非接触感应电能传输系统中可分离变压器磁场的仿真分析

非接触感应电能传输系统中可分离变压器磁场的仿真分析

非接触感应电能传输技术是一种新型电能传输技术，利用电磁感应理论实现电能有效、安全的传输。可分离变压器是非接触电能传输系统的重要组成之一,本文利用ANSYS软件，建立了可分离变压器的模型进行仿真,分析了电流、线圈绕制方法、变压器间距、磁导率等各种可能会影响传输效率的因素，并为实际系统选择模型提供了参考依据。从仿真的角度给出了在何种条件下可以得到最高的传输效率，从而排除了这个环节对整个系统效率的影响，更大限度的提高非接触电能传输的效率。

关键词：非接触感应电能传输，可分离变压器，有限元分析，ANASYS

Abstract: Contactless inducTIve power transfer technique is a novel power transfer method, which uTIlizes the electromagneTIc coupling theory to achieve contactless power transfer effecTIvely and safely. Detachable transformer is an important component of contactless power transmission system. This paper sets up the model of dissociable transformer by ANSYS and discusses various factors that may have influence on transmission efficiency by ANSYS and offers several guidelines to realize systems. We discuss conditions on which the highest efficiency can be acquired through emulation to eliminate bad influence to the whole system by this link.

Keywords: Contactless power transmission system, Detachable transformer, ANSYS, FEM

1. 引言

有限元法（FEM）最早产生于力学计算中，1971年Winslow等人把它用于电磁场计算，成为电磁场分析的一个转折点，至今在电磁场界得到了广泛的应用。随着计算机的迅速发展和数值计算方法的广泛应用，有限元法在电磁场界、固体力学界、流体力学界和热传导等方面得到大量应用。有限元的主要方法是把求解区域划分成若干小区域，这些小区域称为“单元”和“有限元”，从而采用线性（当然也可以采用非线性）方法求解每个小区域，然后把各个小区域的结果总和便得到了整个区域的解。整体区域划分成小区域后，在小区域上的求解变得非常简单，仅是一些代数运算，如在小区域内应用线性插值就得到小区域内未知点的值，而区域积分变成了小区域的求和。

本文采用ANSYS 软件为工具分析可分离变压器的磁场分布 。ANSYS是由美国ANSYS公司开发研制的，使用的方法是传统的有限元法。ANSYS 磁场分析的有限元公式由磁的Maxwell方程组导出，通过将标量磁位 、矢量磁位A或边界通量引入 Maxwell方程组中并考虑其电磁性质关系，用户可以开发出适合于有限元分析的方程组。ANSYS 将模型信息、边界信息以及后处理信息)集成在一个数据库中，这些功能增强了程序的电磁分析能力和灵活性。