磁耦合諧振的案例
磁耦合諧振技術在機器人無線充電中的核心作用解析
在工業(yè)機器人無線充電領域，磁耦合諧振技術（Magnetically Coupled Resonance, MCR）因其高效能傳輸與強抗偏移能力，正逐步替代傳統(tǒng)感應式充電方案。魯渝能源的工程實踐表明，該技術通過精準控制電磁場分布，可解決機器人充電定位難、能效低等核心痛點。
一、技術原理與工業(yè)適配性
諧振頻率匹配機制
發(fā)射端與接收端線圈在相同諧振頻率（通常85kHz-205kHz）下工作，形成高強度能量通道。魯渝能源測試數(shù)據(jù)顯示，當頻率匹配偏差<0.1%時，傳輸效率可達92%以上，遠超傳統(tǒng)電磁感應技術（70%-80%）。
抗偏移特性突破
通過三維磁場拓撲優(yōu)化，魯渝能源方案在±10cm水平偏移，仍維持85%以上能效，適應AGV停靠定位誤差。
二、解決機器人場景的三大難題
穿透非金屬障礙物
諧振磁場可穿透塑料、木材等機器人外殼材料，魯渝能源模塊嵌入機器人防護層內，避免物理暴露風險。
多設備干擾抑制
采用頻分復用技術，為同場景多機器人分配獨立諧振頻段，魯渝能源在汽車工廠實現(xiàn)12臺AMR并行充電，零交叉干擾。
溫升控制
動態(tài)阻抗匹配算法將控制線圈溫升，保障鋰電池安全。
三、魯渝能源的工程化創(chuàng)新
自適應調諧系統(tǒng)：實時監(jiān)測負載變化，自動補償頻率漂移，應對金屬靠近、電池老化等變量。
模塊化設計：發(fā)射端功率覆蓋120W-6kW，兼容倉儲AGV至重型機械臂的充電需求。
能效認證：通過工業(yè)級能效標準，滿負荷運行下系統(tǒng)損耗<8%。
磁耦合諧振技術通過魯渝能源的工程實踐，已證明其在復雜工業(yè)場景的可靠性。
展開 大功率無線充電：工業(yè)機器人續(xù)航痛點的終極解決方案
02 技術核心：魯渝大功率無線快充解決方案
魯渝能源憑借其磁耦合諧振式無線充電技術，推出了充電電流高達200安培以上的工業(yè)級無線快充解決方案，打破了“無線充電等于慢充”的認知。
這一技術突破使得無線充電速度已部分超越了傳統(tǒng)工業(yè)有線充電。
魯渝能源的大功率無線充電系統(tǒng)采用了磁耦合諧振技術，通過發(fā)射端和接收端之間的磁場共振實現(xiàn)能量非接觸傳輸。
該系統(tǒng)實現(xiàn)了千瓦級工業(yè)設備無線充電傳輸效率高達93%，為工業(yè)場景下的安全可靠供電提供了創(chuàng)新解決方案。
與傳統(tǒng)的感應式充電技術相比，魯渝能源的系統(tǒng)具有更高的傳輸自由度。發(fā)射端和接收端無需精確對準，具有較寬的傳輸氣隙距離，并且在水平和豎直方向上允許有較大偏移。
這一特性大大降低了機器人的定位要求，提高了充電過程的靈活性。
魯渝能源的無線充電系統(tǒng)達到IP67防護等級，可在低溫、潮濕或多塵環(huán)境中穩(wěn)定運行。
系統(tǒng)無電極設計從根本上杜絕了電火花產生的安全隱患，特別適用于易燃易爆環(huán)境。
03 應用場景：大功率充電的用武之地
大功率無線快充技術在多個工業(yè)場景中展現(xiàn)出其獨特價值：
在大型AGV/AMR應用中，大功率無線快充使機器人能夠在作業(yè)間隙快速補電，大幅減少停機時間。
與傳統(tǒng)充電方式相比，無線快充不需要人工插拔，實現(xiàn)了真正意義上的全自動化充電。
對于無人叉車等大型工業(yè)車輛，大功率充電更是必不可少。
在高危環(huán)境，如石油、化工、電力等行業(yè)，魯渝能源的防爆無線充電系列解決了傳統(tǒng)充電方式的安全隱患。
設備無火花特性確保了充電過程的安全性，而高防護等級則保證了設備在惡劣環(huán)境下的可靠性。
對于重型應用場景，如需要每天充電超過10次、充電電流超過200A的場合，大功率無線快充配合高性能鋰電池系統(tǒng)成為理想解決方案。
展開 磁共振無線充電技術引領工業(yè)機器人“無線充電自由”
磁共振無線充電技術憑借其無需精確對準、高效率傳輸及適應惡劣環(huán)境的特性，正成為解決工業(yè)移動機器人續(xù)航痛點的關鍵方案。
01 行業(yè)痛點：傳統(tǒng)充電的局限性
