基于平面螺旋发射线圈的胶囊机器人无线供能系统的设计与优化

摘要：针对传统环绕式发射线圈的尺寸过大及穿戴不便等问题,提出了一种使用平面螺旋线圈作为发射线圈的胶囊机器人无线供能系统,有效地减小了发射线圈的尺寸,同时避免了穿戴不便的问题,提高了胶囊机器人无线供电系统的适用性。首先给出了系统的等效电路模型,研究了系统传输效率与系统参数的关系;然后对接收端线圈匝数进行了优化,提高了系统的传输效率;接下来通过阻抗变换将负载的等效阻抗优化为最优负载;最后对基于该方案的无线能量传输系统进行了实验验证。结果表明,样机系统在10 cm传输距离下的传输效率达到了8.8%,传输功率超过了1W。     

分拣机器人无线传能系统耦合机构的仿真

物流行业飞速发展,大量的物流分拣机器人投入使用,其充电方式以接触式充电为主,存在一定的安全隐患,因此,文中提出对其采用磁耦合谐振式无线电能传输技术进行无线充电,通过有限元软件COMSOL对无线传能系统线圈进行仿真,对所提出的三种线圈仿真模型进行了磁场仿真以及数值计算,仿真并分析了三种模型的磁场强度分布和距离变化对传输特性的影响。仿真结果表明,矩形轨道式无线传能系统传输效率与负载功率相对稳定,更适合对分拣机器人进行无线充电。     

基于双边LCC拓扑结构的无线充电系统集成线圈设计研究

双边LCC拓扑结构为电动汽车无线充电提供了一种高效的补偿方法,然而两个补偿线圈占据了很大的体积。为了解决电动汽车无线充电系统体积增大问题以及提高系统传输效率,文中提出了一种新型集成线圈的方法,将双极性补偿线圈集成到单极性主线圈中,利用3D有限元分析工具ANSYS Maxwell对新型电磁耦合机构进行优化,通过优化补偿线圈的长宽比来消除系统中的多余耦合系数,从而提高系统的传输效率。通过实验结果表明,采用该集成线圈方法的无线充电系统受两侧线圈的水平或垂直方向偏移的影响较小,此时系统传输效率较高。     

多线圈无线电能传输系统效率最大化研究

感应式无线电能传输系统主要依靠耦合线圈将能量从电源端传输到负载端。多线圈的耦合特性可以用来构建多输入多输出的无线能量传输网络,目前针对此类网络的稳态特性分析仍然不具有通用性。传输效率作为系统稳态特性之一,是多线圈系统的重要优化目标。由于线圈寄生电阻使得耦合器损耗占据整体系统损耗的大部分,因此,优化系统效率的关键在于最大化耦合线圈效率。首先,建立任意耦合线圈个数的无线充电系统的电路模型,依照输入输出稳态特性分析效率最大化的影响因素以及最优效率点下的功率分配和损耗;其次,仿真验证不同输入端和不同输出端时理论分析的准确性;最后,搭建实验平台验证多发射多接收无线充电系统效率最大化点的稳态特性。     

自动导引车无线充电系统中发射线圈优化设计

为解决无线充电系统中线圈间耦合系数小、充电效率低的问题,提出一种在不同传输距离下发射线圈和接收线圈半径匹配的优化设计方法。首先建立了该无线充电系统的等效电路,推导出传输效率与互感和线圈内阻的关系;其次对平面环形线圈进行等效建模,得到了两共轴平行圆线圈间的互感公式;然后在特定接收线圈下,利用线圈间互感公式和有限元仿真得到了平均半径比与传输距离的关系,并在自动导引车的充电距离下,优化设计了发射线圈的内外半径;最后对优化前后发射线圈进行了对比实验。实验结果表明,优化后发射线圈可以明显提升系统的传输效率,从而验证了所提设计方法的正确性。     

