基于Maxwell的無線充電原理

    

     在日常生活中，移動電器設備已經隨處可見，例如：手機、筆記本電腦、相機等。隨著設備的增多，這些產品的充電問題日益突出。由于各種設備的充電插口不相同，需要不同的電源數據線來插拔相應的電源插口，由此造成插口的接觸不良，電源線的斷開，漏電等問題。隨著技術的發展，現在出現的無線充電技術，該技術可以忽略電源線的問題而直接作用于設備上，減少了很多不必要的環節。

    現在的無線充電系統采用的原理主要有微波充電、電場充電、電磁感應充電等方法，但每一種都有相應的優缺點。比較成熟的方法就是電磁感應方法，該方法就是變壓器的基本原理，一側線圈通電壓，在另一側線圈當中產生感應電流和感應電壓，相應的將電流連接到電池上，即可完成充電。下面以該方法為例采用Maxwell軟件來完成該過程。

    注：該實例僅用于展示其原理，具體模型和參數未知，該方法僅供參考。

1.建立模型

    在maxwell中建立兩個圓環，模擬兩個線圈，中間分割一定的間隙，表示充電設備一端和充電基座一端的距離，如圖所示。將圓環分割，建立線圈的端面，用于加載和提取電壓電流結果。

2.建立分析環境

    該分析可以在maxwell的eddy渦流環境下完成，也可以在瞬態求解環境下完成。其中Eddy分析為諧分析，頻域分析，計算一個周期的感應電壓，而瞬態分析可以完成時域的分析，完成指定時間長度的電壓或者電流的加載。本次分析采用瞬態分析，提取結果也是以時間為變量獲取電壓和電流變化曲線。

3.添加邊界條件

    將一次線圈的的端面添加繞組winding，輸入電壓或者電流值，相應的添加線圈圈數。將二次線圈的添加繞阻winding，輸入電壓方式和電阻值，如圖所示。設置500HZ的一次線圈電壓值sin(1000*pi*time)*200，峰值電壓為200V。

 

 

4.求解計算

    設置步長40步和求解時間長度4ms，計算。

5.提取結果

   （1）電磁場分布、磁感線分布、磁感線矢量

   （2）感應電壓隨時間變化的曲線

   （3）兩側線圈的感應電流隨時間變化的曲線

6.總結

    該方法可以較好的模擬感應電壓和感應線圈的電流值，為無線充電方法提供一定的指導作用。根據結果可以發現其電流值較小，可以適當的更改線圈圈數和兩側線圈的距離來優化其充電效果。同樣的，此方法可以適用于變壓器的模擬仿真，獲取相應的電壓比值，進而可以優化其結構，為設計提供更優的方案。

 

以下為計算的原始文件，需要下載并求解。