在工業(yè)4.0和智能制造的推動下，工業(yè)移動機器人市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。據(jù)統(tǒng)計，2022年中國工業(yè)用移動機器人企業(yè)銷售規(guī)模已近200億，與2017年相比增長了4倍。
然而，傳統(tǒng)的插拔式機械接觸充電方式存在諸多隱患。
尤其是在可移動搬運機器人領域，傳統(tǒng)方式存在金屬短路風險、機械壽命有限、精準對位存在誤差、需要人工操作等弊端。
在石油、化工、電力等復雜工業(yè)場景中，充電觸點的火花可能導致嚴重安全事故，而潮濕、多塵的環(huán)境則會加劇觸點老化與接觸不良。
此外，傳統(tǒng)充電方式要求機器人中斷作業(yè)進行充電，造成工作效率下降和運營成本增加。對于追求24小時不間斷作業(yè)的現(xiàn)代智能倉庫與生產線來說，這種充電導致的停機已成為主要瓶頸。
02 技術突破：磁共振無線充電原理
磁耦合諧振式無線充電技術通過發(fā)射端和接收端之間的磁場共振實現(xiàn)能量傳輸，解決了傳統(tǒng)充電方式的諸多痛點。
這一技術允許非接觸式供電，避免傳統(tǒng)插拔接口的磨損與安全隱患。
魯渝能源的磁共振無線充電技術實現(xiàn)了傳輸自由度高的特點，發(fā)射端和接收端無需精確對準，具有較寬的傳輸氣隙距離，并且在水平和豎直方向上允許有較大偏移。
經過3年不懈攻關，超1000次實驗調試和算法迭代，魯渝能源成功攻克了高精度無線充電系統(tǒng)控制算法設計、大功率變換器設計等技術難關。
他們開發(fā)出行業(yè)領先的磁耦合諧振控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了千瓦級工業(yè)設備無線充電傳輸效率高達93%，為工業(yè)場景下的安全可靠供電提供了創(chuàng)新解決方案。
03 應用場景：多行業(yè)解決方案
磁共振無線充電技術已在多個行業(yè)展現(xiàn)出其價值與潛力。
展開 工業(yè)無線充電革命：汽車制造業(yè)的“能量自由”之路
其核心是經過特殊磁路設計的發(fā)射線圈，配合公司自研的高頻逆變與諧振補償拓撲，實現(xiàn)高效的能量發(fā)射。
2. 車載接收端（Rx）：高度集成化、扁平化設計，可無損集成于各類AGV底盤。具備異物檢測（FOD）、金屬過熱保護、活體保護等多重安全機制，確保在復雜工業(yè)環(huán)境中的絕對可靠。
3. 智能通信與控制系統(tǒng)：通過CAN/以太網與AGV上位機及工廠MES/WMS系統(tǒng)無縫對接。系統(tǒng)可實時監(jiān)控電池狀態(tài)，依據(jù)生產任務優(yōu)先級，智能決策最佳充電時機與時長（機會充電），實現(xiàn)全自動的能源調度。
工作流程：當搭載魯渝能源接收端的AGV駛入充電區(qū)域，系統(tǒng)通過磁耦合諧振自動對齊、身份驗證、開啟安全大功率電能傳輸。整個過程無人干預，AGV在完成物料裝卸或短暫等待的間隙，即可完成“能量快充”，真正實現(xiàn)“即停即充、即走即用”。
革命性優(yōu)勢：從“必要停機”到“生產力釋放”
1. 7x24小時連續(xù)運行：消除計劃外停機，設備綜合利用率（OEE）可提升最高達30%。
2. 極致安全與耐用：全密閉、無接觸充電，從根本上杜絕電火花，無物理磨損，適應高粉塵（如焊接區(qū)）、潮濕（涂裝車間前處理）等極端環(huán)境。
3. 生產柔性最大化：充電點可隨產線布局靈活調整，支持快速換產，為未來工廠的柔性制造奠定基礎。
4. 智能化能源管理：充電數(shù)據(jù)匯入工廠數(shù)字孿生系統(tǒng)，為精益生產和能耗優(yōu)化提供關鍵數(shù)據(jù)支撐。
魯渝能源的無線充電系統(tǒng)，已在國內多家主流車企的智慧工廠中穩(wěn)定運行超百萬小時。它不僅僅是一項充電技術的替代，更是驅動汽車制造業(yè)物流體系向全自動、高柔性、智能化演進的關鍵基礎設施。當生產線上的每一個移動單元都獲得了“能量自由”，整個制造系統(tǒng)的潛力才被真正激活。
展開 
拒絕宕機：讓管道機器人在惡劣工況下實現(xiàn)“零接觸無線”安全充電
02 無線充電：技術突破與應用
