旋轉(zhuǎn)式無線勵磁電源隸屬于無線電能傳輸領(lǐng)域，是一種近年來獲得廣泛發(fā)展的能量傳輸技術(shù)。該技術(shù)主要以旋轉(zhuǎn)式松耦合變壓器作為核心部件，通過高頻磁場的耦合實現(xiàn)供電側(cè)與負(fù)載側(cè)無導(dǎo)線、無物理連接的能量傳輸[1]。目前，國內(nèi)外專家學(xué)者對該技術(shù)進行了較為深入的研究。
文獻[1]中，哈爾濱理工大學(xué)王旭東教授提出了將非接觸能量傳輸技術(shù)引入到傳統(tǒng)勵磁系統(tǒng)中，形成新型的非接觸式同步電機轉(zhuǎn)子勵磁系統(tǒng)。在1mm氣隙下，對相鄰式與嵌套式線圈結(jié)構(gòu)的松耦合變壓器進行相對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的3D瞬態(tài)仿真。但對較大氣隙條件下松耦合變壓器的研究較少。
文獻[2]中，有關(guān)學(xué)者對串聯(lián)—串聯(lián)諧振補償進行了穩(wěn)定性分析，大幅提高了非接觸式同步電機勵磁電源的傳輸效率，為本設(shè)計的諧振補償方案提供了理論基礎(chǔ)。
在無線電能傳輸系統(tǒng)中，提高逆變器開關(guān)頻率、增加松耦合變壓器耦合系數(shù)（ICPT系統(tǒng)傳輸距離與可分離變壓器一次側(cè)、二次側(cè)距離直接相關(guān)，增加傳輸距離會增加氣隙導(dǎo)致一次側(cè)、二次側(cè)漏感增加，通過合理設(shè)計松耦合變壓器，盡量減小氣隙變化對耦合系數(shù)的影響）、加入諧振補償裝置等可提高ICPT系統(tǒng)傳輸效率。
本文通過對變壓器的磁心結(jié)構(gòu)及繞組結(jié)構(gòu)進行分析，提出采用PCB繞組取代利茲線繞組的設(shè)計結(jié)構(gòu)。利用ANSYS/MAXWELL仿真分析軟件對比分析該結(jié)構(gòu)與利茲線繞組結(jié)構(gòu)漏磁通及磁密的優(yōu)缺點。選用S-S諧振補償電路，制定無線勵磁電源設(shè)計方案。運用SIMPLORER與MAXWELL進行聯(lián)合仿真，驗證該方案的優(yōu)化程度。最后通過實驗，對改進后松耦合變壓器在較大氣隙條件下的耦合系數(shù)和傳輸效率進行了驗證。
