基于强磁耦合的无线能量传输距离特性及其实验装置的研究

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强磁耦合谐振式无线能量传输技术是一种由MIT的Marin Solijacic团队提出的一种新型无线能量传输技术,不仅传输距离能达到米级范围,而且还能穿透障碍物,而无线能量传输的距离一直是制约无线充电技术发展的一个瓶颈,对该技术及其距离特性进行研究,优化该技术的能量传输特性,将对无线供电技术的发展具有重大意义。  这种无线能量传输有两个鲜明的特点:  (1)利用高Q值的共振技术;  (2)积极利用了此前一直不被重视的非辐射的电磁近场。  基于强磁耦合谐振的无线能量传输技术,与电磁波能量传输、磁感应电能传输等其它技术相比,具有较大的传输功率、较远的传输距离、较高的能量传输效率、以及无方向性和穿透性强等特点。  本文首先利用耦合模理论和谐振电路特性分析了强磁耦合谐振式无线供电在辐射近场共振耦合的本质特性和规律;然后结合理论分析的结果,利用电磁仿真软件Ansoft HFSS强大的仿真计算功能建立了一个有效的分析模型,通过仿真计算得到了谐振频率和线圈材料与品质因数Q值的关系曲线;最后,根据本文的理论分析和仿真分析结果,针对谐振式无线供电的潜在应用,设计了改进的实验装置,实验研究了频率和距离对传输效率的影响,着重研究在多个小接收端的情况下的能量传输特性,提出了优化多接收端传输特性的潜在可行的策略。
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