新型非接触变压器的磁路模型及其优化

作     者：张巍 陈乾宏 S. C. Wong Chi K. Tse 曹玲玲 

作者机构：南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016 香港理工大学电子及资讯工程学系中国香港特别行政区 

出 版 物：《磁性元件与电源》 (Components and Power)

年 卷 期：2011年第5期

页      面：129-138,118页

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51077069) 香港研究资助局基金项目(PolyU 5306/06E) 江苏省自然科学基金项目(BK2009372) 

主　　题：非接触变压器 耦合系数 磁路模型 Ansoft2D 

摘      要：在非接触电能传输系统中，变压器的耦合系数直接关系到系统的变换效率。为提高非接触变压器的耦合系数，同时减小其体积、质量，给出改进的变压器磁芯结构及绕组排列方法，并结合电磁场仿真结果，提出新型非接触变压器的磁路模型。根据耦合程度不同，将总磁通分为无耦合、部分耦合和全耦合3部分。基于变压器磁路模型和该磁通分类方法，给出各部分磁阻和变压器耦合系数的量化计算方法，并进一步给出变压器优化设计方法，提出边沿扩展平面U型磁芯结构。采用优化后的变压器结构，设计了35V～60V输入、60W输出的非接触变换器。变压器耦合系数的计算结果和测试结果一致，证明了所提磁路模型及耦合系数计算方法的正确性。与采用PlanarE64磁芯相比，在10mm气隙条件下，变压器耦合系数可从0．53提高到0．6，磁芯质量从122g减小到60g，最高变换效率提高了约2．5％。