用准静态谐振腔实现自由空间无线电能传输 .pdfVIP

第２７卷第３期电机与控制学报Ｖｏｌခ２７Ｎｏခ３

２０２３年３月ＥｌｅｃｔｒｉｃＭａｃｈｉｎｅｓａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＭａｒ.２０２３

用准静态谐振腔实现自由空间无线电能传输

１１１２３

陈希有ꎬ韩守鹏ꎬ齐琛ꎬ王杨ꎬ周思岑

(１.大连理工大学电气工程学院ꎬ辽宁大连１１６０２４ꎻ２.大连理工大学物理学院ꎬ辽宁大连１１６０２４ꎻ

３.上海核工程研究设计院有限公司ꎬ上海２０００３０)

摘要:为了使运动工作和随意摆放的设备得到高效利用ꎬ从而不断提高人们生活品质和生产效

率ꎬ人们迫切希望能够以无线方式为这些设备提供电力ꎬ而不是依赖导线连接电源或者停下工作来

充电ꎮ据此ꎬ利用准静态谐振腔原理ꎬ初步研究了在特定三维空间内ꎬ为静止或运动设备无线供电

的技术ꎮ根据准静态谐振腔结构和电磁场分布特点ꎬ给出了准静态谐振腔电磁场各坐标分量的直

观近似表达式ꎮ在此基础上ꎬ分析了接收线圈的感应电动势和腔体的功率损耗ꎬ以及传输效率的一

３

般表达式ꎮ制作了２.０８×２.０８×１.１２ｍ的立方体且带一对电极的准静态谐振腔ꎬ并针对接收线圈

的自转和公转等运动ꎬ开展了传输功率与传输效率的实验研究和相同条件下的仿真研究ꎬ实现了在

手持且运动状态下为手机无线充电的功能ꎮ

关键词:无线电能传输ꎻ动态无线供电ꎻ准静态谐振腔ꎻ运动设备ꎻ功率损耗ꎻ公转

ＤＯＩ:１０.１５９/ｊ３.ｅ８ｍｃ.２０２３.０３.００７

中图分类号:ＴＭ７２４文献标志码:Ａ文章编号:１００７４４－９Ｘ(２０２３－

Ｆｒｅｅｄｏｓｐｍａｔｉａｌｗｉｒｅｌｅｓｓｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｍｕｉｓｓｉｏｎｓｉｎｑｕｇａｓｉ￣

ｒｅｓｏｎａｎｔｃａｖｉｔｙ

ＣＨＥＮＸｉ￣ｙꎬｏＨＡｕＮＳｈｏｕ￣ｐꎬｅｎＱＩＣｈｅｎｇꎬＷＡＮＧＹａｎꎬｇＺＨＯＵＳｉ￣ｃｅｎ

１１１２３

(１.ＳｃｈｏｏｌｏＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎＵｎｉｇꎬｖＤｅｒｓｉｔｏａｌｉａｎＴｆｅｃｈｎｏｌｏｙ１１６０２４ꎬＣｈｉｎａꎻｇｙꎬＤａｌｉａｎ

２.ＳｃｈｏｏｌｏＰｆｈｙｓｉｃｓꎬＵｎｉＤａｌｉａｎｖｅｒｓｉｔｏＴｆｅｃｈｎｏｌｏｙ１１６０２４ꎬＣｈｉｎａꎻｇｙꎬＤａｌｉａｎ

３.ＳｈａｎＮｇｕｈａｉｃｌｅａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄｇＤｅｓｉＩｇｎｓｔｉｔｎＣｏ.ꎬｕＬｔｅｔｄ.ꎬＳｈａｎ２０００３０ꎬＣｈｉｎａ)ｇｈａｉ

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｓｅｏｍｆｏｖｉｎｗｏｒｇｋｅｉｎｑｕｇｉｐｍａｎｄｅｎｔｒａｎｄｏｍｌｙ￣ｐｅｑｕｌａｃｅｄｉｐｍｅｎｔꎬ

ｔｈｅｒｅｉｍｐｂｙｒｏｐｖｅｏｉｎｐｇｌｉｌｅｑｕ’ｆｅｓａｌｉｔａｎｄｐｒｏｄｙｕｅｃｔｉｏｎｆｆｉｃｉｅｎｃｐｅｏａｒｅｐｌｅｙｈｏꎬｐｔｏｉｎｐｇｒｏｖｐｉｄｅｏｗｔｏｅｒ

ｔｈｅｓｅｅｑｕｉｐｍｗｉｒｅｌｅｓｓｌｅｎｔｒａｔｈｅｒｔｈａｎｙｒｅｌꎬｙｏｎｉｎｗｉｒｅｓｇｔｏｃｏｎｎｅｃｔｔｏａｐｏｗｓｏｅｒｕｏｒｒｃｅｓｔｏｗｐｏｒｋｔｏｉｎ