新型非接触变压器的磁路模型及其优化

• 作者: Chi K. Tse S. C. Wong 张巍 曹玲玲 陈乾宏
• 来源期刊: 磁性元件与电源
• 学科: 工学
• 关键词: 非接触变压器 耦合系数 磁路模型 Ansoft2D
• 年，卷（期）: 2011,（5）
• 页码范围: 129-138
• 页数: 10页
• 分类号: TM4

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％。