第37卷第11期
计算机仿真2020年11月文章编号：1006-9348 (2020)1丨-0162-05
李争，高世豪，张瀚明
(河北科技大学电气工程学院，河北石家庄050018)
通用机关零件
摘要：提出了一种转子为中空球形的三自由度电机无线能量传输方案，其应用于仿生学领域时需要在转子内放置无线传输装置和视觉图像采集装置。为了弥补电机在旋转中有线充电带来的缺点，实现内部采集装置的无线传输，设计了一种适合运动装置的新型三线圈接收结构的无线充电装置，并与传统的单圈接收结构进行了比较。采用仿真对比了单线圈接收结构和三线圈接收结构在不同角度进行无线传输S2I参数、磁通量和效率的变化。克服了传统单线圈在偏转角度过大时效率低的问题，总结了三线圈接收结构的优点。最后通过实验验证了仿真的准确性和电力传输的有效性。 关键词：三自由度电机；三线圈式结构；磁通量
中图分类号:TP391.9 文献标识码：B
Study on Wireless Power Transmission of M ulti-Degree-of-Freedom
差分编码器Motor with Magnetic Field Coupling Mode
www.dd13LI Zheng,GAO Shi-hao,ZHANG Han-ming
(School of Electrical Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang Hebei050018, China)
A B S T R A C T：In this paper,a wireless power tranmission scheme of three-degree-of-freedom motor with a hollow地面数字电视接收机
变压器防盗锁spherical rotor is proposed.W h e n applied to the Bionics field,a wireless transmission device and a visual image acquisition device need to be placed in the rotor.In order to compensate for the disadvantages brought by the cable charging of the motor during rotation and realize the wireless transmission of the internal collection device,a n e w type of wireless charging device suitable for the three-coil receiving structure of the motion device was designed,and c o mpared with the traditional single-coil receiving structure.T h e variation of S21parameters,magnetic flux and efficiency of wireless transmission were compared with that of single-coil receiving structure and three-coil receiving structure.
T h e advantages of the three-coil receiving structure were summarized.Finally,the accuracy of simulation and the effectiveness of power transmission were validated by experiments.
K E Y W O R D S：Three-degree-of-freedom motor；Three-coil receiving structure；Magnetic flux
l引言
无线电能传输（Wireless Power Transfer)的研究起步于 19世纪。早在电网被广泛采用以前，无线电能传输就已经进 行了许多探索。无线充电研究领域早期探索者之一是在没 有电线的情形下使灯泡发光[1]。无线电能传输技术分类方 式多样，常见的分类方式为按传输距离进行分类，即短距离 无线电能传输、中距离无线电能传输、远距离无线电能传输[2】。
华南理工大学研究了可实现全空间无线电能传输的旋 转发射线圈无线电能传输系统。特别适用于多接收系统，保 证每个接收端同步均匀地接收功率。通过该方案，可对装有 接收线圈的家用电器进行无线充电，无论其位置如何，都能
收稿日期：2019-04-02实现无线传输。香港大学主要研究了三维全方位无线功 率传输（W P T)的数学分析，并阐述了负载检测的一般原理。给出了输人功率矢量和输出功率矢量分布的数学形式，并证 明了三维分布空间的几何结构是随着伯努利方程沿其纵轴 的旋转而变化的。它提供了能量传递方向的数
学证明在三 维空间中，能量效率的最大值始终与最大负载功率路径一致1:4_5]。文献[6]介绍了二维和三维全向无线电源系统中的 非相同电流控制方法。全向功率发送器使交流磁通在各个 方向流动，线圈接收器在发送器附近的任何位置接收能量，可应用于射频识别装置、传感器等低功率设备的无线充电系 统。2D和3D系统的实际结果证实了该系统的全方位能量 传输能力。
电子定时器
伴随着现代工业科学技术的迅速进步，人们越来越关注 多自由度一体化驱动科技。多自由度电机成为了一个热门
162—