基于垂直中继的U型线圈切换系统设计与优化

与三线圈中继无线电能传输结构相比,两线圈结构具有更高的效率但传输距离较近,而三线圈结构多应用于中远距离无线电能传输,在近距离系统中效率偏低。对于电动汽车底盘距离不一导致充电效率低下的问题,本文给出一种基于垂直中继的U型线圈切换系统,该系统在适合的距离点切换,即在不同传输距离到达最优效率,可以解决间距变化导致效率低下的问题。本文对三线圈电路模型进行分析,对其线圈特性、负载特性和无线电能传输的距离特性进行分析及优化,推导出其效率影响因素,在此基础上进行系统仿真分析。仿真结果表明,与单一两线圈或三线圈结构模型相比,所设计的切换系统在较近和较远距离下无线电能传输效率都提升了58%;与普通三线圈结构相比,该系统无线电能传输效率最高提升了71%。     

电动汽车无线充电系统磁耦合线圈耦合系数的研究

针对电动汽车无线充电系统磁耦合线圈之间耦合系数小、存在偏移的问题,对磁耦合线圈的耦合系数进行了研究分析。首先根据无线充电系统串-串补偿模型,分析了耦合系数与传输功率和传输效率之间的关系。其次,比较了不同形状的线圈在相同围绕面积的条件下,耦合系数随线圈间气隙距离和偏移的变化。以圆形-圆形线圈为例分析了线圈内部参数变化对耦合系数的影响。最后,对比分析了圆形线圈增加磁芯时对耦合系数的影响。研究结果证明了所提方法的有效性。     

磁耦合谐振式无线能量传输技术效率分析

详细阐述了磁耦合谐振式无线能量传输技术的原理,建立了系统等效模型并分析得到系统传输效率公式,从而得出影响系统传输效率的因素,具体包括负载阻抗、系统频率、线圈线径、线圈半径、线圈匝数、线圈位置和传输距离。针对理论分析得到的各个影响因素,逐一仿真验证了它们对效率的影响效果,为提高磁场谐振耦合式无线能量传输系统的效率提供了理论依据。     

一种无线电能传输系统的盘式谐振器优化设计

无线电能传输系统在给定工作频率下,发射和接收线圈间的互感、等效内阻以及负载阻抗是影响系统传输效率的主要因素。针对线圈设计过程中各参数之间的特性和相互约束关系,提出一种在给定工作频率、传输距离下的盘式谐振器的优化与设计方法。该方法综合考虑谐振频率、线圈半径、匝数等因素,以传输效率为优化目标,解决了特定条件下的具体谐振器设计问题。实验结果与解析、仿真结果具有较好的一致性,验证了该方法的正确性和有效性。     

适应需求侧管理的高效中距离磁共振式电动汽车无线充电线圈优化设计

提出一种适应需求侧管理的高效中距离磁共振式电动汽车无线充电线圈优化设计方法。在分析磁共振式无线充电系统工作原理的基础上,首先对充电耦合线圈结构进行优化设计,选取多股漆包线并联而成的导线绕制方形耦合线圈,并通过增加线圈层数提升系统传输效率;其次通过实验对比验证,优化选取系统工作频率,最优工作频率为55kHz时,系统传输效率可达85%以上;最后分析线圈相对位置与传输效率之间的关系曲线,优化设计后的系统线圈相对位置为18cm时,最高传输效率为85%。实验结果表明经过优化设计耦合线圈系统传输效率明显得到提升。     

交流电压线圈参数的确定

线圈是电磁机构的重要部件,线圈参数的确定必须同时满足吸力及温升的要求。文章介绍了线圈匝数、导线直径的估算与换算方法,并给出了线圈参数的设计思路。当线圈吸力不足,应适当减少匝数;如线圈温升过高,应适当增加匝数;而温升过高但吸力裕度又不大,则应保持匝数不变而适当增大线径。     

