[发明专利]非对称线圈磁耦合谐振无线电能传输方法

权利要求书

1.一种非对称线圈磁耦合谐振无线电能传输方法，采用非对称线圈磁耦合谐振无线电能传输系统实现，所述非对称线圈磁耦合谐振无线电能传输系统包括高频信号发生器、功率放大器、源线圈、发射线圈以及接收线圈、负载线圈和负载设备，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A:将所述非对称线圈磁耦合谐振无线电能传输系统等效为两线圈模型；将源线圈反射到发射线圈，相当于在发射线圈中加入一个感应电动势，将负载线圈反射到接收线圈相当于接收线圈增加了一个反射阻抗；源线圈反射到发射线圈的阻值以及负载线圈反射到接收线圈的阻值通过计算获得；式中，R_reflected1为源线圈反射到发射线圈的阻抗，R_reflected12为负载线圈反射到接收线圈的阻抗，k₁为源线圈与发射线圈间的耦合系数，k₂为负载线圈与接收线圈间的耦合系数，L₁、L₂、L₃、L₄分别为源线圈、发射线圈、接收线圈、负载线圈的电感值，R_eq1为源线圈的欧姆损耗，R_eq4为负载线圈的欧姆损耗；则源线圈在发射线圈的反射电阻R_S1＝Z_reflected1，负载线圈在接收线圈的反射电阻R_L1＝Z_reflected2；高频情况下线圈的欧姆损耗电阻R_o的计算公式：其中，为μ₀真空磁导率，ω为角频率，n为线圈匝数，σ为电导率，r为线圈半径，l为长度，a为线径，h为线圈宽度，ε₀为介电常数，c为光速；

B:根据公式及计算临界耦合距离，即γ＝1；M是发射线圈和接收线圈的互感，μ₀为真空磁导率，μ₀＝4π×10^-7亨利/米，N₂、N₃为发射线圈和接收线圈的匝数，r₂，r₃为发射线圈和接收线圈的半径，D是发射线圈和接收线圈的间距，γ为耦合因子；

C:通过matlab软件进行分析得到归一化输出功率与耦合因子γ及失谐因子ξ之间的关系图，根据所需距离D计算得到互感M,最后根据互感M,计算得到耦合因子γ，根据matlab所出的图观察在所要求耦合因子γ处输出功率最大值处的失谐因子ξ，根据该失谐因子ξ计算得到所需角频率ω；

D：据步骤C中所得到的角频率ω，利用公式ω＝2πf计算得到输出功率最大处的工作频率f，并将系统工作频率调整到f处。