最大效率设计方法的系统效率和功率输出性能;最后,搭建四线圈结构无线能量传输实验平台,对基于线圈回路复阻抗设计方法进行实验验证.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)006【总页数】7页(P99-105)【关键词】无线能量传输;四线圈结构;最大效率;复阻抗设计【作者】李均锋;廖承林;王丽芳【作者单位】中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京 100190;中国科学院大学北京 100190;中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京 100190;中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TM7241 引言无线能量传输技术能够实现电子产品的非接触充电，具有较高的方便性和良好的用户体验，在电动汽车、消费电子无线充电等领域具有良好的应用前景[1-4]。
无线能量传输技术最早由特斯拉提出，利用线圈间的相互耦合作用传递能量[5]。
2006年，MIT在四线圈结构无线能量传输系统中，采用磁谐振耦合原理技术[6]，成功的提高了能量的传输距离、功率和效率，极大的促进了无线能量传输技术的发展，也使得四线圈结构无线能量传输系统设计成为了一个研究热点[7-9]。
目前四线圈结构无线能量传输系统大多采用磁谐振耦合技术，即通过线圈回路的谐振放大作用，增强线圈产生磁场强度，并进一步提高系统效率和传输功率[10, 11]。
基于相位自适应的双线圈无线能量传输系统设计
基于相位自适应的双线圈无线能量传输系统设计曹志强;李光平;汪洋【摘要】单线圈磁共振耦合无线能量传输系统要求发射端和接收端对齐,限制了系统的实际应用.多线圈发射系统通过配置线圈阵列,利用模拟波束成形算法,改变电压和电流的相对相位,从而控制磁场波束在接收端叠加的相位,实现能量最大传输.设计了一种基于相位控制的无线能量传输系统,通过自适应算法改变发射波形的相位,使接收线圈获得较高的能量.系统简化了功放的设计,实现了接收端全方向高效的能量接收.测试结果表明:系统可以稳定高效地运行.%A single-coil magnetic resonant coupling wireless power transmission system requires that the transmitting coil makes an exact alignment with the receiving coil,thus limiting the practical application of the system. The multi-coil system by configurating coil array,utilizes analog beamforming algorithm to achieve the maximum energy transmission at the receiver. Specifically,the phases of magnetic field beams can be superimposed at the receiver by changing the relative phase of the voltage and current. A wireless energy transmission system based on phase control is designed. The phase of transmitted waveform is changed by adaptive algorithm,so that the receiving coil can obtain higher energy. The system simplifies the design of the power amplifier while guaranteeing omnidirectional high efficient energy receiving of receiving end. The test results of the wireless energy transmission device show that the system can work reliably and efficiently.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】4页(P102-105)【关键词】磁共振耦合;无线能量传输;线圈阵列;波束成形【作者】曹志强;李光平;汪洋【作者单位】广东工业大学信息工程学院,广东广州510006;广东工业大学信息工程学院,广东广州510006;广东工业大学信息工程学院,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TN9140 引言磁共振耦合(magnetic resonant coupling,MRC)无线能量传输系统由于能够突破一定距离的限制及其可接受的功率效率,近年来引起了学术界和工业界的研究兴趣。
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Transmission of Wireless Power in Two-Coil and Four-Coil Systems using Coupled Mode TheoryManasi Bhutada, Vikaram Singh, ChiragWartyDept. of Electrical and Electronics EngineeringIntelligent Communication LabMumbai, India无线电传输在双线圈及四线圈系统中的耦合模理论电气与电子工程系智能通信实验室印度，孟买姓名：学号：班级：日期：2016年7月2日Abstract—Wireless Power Transfer (WPT) systems are considered as sophisticated alternatives for modern day wired power transmission. Resonance based wireless power delivery is an efficient technique to transfer power over a relatively long distance. This paper presents a summary of a two-coil wireless power transfer system with the design theory, detailed formulations and simulation results using the coupled mode theory (CMT). Further by using the same theory, it explains the four-coil wireless power transfer system and its comparison with the two-coil wireless transfer power system. A four-coil energy transfer system can be optimized to provide maximum efficiency at a given operating distance. Design steps to obtain an efficient power transfer system are presented and a design example is provided. Further, the concept of relay is described and how relay effect can allow more distant and flexible energy transmission is shown.摘要——无线电源传输（WPT）系统被认为是复杂的现代有线输电的替代品。