断路器控制回路断线浅析

对引起断路器控制回路断线的原因做了分析和总结,并就此故障的发生提出了一些措施和建议。     

自积分式Rogowski线圈的电磁参数对其频带影响的研究

对测量高频脉冲电流的自积分式Rogowski线圈的频带宽度特性进行研究,可以为在实际应用中优化线圈设计,提高测量精度提供参考.本文通过建立的Rogowski线圈等效集中参数模型,利用Matlab仿真软件定性地分析了内阻、自感、分布电容以及取样电阻等电磁参数对自积分式Rogowski线圈频带宽度的影响.结果表明,在满足自积分式条件下,线圈的内阻、自感系数、分布电容以及取样电阻应尽可能的小,以防止高频极点下降从而降低自积分式Rogowski线圈的频带宽度.根据仿真及分析结果选择一个自积分式Rogowski线圈的典型参数,并利用仿真验证了其测量脉冲电流的性能,从而验证了本文仿真结果的正确性.     

电力电容器试验用脉冲电流传感器的研制与应用

介绍了适合电力电容器试验用的9种脉冲电流传感器的设计、制作、标定与应用,其中5种是典型的罗氏线圈,另外4种是自积分式线圈,可用于电容器检测与试验研究中幅值极高和幅值很小的脉冲电流的测量,经试用效果良好。     

节能交流接触器线圈控制分析

交流接触器的电磁机构直流化在节能方面有着重要的意义,新兴行业对此类交流接触器有着迫切的需求。从线圈控制的角度介绍、分析了两类5种线圈控制运行方式,并总结了每种方式在设计和运行过程中的优缺点,这对新型交流接触器电磁机构节能设计有着重要的意义。     

Open access birdcage coils for microscopic imaging of plants at 11.7T

The use of a U-shaped high-pass birdcage coil for microscopic imaging at 11.7 T has been investigated. The study was motivated by the requirement for a side access coil, permitting higher filling factors for the in-vivo imaging of plant petioles and stems. The performance of a U-shaped coil (with a cross section consisting of a 16 mm diameter semi-circle plus two 12 mm length straight sections) has been experimentally assessed, and compared both in terms of homogeneity and sensitivity to a 16 mm diameter conventional (linear) birdcage and a saddle coil of the same diameter. The U-shaped coil, which offers 12 mm width side access, has a significantly better performance than the saddle coil, whilst providing 57% of the B₁ sensitivity of the bird-cage.     

亥姆霍兹线圈及麦克斯韦线圈磁场分布及均匀性比较

基于毕奥-萨伐尔定律,运用椭圆积分,推导出圆环电流在空间任意一点产生的磁场公式,进而分析了亥姆霍兹线圈和麦克斯韦线圈在中心处磁场各分量的分布模型,绘出了空间分布。分析结果表明,麦克斯韦线圈磁场不均匀度小于0.0001的区域半径约是亥姆霍兹线圈的20倍。     

基于矩形亥姆霍兹线圈的大均匀区改进型三维磁场发生器设计与特性

为了克服传统磁场发生器空间利用率低的缺陷,提出了改进的三维磁场发生器,具有结构紧凑、更大的均匀区。相比传统的亥姆霍兹线圈,每个维度引入了一双辅助线圈。要设计这紧凑场发生器,五个模型参数需要根据用户的要求对均匀性进行优化。最后,研发了一台磁场发生器,用于测试新型线圈的性能以验证其设计方法。实验结果表明,测试的磁场结果与设计值吻合得很好,最大的设计偏差仅为0.12%。更重要的是,产生相同体积的均匀区,这种磁场发生器的体积仅为传统亥姆霍兹线圈的1/13.6。     

Multiple channel phased arrays for echo planar imaging

A new interface combining phased arrays and echo-planar imaging (EPI) technologies was developed for two channel breast MR EPI applications. A detailed design for a dual-channel. EPI-compatible, phased array breast coil is described. EPI digital data multiplexing, signal controlling and sampling schemes are also presented. Results from breast phantoms and patients demonstrate a 55% improvement in signal-to-noise ratio when compared to a conventional two-loop, single channel coil conliguration. This method can be easily expanded to a four or more channel. EPI-compatible, phased array system to improve field-of-view coverage and signal-to-noise ratio.