见图3,无线能量传输谐振器拥有大型圆形发射线圈和小矩形接收线圈通过改变传输距离来实现模拟。这个耦合和谐振回路上的发射线圈直径(DTx1,DTx2)的是
见图3,无线能量传输谐振器拥有大型圆形发射线圈和小矩形接收线圈通过改变传输距离来实现模拟。这个耦合和谐振回路上的发射线圈直径(DTx1,DTx2)的是40厘米、60厘米,一边的耦合和谐振回路在接收线圈长度(DRx1,DRx2)都是10厘米。发送和接收线圈的宽度(WTx,WRx)是3厘米、0.5厘米。传输线圈距离(STx)为了与阻抗匹配而随之变化。接收线圈的距离(SRx)是0.5厘米。在传输和接收线圈中的终止共振循环电容(CTx1,CRx3)生成传输和接收线圈之间的谐振。使用50¬欧电容器(CRx1,CRx2)组成的耦合循环在接收线圈来匹配网络。在发射和接收线圈中的谐振回路的电感是8.61uh和0.293uh。CTx1和CRx3的电容是16pF和390pF。CRx1和CRx2在传输距离为20厘米处的电容是390pF和100pF。CRx2的电容会随传输距离增加而减少。STx的值是20厘米,24厘米,和28厘米,此时传输距离为20厘米,30厘米,和40厘米。共振频率是13.56MHz。
图3.无线能量传输谐振器有很大的圆形发射和小矩形接收线圈。(a)侧视图(b)主视图
图4.无线能量传输谐振器构成的大型圆形发射和小矩形接收线圈模拟的参数与传输距离。(a)20厘米(b)30厘米(c)40厘米
图4显示了无线能源传输谐振器构成的大型圆形发射和小矩形接收线圈模拟的参数与传输距离。如图所示图4中,传输属性(S21)在传输距离20厘米,30厘米,和40厘米时为:0.706dB,1.226dB,1.7dB,传输效率在传输距离20厘米,30厘米,约40厘米,分别为85.0%,75.4%和67.6%。
如图所示的这些结果,在相同的正方形区域,一个圆形的直径为60厘米的谐振回路传输线圈和一个矩形边长10厘米的谐振回路接收线圈的无线能量传输谐振器的传输效率优于那些拥有一个圆形直径60厘米的谐振回路的发射线圈和一个圆形直径10厘米谐振回路的接收线圈与无线能量传输谐振器,因为谐振回路的长度与矩形接收线圈是时间明显高于谐振回路与一个圆形的接收线圈。换句话说,在相同的正方形区域,矩形接收线圈的电感共振循环高于一个圆形的接收线圈谐振回路。因此,这个电容在矩形接收线圈的电容终止共振循环是小于那些在圆形接收线圈的电容终止共振循环的,这就是使用矩形接收线圈无线能量传输谐振器传输效率优于使用一个圆形的接收线圈的无线能量传输谐振器。
图5.无线能量传输谐振器的制造(a)大型圆形发射和小型圆接收线圈。(b)大型圆形发射和小矩形接收线圈。
图6.在传输距离为20厘米处测量的无线能量传输谐振器的参数。(a)大型圆形发射和小型圆接收线圈。(b)大型圆形发射和小矩形接收线圈。
图7. 能量传输谐振器使用小圆形和矩形接收线圈无线传输效率之间的比较。
图5显示了无线能量传输谐振器使用大型圆形发射和小圆接收线圈和大型圆形发射和小矩形接收线圈的制造。一个直径60厘米的圆形谐振回路发射线圈和一个直径10厘米的谐振回路接收线圈的无线能量传输谐振器和一个圆形60厘米的直径的谐振回路发射线圈和一个一边长为10厘米的矩形谐振回路接收线圈的无线能量传输谐振器已经装配在宽度3厘米、0.5厘米的铜水管上。图6显示了无线能量传输谐振器在传输距离20厘米的测量参数s。测量结果所示,在传输距离20厘米处,传输特性(S21)和使用大型圆形发射线圈和小型圆接收线圈或使用大型圆形接收线圈和小型矩形接收线圈的传输效率分别为:1.068dB、78.2%,和0.991dB、79.6%。共振频率是13.56MHz。阻抗匹配是通过调整两个无线能量传输谐振器之间的耦合共振的钮扣发射线圈距离并且匹配电路的耦合回路接收线圈完全实现的。同时,测量结果与模拟结果是相似的。图7显示了增加传输距离时,使用小型圆和矩形接收线圈无线能量传输谐振器的传输效率的比较。这一结果所示,传输效率使用矩形接收线圈的无线能量的传输谐振器优于使用一个圆形接收线圈的无线能量传输谐振器。这一结果的原因在仿真结果中已提到过。