万博ANSYS的博客
2016年6月16日
无线电力传输(WPT)
无线电力传输(WPT)在物联网、电动汽车和移动电子设备的背景下得到了广泛的研究和讨论。在没有物理连接的情况下为设备供电的方法是众所周知的。然而，设计线圈形状及其位置，最大限度地提高效率，并在系统层面验证行为，仍然是没有仿真无法实现的挑战。下一个有待探索的前沿是将无线电力传输系统扩展和应用到更多的应用中，例如多个设备的连续充电，增加有效电力传输的范围，并确保WPT系统的设计符合监管准则。
无线电力传输
最常见的WPT类型利用电感耦合或磁共振方法。每一种都有其优点和缺点。最熟悉的技术是利用电感耦合方法，这种技术已经在许多家用设备中得到了应用，比如电动牙刷和无绳电话。然而，电感耦合不太适合涉及长距离大量功率传输的应用。磁共振技术有两种应用方式:将大功率传输到小于一米的距离(通常)或将功率传输到比电感耦合方法大得多的距离。
电磁场仿真
无论采用何种方法，开发可靠的WPT设计都取决于能够模拟线圈天线的电磁和热性能，以及驱动和控制系统运行的电路和逻辑。万博Ansys麦克斯韦是应用于分析低频电感线圈中所采用的电感耦合方法。该工具还可以提取线圈的频率相关等效R, L和C特性，因此工程师可以构建电感线圈天线的等效电路模型。然后通过添加外部电容实现谐振。对于远距离的磁共振型WPT，工作频率较高，且万博Ansys基于允许工程师确定发射和接收线圈天线的发射，反射和总电磁场。HFSS还优化了线圈设计，以充分利用这种现象。
参数分析与优化
工程师可以利用Maxwell中强大的参数分析功能自动改变线圈尺寸，位置，材料和间隙，以实现最佳线圈设计。麦克斯韦参数分析也是评价屏蔽效能的理想方法。材料和几何参数(如厚度和形状)可以是模拟中的变量，这为工程师提供了对屏蔽设计及其在给定距离内限制电磁场强度的能力的有价值的见解。
多重物理量
热分析是WPT系统的另一个重要方面，特别是高功率系统，如电动汽车充电或封闭式电子设备。温度对无线变压器的效率有很大的影响，因为电磁特性，例如电导率和磁导率，都依赖于温度。温度升高会降低电导率，从而产生更多的散热，降低整体效率。当温度高于150℃时，这些器件中使用的芯材会完全失去磁性。
此外，高温还会带来安全问题。最后，如果需要考虑热应力，那么在进行热应力计算之前，必须首先知道温度场。因此，在进行无线电力传输仿真时，需要进行电磁和热耦合分析。
万博Ansys Maxwell与Ansys Mechanical或Ansys Fluent相结合，工程师可以评估变压器中的涡流和铁芯损耗如何产生热量。电磁仿真软件(Ansys Maxwell)的变压器损耗分布数据作为输入传递给Ansys Mechanical或Ansys Fluent计算温度分布。万博然后将变压器的温度图作为输出反馈给Ansys Maxwell以更新与温度相关的属性。万博
完整无线电力系统仿真功能
在设计诸如基于电感耦合或磁共振的无线供电系统时，Ansys simplover既可以作为系统模拟器，也可以作为电路模拟器。万博可以在simplover和HFSS和/或Maxwell之间建立双向动态链接。这可以实现时域系统仿真，包括IGBT/MOSFET逆变器，线圈天线和整流电路的频率相关模型，甚至嵌入式控制。利用这种动态链接功能，工程师可以通过同时扫描各种几何对齐和电气特性来计算效率图。该数据可用于模拟EMI和EMC行为，以确定系统是否满足法规限制。
万博Ansys使您能够通过基于物理的系统建模来分析完整的端到端无线电源系统。要了解更多关于我们为您的物联网设备提供的无线电力传输设计解决方案，请访问我们的物联网电源管理web页面。
他说:“我很高兴见到你。万博
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