[发明专利]一种无线功率传输链路耦合电感的提取方法

权利要求书

1.一种无线功率传输链路耦合电感的提取方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：读取无线功率传输链路的工作环境文件，记录文件内圆形的接收线圈和发射线圈的类型与规格；

S2：根据接收线圈和发射线圈的类型与规格，获取接收线圈和发射线圈的尺寸参数与材料参数，作为接收线圈和发射线圈的设计参数进行存储；

S3：无线功率传输链路工作过程中，采用激光测距仪实时检测接收线圈和发射线圈之间的中心间距h、水平偏移值x和角度偏移值θ并记录；

S4：根据解析式(1)求解接收线圈上任意一点A和发射线圈上任意一点B之间的间距R：

式(1)中，(X₁,Y₁,Z₁)为发射线圈上任意一点B的坐标，(X₂,Y₂,Z₂)为接收线圈上任意一点A的坐标，(X₁,Y₁,Z₁)与(X₂,Y₂,Z₂)位于同一坐标系；

S5：将步骤S4中求解得到的间距R代入诺伊曼函数，推导得到单匝结构的接收线圈和单匝结构的发射线圈之间的耦合电感M的复杂积分方程：

式(2)中，r₁与r₂分别为发射线圈和接收线圈的内径，与分别为发射线圈上任意一点B和接收线圈上任意一点A的角坐标，μ₀为真空磁导率；

S6：对式(2)的复杂积分方程进行5阶泰勒级数展开计算，得到单匝结构的接收线圈和单匝结构的发射线圈之间的耦合电感M的简洁高效的解析式：

式(3)中，α＝2r₁x/τ，β＝(2hr₂sinθ-2xr₂cosθ)/τ，γ＝2r₁r₂cosθ/τ，χ＝2r₁r₂/τ，τ＝r₁²+r₂²+x²+h²；

多匝结构的接收线圈和多匝结构的发射线圈之间的耦合电感M_total的解析式为：

式(4)中，n₁与n₂分别为发射线圈和接收线圈的匝数，M_ij为发射线圈的第i匝绕组与接收线圈的第j匝绕组之间的耦合电感，系数ρ＝1；

S7：利用已知MATLAB软件的数值解析功能，分析得到无线功率传输链路在不同偏移状态下的耦合电感。

2.根据权利要求1所述的一种无线功率传输链路耦合电感的提取方法，其特征在于，步骤S2中，接收线圈和发射线圈的设计参数包括线圈匝数、内径、线宽度、线间距、线厚度和线电导率。

3.根据权利要求1所述的一种无线功率传输链路耦合电感的提取方法，其特征在于，步骤S4中，发射线圈上任意一点B的坐标和接收线圈上任意一点A的坐标分别为：

4.根据权利要求1所述的一种无线功率传输链路耦合电感的提取方法，其特征在于，对于方形的接收线圈和发射线圈，分别以发射线圈和接收线圈的内边长代替内径，发射线圈的内边长为2r₁，接收线圈的内边长为2r₂，系数ρ＝(4/π)^1+r2/r1。