Analiza właściwości cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej ze względu na maksymalizację sprawności

• Autorzy: Frania K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.03.54

Warianty tytułu

EN

Analysis of the properties of magnetically coupled coils for maximizing wireless electrical energy transfer efficiency

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przeprowadzono analizę właściwości cewek sprzężonych magnetycznie stosowanych w bezprzewodowym przesyle energii elektrycznej. Analiza ta dokonana została ze względu na maksymalizację całkowitej sprawności / minimalizację strat mocy rezonansowej kaskady cewek. Przedmiotem rozważań jest analiza tzw. „problematyki kQ” – sprawność układu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej jest m.in. funkcją iloczynu współczynnika sprzężenia magnetycznego k oraz dobroci własnej cewki Q. Przeprowadzone badania pozwoliły określić ogólny wpływ parametrów konstrukcyjnych kaskady (współczynnika wypełnienia uzwojeń cewki S oraz względnej średnicy zewnętrznej cewki d out na współczynnik k oraz dobroć Q, a w konsekwencji na sprawność uzyskiwanej kaskady cewek. Badania zweryfikowano eksperymentalnie.

EN

The paper describes properties of magnetically coupled coils designed for wireless electrical energy transfer application. These properties were analyzed for maximizing efficiency of the resonant cascade of coils for wireless electrical energy transfer. The efficiency of the system for wireless electrical energy transfer is a function of the magnetic coupling coefficient k and the quality factor Q of the coil. The analysis determines the winding fill factor S of the coil and the relative outer diameter d out for maximizing wireless electrical energy transfer efficiency. Obtained results were positively verified experimentally.

Słowa kluczowe

PL

cewka sprzężona magnetycznie; bezprzewodowy przesył energii elektrycznej; energia elektryczna

EN

magnetic coupled coils; wireless electrical energy transfer; electrical energy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 3
• Strony: 242--247
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Frania K.

• Politechnika Śląska, Katedra Energoelektroniki, Napędu Elektrycznego i Robotyki, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Imura T., Okabe H., Hori Y., Basic Experimental Study on Helical Antennas of Wireless Power Transfer for Electric Vehicles by using Magnetic Resonant Couplings, IEEE Conference on Vehicle Power and Propulsion, 2009, pp. 936- 940.
• [2] Byungcho C., Jaehyun N., Honnyong C., Taeyoung A., Seungwon C., Design and Implementation of Low-Profile Contactless Battery Charger Using Planar Printed Circuit Board Windings as Energy Transfer Device, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 51, no. 1, 2004, pp. 140-147.
• [3] Chen Q., Wong S., Tse C., Ruan X., Analysis, Design, and Control of a Transcutaneous Power Regulator for Artificial Hearts, IEEE Trans. on Biomedical Circuits and Systems, vol. 3, no. 1, 2009, pp. 23-31.
• [4] Kaczmarczyk Z., Frania K., Bodzek K., Ruszczyk A., Metoda projektowania i właściwości rezonansowej kaskady cewek w zastosowaniu do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, Przegląd Elektrotechniczny, R. 92, nr 4, 2016, s. 120-125.
• [5] Cieśla T., Kaczmarczyk Z., Grzesik B., Stępień M., Obwody do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej, Kwartalnik Elektryka, nr 4, 2009, s. 135-149.
• [6] Bosshard R., Muhlethaler J., Kolar J. W., Stevanovi´c I., Optimized Magnetic Design for Inductive Power Transfer Coils, 28th Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2013, pp. 1812-1819.
• [7] Harrison R., Designing Efficient Inductive Power Links for Implantable Devices, Circuits and Systems, IEEE International Symposium, 2007, pp. 2080-2083.
• [8] Grover F. W., Inductance Calculations, D. Van Nostrand, New York 1946.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).