一种新型空间无线电能传输系统耦合机构设计

蔡智斌， 张国荣， 徐晨林， 高 凯， 彭 勃， 解润生

(合肥工业大学电气与自动化工程学院， 安徽 合肥 230009)

1 引言

无线电能传输技术是一种通过电磁感应原理利用原、副边分离的变压器实现由电源到负载无直接接触的输电方式[1,2]。目前，无线电能传输主要分为电磁波辐射式、电磁感应式、磁耦合谐振式三种传输方式[3]，其中磁耦合谐振式无线电能传输是利用高频交流电源在初级侧产生磁场，同时次级侧谐振网络在磁场作用下耦合产生电压并作用到负载，具有远距离、大功率、高效率、低辐射等特点[4]。

目前磁耦合谐振式无线电能传输系统耦合机构多采用传统正对平面线圈结构，但该系统存在因耦合机构出现相对偏移而导致无线电能传输效率过低甚至不能正常工作的问题，多数研究通过提出空间无线电能传输方案来解决这个问题。文献[5]提出了一种由两个正交的线圈组成的发射机构，并利用了灯泡作为负载进行了实验，实验表明无论接收角度如何，灯泡的亮度都保持稳定，间接证明了随着接收角度的增加，传输效率几乎保持不变。但是却忽略了仅凭灯泡亮度稳定作为结论缺乏严谨性。文献[6]提出了一种三正交发射线圈结构的发射机构，当接收线圈与发射线圈之一严重不对准时，可解决在多个接收机应用中出现的谐振频率分裂问题，并保持较高的效率。文献[7]提出了一种碗状发射线圈结构来提供多方向磁场，可在有效的空间自由充电。……