青島魯渝能源科技有限公司研發(fā)的磁耦合諧振式無線充電技術，為解決管道機器人的充電難題提供了創(chuàng)新方案。
無觸點防爆設計
魯渝能源的工業(yè)無線充電模塊采用封閉式電磁屏蔽層，杜絕電火花產生，同時集成異物檢測（FOD）功能，遇金屬物體自動斷電，滿足煤礦井區(qū)防爆要求。
其充電電流突破100A，適配巡檢機器人高強度作業(yè)需求。
寬松定位與高適應性
通過磁場拓撲優(yōu)化，充電距離容差提升至厘米級，機器人無需精確?？考纯筛咝С潆姟?魯渝能源無線充電方案支持30℃至60℃溫度范圍，在低溫倉儲、高溫車間等場景保持85%以上能效。
抗污染與密封結構
魯渝能源無線充電器采用壁掛發(fā)射端，接收端與機器人側壁融合，避免粉塵侵入關鍵電路。
該方案通過IP67防護認證，可直接沖洗，適用于食品、醫(yī)藥等潔凈車間。
03 應用案例：管道巡檢的實際效果
在隧道管廊巡檢場景中，配備無線快充模塊的機器人在潮濕密閉環(huán)境中實現(xiàn)了24小時連續(xù)運行，維護成本降低30%。
在戶外安防巡邏場景中，魯渝能源的無線充電方案能耐受沙塵暴雨，其IP67防水防塵充電樁設計可抵御惡劣環(huán)境沖擊。
04 未來發(fā)展：無線充電前景
隨著技術的不斷成熟，無線充電在管道機器人領域的應用正加速普及。
魯渝能源創(chuàng)始人李聃表示：“無線充電作為顛覆傳統(tǒng)接觸式充電的創(chuàng)新技術，正在向各個行業(yè)滲透?！?魯渝能源將深耕無線充電領域，推動技術向更高功率、更輕量化、更智能化方向發(fā)展。
目前，魯渝能源的無線充電產品已廣泛應用在煤礦井上、隧道管廊、鐵路巡檢、環(huán)保監(jiān)測等行業(yè)。某機器人配備無線快充模塊后，在潮濕密閉環(huán)境中實現(xiàn)24小時連續(xù)運行，維護成本降低30%。
隨著工業(yè)物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，管道巡檢機器人的智能化水平將進一步提升。
展開 物流自動化的未來趨勢：全球AGV無線充電標準大揭秘
在技術實現(xiàn)方式上，AGV的無線充電主要基于兩種技術：電磁感應充電和磁共振充電。
1. 電磁感應充電：這是當前應用最廣泛的一種無線充電技術，工作原理是通過兩個緊密相鄰的線圈之間產生的磁場來傳遞能量，實現(xiàn)電能的無線傳輸。
2. 磁共振充電：磁共振充電技術相對更新，其通過共振效應來增加能量傳輸?shù)木嚯x，并且對線圈間不精確的位置有一定的容忍度。這種技術使得AGV在運動中也能進行充電，進一步提高了工作效率。
無線充電標準的發(fā)展要適應不同國家和地區(qū)的法規(guī)、安全標準和工業(yè)應用場景。例如，歐洲、美國和亞洲在無線電頻譜管理方面有著不同的法規(guī)，這些都直接影響了無線充電技術的實現(xiàn)和發(fā)展。此外，隨著電動汽車（EV）無線充電技術的發(fā)展，部分標準和技術解決方案在AGV等工業(yè)應用中也得到了借鑒和應用。
魯渝能源深耕工業(yè)無線充電行業(yè)十余年，推出了一系列AGV無線充電系列產品，并通過ISO9001質量管理體系認證和14001環(huán)境管理體系認證。
魯渝能源AGV無線充電產品使用磁耦合諧振原理，采用高效率功率變換器，可以實現(xiàn)業(yè)界最小尺寸的接收端功率變換器，相比傳統(tǒng)的功率變換器，設備體積減小50%以上。并對耦合線圈進行了優(yōu)化設計，可以實現(xiàn)最大充電電流200A的充電電流輸出，傳輸功率最大可以達到12KW，可以滿足各類大中小型AGV無線充電的需求。
隨著技術的不斷進步，未來是否會出現(xiàn)統(tǒng)一的全球AGV無線充電標準還需要觀察，但可以確定的是，無線充電技術將在AGV領域得到越來越廣泛的應用，并持續(xù)推動工業(yè)自動化和智能制造的發(fā)展。
展開 薄膜體聲波諧振器(FBAR)壓電耦合仿真 ￥1000
