于建阁，吕干云，吴张勇，齐立鹏

(浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江 金华321004)

1 引言

非接触电能传输(CPT)泛指一切借助某种载体实现无直接电气接触的电能传输。由于不存在物理上的接触它具有无裸露导体、无接触火花、防水等特点，可以使充电安全便捷地进行，因此成为电能传输领域的一大研究热点［1］。目前实现电能非接触传输主要有四种方式:无线电波、微波、非辐射性谐振磁耦合和电磁场近场感应耦合［2］。前三种方式实现难度都较大，目前最有效的实现方式是第四种方式。以新西兰奥克兰大学Boys教授为首的课题组率先提出了基于电磁场近场耦合原理的非接触电能传输技术，即感应耦合电能传输技术［3］。本文以感应耦合电能传输理论为基础，设计了一种基于松耦合变压器的小功率CPT系统，初级回路和次级回路之间采用有芯平面PCB螺旋电感线圈耦合。系统体积很小，次级回路可内嵌于手机、MP4等，省掉了带很多充电器的麻烦，减少了环境污染，同时更安全更便捷。

2 系统设计与实现

2.1 理论分析

感应耦合电能传输是通过高频磁场进行能量交互的，通过松耦合变压器的原边和副边线圈间的电磁场近场耦合实现电能从电源系统以非电气直接接触的方式向一个或多个用电设备传输电能。松耦合变压器的原、副边是分离的，气隙大，漏感大，因此不能采用理想变压器模型来描述原、副边绕组电流电压关系，一般采用互感模型。互感模型是一种描述原、副边绕组电磁耦合关系的电路模型。……