非接触移动供电系统中耦合机构的研究

发布时间：2020-04-23 08:53

【摘要】：随着现代社会的快速发展,传统电能传输方式的不足之处已逐渐呈现在人们的眼前,比如多根导线错综复杂交织在一起,用电设备不能够灵活移动,导线磨损、老化、漏电等一些潜在的安全隐患问题。因此,一种新的电能传输方式——非接触移动供电(Contactless Mobile Power Supply)技术,正一步步走入到人类的生活中,给人类提供了更好的电能传输方式。论文首先简单地概述了非接触移动供电系统中耦合机构的研究背景和国内外研究现状,深入研究了感应耦合式非接触移动供电系统的工作原理,其中包括对耦合机构等效电路模型的分析,结合ANSYS电磁场仿真推导出磁耦合机构中耦合线圈的参数,以及从电路的角度推导出系统传输功率的表达式。此外,还分析了工字钢的涡流现象,并给出了计算涡流损耗的公式。为研究非接触移动供电系统的耦合机构,设计了四种不同结构的耦合机构。利用ANSYS有限元软件对耦合机构进行仿真,得到了磁耦合机构中耦合线圈的自感和互感,耦合机构在工字钢处的涡流损耗随距离的变化,以及各种耦合机构系统的传输功率大小。综合比较了这几种耦合机构,最后选择了发射线圈竖直缠绕的耦合机构,并用ANSYS软件对该系统传输电能的平稳性进行了仿真。实验中制作了上述这几种耦合机构,测量了这几种磁耦合机构耦合线圈的自感及互感,并对这几种耦合机构系统的传输能力进行了比较,最后所选用的耦合机构与仿真结果一样。此外,对于这种耦合机构,测试了接收线圈沿轨道水平运动系统的平稳性状况。实验结果表明,发射线圈竖直缠绕的非接触移动供电系统的传输功率达到2kW,效率高于80%,接收线圈沿轨道水平运动时,系统能够保持良好的平稳性,仿真结果与实验结果相一致。针对发射线圈竖直缠绕的耦合机构非接触移动供电系统,本文最后定量地测量了该系统周围附近的磁感应强度,并定性地测试了该系统对电子产品的电磁干扰影响。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM724

【参考文献】