<p>本案例建立了一薄膜體聲波諧振器(FBAR)模型，一個硅襯底上挖一個空腔，然后在其上增加隔離層、下電極壓電層和上電極層，結構如圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/c13a34fa2c6945ebbbe32c149f037a96.png" alt="Untitled1.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>幾何模型</strong></p><p>仿真得到結構隨頻率響應的電勢和振幅分布，如下圖所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/231c13a322424161b8a1b82b2531f400.png" alt="Untitled21.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>頻率為 3GHz</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/03fad0bb7730490c907b7b846d5682e0.png" alt="Untitled22.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>頻率為3.2 GHz</strong></p><p><img src="https://img.jishulink.com/202205/imgs/bff03f49559f43818102007de80fedc6.png" alt="Untitled23.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>頻率為3.4 GHz</strong></p><p><img src="https
展開 跨越空間界限：遠距離無線充電如何重塑機器人工作半徑
無需精準對準，無需?？看驍?，磁共振技術讓機器人在運動中獲取能量，徹底解放工作半徑。
在青島魯渝能源的實驗室，一臺AGV正在演示一場靜默的變革：當電量不足時，它無需精確對準，只需經過一個充電區(qū)域，便能通過磁場共振自動補充能量。
這就是遠距離無線充電技術創(chuàng)造的奇跡，它消除了工業(yè)機器人對精準?？康囊蕾?，讓充電變得像路過一樣簡單。
01 遠距離充電挑戰(zhàn)：工業(yè)環(huán)境的特殊需求
工業(yè)環(huán)境對無線充電技術提出了苛刻要求。在傳統(tǒng)的自動導引車（AGV）和自主移動機器人（AMR）應用中，充電觸點對不準、磨損、火花是常見問題。
在潮濕、多粉塵或具有爆炸風險的環(huán)境中，這類問題不僅是效率瓶頸，更是嚴重的安全隱患。
現(xiàn)代智能倉儲和制造現(xiàn)場，每一寸土地都極為寶貴。用于充電的黃金用地若能節(jié)省下來用于生產，將直接提升企業(yè)效益。
然而，傳統(tǒng)充電方式往往要求機器人留出專門的充電區(qū)域，且需要精確對準充電觸點，這一過程既耗時又占空間。
此外，在復雜作業(yè)環(huán)境中，如戶外巡檢、石油化工、港口碼頭等場景，機器人在往面臨低溫、潮濕、多塵等極端條件。
這些環(huán)境不僅要求充電設備具有強大的環(huán)境適應性，還需要克服因條件惡劣導致的對準困難問題。
02 技術優(yōu)勢：魯渝遠距離充電解決方案
魯渝能源的磁耦合諧振式無線充電技術，打破了傳統(tǒng)充電方式的空間限制。該技術實現(xiàn)了傳輸自由度的顯著提升，發(fā)射端和AGV接收端無需精確對準。
系統(tǒng)具有較寬的傳輸氣隙距離，并且在水平和豎直方向上允許有較大偏移，大大降低了機器人定位精度要求。
與需要精確對準的感應式充電系統(tǒng)不同，魯渝能源的磁共振技術允許機器人在較大氣隙范圍內實現(xiàn)高效能量傳輸。
這一突破使得機器人可以在移動中自動充電，無需中斷工作流程，真正實現(xiàn)了“機會充電”。
魯渝能源的無線充電系統(tǒng)充電效率高達93%，堪比傳統(tǒng)有線充電。
展開 COMSOL力磁耦合
仿真教學
ANSYS APDL力磁耦合
仿真教學
地磁作用下油氣管道力磁耦合仿真分析與實驗研究
