用于旋转轴系无线电能传输的松耦合变压器优化研究

摘要

采用基于无线电能传输原理的松耦合变压器可以消除旋转轴系传统供电方式(导电滑环)的弊端。在现有松耦合变压器类型中,局部感应式松耦合变压器具有更好的安装灵活性,可以适用于各种场合。但也存在漏磁通大、耦合系数低等问题,导致系统的传输效率较低。针对现有局部感应式松耦合变压器存在的问题,采用COMSOL软件,以减少漏磁、提升耦合系数为目的,对提出的一种柱面局部感应式松耦合变压器进行有限元分析,通过对比不同结构形式松耦合变压器的磁通分布情况对其进行优化设计。优化结果表明大的磁芯厚度、磁芯高度、原边磁芯角度与较小的原副边气隙及磁芯截面宽度可使松耦合变压器具有较大的耦合系数,优化后松耦合变压器的传输效率可达70.13%,磁芯的周期平均损耗为1.1976 W,与优化前相比具有更高的传输效率和更低的磁芯周期平均损耗。这为提升松耦合变压器的性能提供了一种有效设计手段。