一种用于中距无线能量传输的磁耦合共振线圈系统设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

在科技高速发展的今天，人们在日常生活和工作中越来越多的使用各种电子产品，这些电子产品给人们的生活带来了巨大的方便和前所未有的科技享受，但也带来了一系列问题——诸多电子产品所配备的电源线和数据线正在占用越来越多的空间，使得我们的生活和工作环境日趋凌乱。而无线能量传输则可以较好的解决这一问题，特别有中距（米级）无线能量传输（wpt），能够应用于生活中的大部分场所，因此这一技术必将受到消费者的欢迎。无线能量传输是一种无接触的能量传输方式，能量从能量源传输到负载不需要传统的数据线。从该技术诞生以来，就因为其自身方便安全，且能够满足某些特殊环境下供电的需求而备受各方关注。在能源传输、信息通信、医疗用具、航空航天等领域有着广阔的前景，尤其是在飞速发展的物联网智能家居方面有着极高的实用价值。而磁耦合谐振式能量传输由于米级的传输距离使其在日常生活中能够得到广泛的应用。与传统供电方式相比，wpt能彻底消除机械摩擦和接触火花，具有安全、便捷、灵活等优点，在便携式电子产品、电动汽车、医疗器械矿井和水下等领域具有广阔的应用前景^[1]。

国内外研究现状：

2. 研究的基本内容与方案

研究内容与目标：

本次研究的目标是设计一种用于中距无线能量传输线圈系统。所谓的中距指的是在米级的范围内，目标天线的谐振频率为13.56 mhz。可应用于手机充电、汽车充电医疗器械等方面。共振系统依靠线圈磁耦合共振强耦合实现能量的高效率、大距离的传输。所以设计的天线需要在相应的距离内有较高的传输效率。线圈设计是wpt的关键技术之一，高品质因数的线圈对系统的传输性能包括传输距离，传输效率，传输功率等参数都有很大的影响^[17]，因此要设计出适合于磁耦合谐振式无线能量传输、有较高的品质因数的线圈天线。由于已经确定了要做的是圆形平面螺旋线圈天线，且频率为13.56 mhz，而由公式f=1/2π 可知，要通过改变线圈的半径、匝数、绕环的间距等几何参数，来调整线圈的电感、电容，从而达到在目标频率谐振的效果。

技术方案及措施：

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案，完成开题报告。

第4－6周：根据已有研究成果，确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。包 括天线的工作频率，如何设计天线，线圈天线各参数确定的方法，适用的传输距离。

第7－10周：研习用于组成wet/wpt系统的不同线圈天线结构类型，包括与此相关的天线馈电技术、feko仿真基本使用方法，同步开始进行设计与优化计算。设计包括在确定的距离下线圈天线的匝数、半径、绕环间距等。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘玉昆．无线电能传输系统功效特性与补偿网络关系研究．大连理工大学，2014.

[2] azadu，jing h c，wang y e．link budget and capacity performanceof inductively coupled resonant loops[j]．ieee transactions on antennas andpropagation，2012，60（5）：2453-2461．

[3] sample a p，meyer d a，smith j r．analysis, experimental results, andrange adaptation of magnetically coupled resonators for wireless powertransfer[j]．ieeetrans. ind. electron.，2011，58（2）：544-554．