楊曉惠等[7]構建了考慮力磁耦合效應和位錯釘扎效應的擴展磁荷模型，研究了多種管道異常狀況引起的弱磁檢測信號變化規(guī)律，同時利用工程檢測實驗驗證了該模型的有效性。何騰蛟等[8]建立了埋地鐵磁管道非接觸磁應力信號理論模型，通過自主研制的非接觸掃描磁力計識別出磁異常管段。玄文博等[9]依托Maxwell仿真軟件對X80鋼管道樣板進行靜態(tài)磁化和動態(tài)退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現(xiàn)象,獲取了X80鋼的磁化特性曲線。鄭福印等[10]對鐵磁性材料力磁耦合關系進行數(shù)學建模，推導出應力與材料磁導率的函數(shù)關系，對管壁切向應力信號與管壁表面切向磁場分別進行了測量。翁光遠等[11]針對輸油氣管道應力檢測問題，采取了局部磁化技術和磁通量測量技術，得出了不同應力狀態(tài)下，強磁場中的磁通信號和應力的理論模型，并進行了現(xiàn)場實測和應用。
這些研究成果加速了磁力學理論及應用的發(fā)展進程，并使得有關輸油氣管道磁力學的研究也越來越多，但是由于管道力磁檢測理論與技術還不夠成熟，需要在這方面開展更深入的研究[12]。
1 應力-磁通量耦合模型
輸油氣管道以X80型管線鋼材料為研究對象，在MATLAB中模擬得到地磁場環(huán)境下輸油氣管道的復雜應力與磁化強度之間的關系，如圖1所示。由圖1可以看出，輸油氣管道受復雜應力作用時，復雜應力逐漸增大，磁化強度先快速增大，到達磁飽和點后，磁化強度逐漸出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。
圖1 管道應力磁化曲線
在地磁場環(huán)境下，輸油氣管道的復雜應力與相對磁導率的關系如圖2所示。由圖2可以看出，在地磁場環(huán)境下，相對磁導率隨復雜應力的增加而逐漸增大，基本呈一一對應的線性關系。
展開 
結構磁-力耦合數(shù)值仿真 ￥1500
本案例模擬了一軟質錐形腔體結構，在受到設計的磁場力的作用下發(fā)生收縮變形的過程，模擬結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
Maxwell-thermal渦流磁熱耦合分析 ￥20
Maxwell-thermal渦流磁熱耦合分析
本例以workbench為耦合平臺，在maxwell中計算的電磁場并導出計算結果作為溫度場的熱源，來計算溫度場的分布。模型如下圖：
coil材料為銅，通以一定值的電流，計算在stock中中的渦流和熱場分布。
電流密度分布：
熱分布：
北科《Scripta Mater》：磁、電場耦合作用增強材料可逆制冷能力！
磁制冷的應用關鍵取決于所使用的材料，需要在較寬的制冷溫度范圍內具有大型MCE，Gd5(Si,Ge)4化合物的發(fā)現(xiàn)極大地刺激了一級相變材料的發(fā)展，使其獲得了較大的熵變。過去二十年，一級相變材料如La(Fe, Si)13，MnFeP1-xAsx和Heusler合金，已被廣泛研究作為磁制冷的候選材料。特別是對具有一級馬氏體相變(MTs)的全d區(qū)金屬Heusler合金Ni50Mn50-yTiy和Ni50-xCoxMn50-yTiy已經進行了廣泛的研究，它們具有優(yōu)異的機械穩(wěn)定性和大的熱效應。這些類型的Heusler合金易于加工成所需形狀以提高熱交換能力，使其成為理想的固態(tài)制冷劑。
然而，與一級相變材料的固有特性相關的低可逆性和較窄的溫度跨度也存在于全d區(qū)金屬Heusler合金中，這是其在制冷領域商業(yè)化的長期障礙。一級相變材料中MCE的可逆性很大程度上取決于熱滯寬度。因此，迫切需要尋求一種有效的解決方案來減少滯后損失。已有研究表明通過快速凝固制備的Ni50-xCoxMn5-yTiy薄帶可以增強MCE。因此，有必要找到調節(jié)Ni50-xCoxMn50-yTiy的滯后損耗的方法。
北京科技大學的研究人員通過將Ni37.5Co12.5Mn35Ti15薄帶與鐵電型Pb(Mg1/3Nb2/3)0.7Ti0.3O3(PMN-PT)襯底相結合，提出了通過應變介導的磁電耦合解決上述可逆性差的問題。在磁場和電場的耦合作用下，復合材料在室溫附近的可逆MCE可以有效增強，還可以擴大可逆制冷溫度范圍，增加可逆制冷劑容量。
展開 再出個有關電機場磁耦合的題目
場-磁-熱耦合問題，如果還想復雜的話，可以考慮轉子間流場的影響，忽略軸向流動，只考慮旋轉流場，在流場條件下，分析散熱情況！