基于共振无线电力传输技术在一个相对较长的距离里能有效的传输电力。
本文总结了双线圈的无线电力传输系统的设计理论, 并利用耦合模式理论(CMT)得到详细的方法和仿真结果。
利用该理论也解释了双线圈无线电力传输系统与四线圈无线传输电力系统。
四线圈电力传输系统可以在给定的操作距离里优化并提供最高的效率，并提出了有效的功率传输系统的设计步骤和设计实例。
此外，对中继器的概念进行了描述，并展示了如何利用中继更灵活和更遥远的传输电力。
1. INTRODUCTIONWireless Power Transmission (WPT) is the propagation of electrical energy from a power source to an electrical load without the use of interconnecting wires or physical medium. Wireless power transfer is useful in cases where interconnecting wires are difficult, hazardous or non-existent. Wireless power transfer is becoming popular for induction heating, charging of consumer electronics (electric toothbrush), biomedical implants, radio frequency identification (RFID), contact lenses smart card and even for transmission of electrical energy from space to earth. In recent years the wireless power transfer (WPT) technologies have been the growing hot topic for many researchers. A great demand exists for developing efficient wireless power transfer methods to reduce the dependency on batteries. Wireless power offers the possibility of connector free electronic devices which improve both size and reliability. Nikola Tesla, a prominent inventor and scientist at the turn of 20th century, developed a system that could transport large amounts of power across long distances without any carrier medium. Since then there has been tremendous growth in the Wireless power technology.1.引言无线电力传输(WPT)是指电力从电源到电力负载而不使用连接的电线或物理介质进行传输。
无线电力传输是在互连线路困难、危险或无法连接的情况下非常有用。
无线电力传输在感应加热、充电的消费类电子产品(电动牙刷)、生物医学植入物、无线电频率识别(RFID)、隐形眼镜智能卡等领域逐渐流行，甚至从太空向地球传输电力这一方面也有应用。
近年来无线电力传输(WPT)技术已经成众多研究者的热门话题。
人们对发展高效的无线功率传输方法，以减少对电池的依赖性有很大的需求。
无线电源对连接器的电子装置提高其尺寸和可靠性提供了的可能性。
尼古拉·特斯拉,一个20世纪杰出的发明家和科学家，他开发出一种可以跨长距离运输大量电力而不需任何载体或介质的系统。
从那时起，无线电源技术有了巨大的发展。
WPT depends upon 3 main principles for transferring power which can be listed as viz.(1) Resonance (2) Inductive and (3) Radiation Resonance and induction techniques arecharacterized under short range power, while radiation assists transmission of power for long range. This paper presents work on wireless transfer using magnetic resonance coupling which has a better promise of its long transfer distance and high efficiency. The basic concept is that there may be a general strongly coupled regime of operation in systems of coupled resonances (e.g acoustic, electro-magnetic, magnetic and nuclear). By general physical property, the energy transfer is supposed to be very efficient, if the given system is operated in this regime.WPT取决于三个主要的电力传输原则，可列为:（1）共振（2）感应和（3）辐射。
共振和感应技术的特点是在短距离进行电力传输，而辐射有助于长程的电力传输。
本文介绍了使用磁共振耦合的无线传输的工作方式，它能确保长距离的传输和高效率。
其基本概念是，利用耦合共振的系统有可能在一般强耦合体系（例如声学，电磁，磁和核）中操作。
由一般的物理性质，如果给定的系统利用这一制度进行操作，电力传递被认为是非常有效的。
A popular technique for wireless power transfer, particularly in bio-medical plants is inductive coupling. They are also used for applications consisting of portable devices such as mobile phones. Generally their applications are restricted to short-range and mid-range distances. An inductively coupled system consists of two coils mostly referred to primary and secondary coils. In these systems, power transfer efficiency is a strong function of the quality factor of the coils and also the coupling coefficients between the coil.无线电力传输，特别是在生物医药，电感耦合是种流行的方法。