[发明专利]基于三维偶极线圈的WPT系统及其参数设计方法

权利要求书

1.一种基于三维偶极线圈的WPT系统，在原边部分，能量发射线圈L_p与补偿电容C_p串联构成原边串联谐振回路，在副边部分，能量接收线圈L_s与串联补偿电容C_s构成副边谐振回路，并将能量传递给负载R_L，其特征在于，所述能量接收线圈L_s为三个两两正交的偶极线圈。

2.根据权利要求1所述的基于三维偶极线圈的WPT系统，其特征在于，系统电路参数满足：三个偶极线圈的内阻均相等，即R_s1＝R_s2＝R_s3＝R_s。

3.根据权利要求1所述的基于三维偶极线圈的WPT系统，其特征在于，所述能量发射线圈为环形线圈。

4.根据权利要求3所述的基于三维偶极线圈的WPT系统，其特征在于，所述能量发射线圈底部设置有磁芯。

5.根据权利要求1-4中任意一个权利要求所述的基于三维偶极线圈的WPT系统的参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：建立基于三维偶极线圈的WPT系统模型；

S2：得出系统的等效互感M与系统功率P_out、效率η的关系式，即式中，U为原边输入电压，ω为系统角频率，R_p为能量发射线圈内阻，R_s为能量接收线圈内阻，等效互感M_pi为能量发射线圈p与能量接收线圈的第i个偶极线圈之间的互感；

S3：通过设置所述偶极线圈的匝数N以实现系统需求的功率和/或效率。

6.根据权利要求5所述的基于三维偶极线圈的WPT系统的参数设计方法，其特征在于，步骤S3的具体方法为：

根据步骤S2得出的系统等效互感M与系统功率P_out、效率η的关系式，得到系统能效特性曲线，根据系统需求的功率和/或效率，得到对应的等效互感M值；

假设所述能量接收线圈中的三个偶极线圈的匝数相同，根据互感M_pi与偶极线圈匝数N之间的关系：来设置匝数N，使得所述能量接收线圈在旋转情况下，等效互感基本保持不变，式中，B为磁感应强度，S为线圈面积，I_p为原边电流。