王雯雯，韩诚亮，都 明，何委林

(中国人民解放军78111部队，四川 成都 610031)

0 引言

磁感应无线输能技术应用范围很广，文献[1]提出填充铁氧体的多层线圈设计方案，仿真分析了加入铁氧体后系统传输效率和耦合系数的关系，但并未进行实验验证；文献[2]在磁感应输能系统收发线圈上添加铁氧体隔磁片，实现了耦合系数的提高，但由于没有考虑负载对系统的影响，在线圈间距5.6 mm，频率100 kHz时，传输效率仅为58%。

本文设计了一种基于铁氧体软磁片的磁感应无线输能系统。通过引入软磁片，提高线圈的耦合系数和品质因数，在优选负载的情况下，该系统可有效提高近距离磁感应系统的传输效率。

1 系统理论分析

1.1 系统传输效率理论计算

磁感应无线输能系统包括信号源、发射线圈、接收线圈和负载，其等效电路模型如图1所示。k为收发线圈间的耦合系数；M为收发线圈间的互感；Q1，Q2分别为收发线圈的品质因数；R1，R2分别为收、发线圈的等效内阻；h为传输距离；ω为交流电的角频率；Rs为信号源内阻；C1，C2分别为收、发回路的谐振补偿电容；L1，L2分别为收、发线圈的自感；RL为接收端的负载电阻[1-2]。

图1 系统等效模型

当收、发回路均谐振时，系统的传输效率为：

(1)

收、发线圈的品质因数和耦合系数分别为：

(2)

将式(2)代入式(1)，系统的传输效率可以表示为：

(3)

由式(3)可以看出，系统的传输效率与收发线圈间的耦合系数k，品质因数Q1、Q2，线圈等效内阻R1、R2及负载RL均有关[3-4]。

1.2 系统参数对传输效率的影响

相同线圈由于形状和尺寸不变，两线圈的品质因数也不变，这里只研究一个品质因数，设为Q。……