基于曲面柔性线圈的无线充电系统曲率角分裂抑制与性能优化

摘要

曲面柔性接收线圈可以很好地贴合柱形物体,如肢体、电机、导弹、火箭等,其结构特性扩展了无线电能传输技术在可穿戴设备以及其他民用或军用领域的应用.为提高不同穿戴人群或应用场合下设备无线充电的性能,该文通过理论计算、仿真和实验分析,研究曲面线圈接收的磁链与曲率角、收发线圈参数之间的关系,量化曲率角分裂发生的条件,探寻曲率变化时收发线圈的最佳参数.结果表明,通过保持线圈间适当的距离并且避免曲率角分裂的发生可以在很大程度上弱化线圈曲率变化引起的无线充电性能下降.同时,优化线圈参数让系统工作在临界分裂状态,可使系统获得最优的功率输出并保持不同弯曲程度下传输功率的稳定性.实验中通过优化设计的接收线圈在50°～130°范围内弯曲时,电流变化率最大值仅为4.3％.