基于Maxwell的无线充电原理

基于Maxwell的无线充电原理

     在日常生活中，移动电器设备已经随处可见，例如：手机、笔记本电脑、相机等。随着设备的增多，这些产品的充电问题日益突出。由于各种设备的充电插口不相同，需要不同的电源数据线来插拔相应的电源插口，由此造成插口的接触不良，电源线的断开，漏电等问题。随着技术的发展，现在出现的无线充电技术，该技术可以忽略电源线的问题而直接作用于设备上，减少了很多不必要的环节。

    现在的无线充电系统采用的原理主要有微波充电、电场充电、电磁感应充电等方法，但每一种都有相应的优缺点。比较成熟的方法就是电磁感应方法，该方法就是变压器的基本原理，一侧线圈通电压，在另一侧线圈当中产生感应电流和感应电压，相应的将电流连接到电池上，即可完成充电。下面以该方法为例采用Maxwell软件来完成该过程。

    注：该实例仅用于展示其原理，具体模型和参数未知，该方法仅供参考。

1.建立模型

    在maxwell中建立两个圆环，模拟两个线圈，中间分割一定的间隙，表示充电设备一端和充电基座一端的距离，如图所示。将圆环分割，建立线圈的端面，用于加载和提取电压电流结果。

2.建立分析环境

    该分析可以在maxwell的eddy涡流环境下完成，也可以在瞬态求解环境下完成。其中Eddy分析为谐分析，频域分析，计算一个周期的感应电压，而瞬态分析可以完成时域的分析，完成指定时间长度的电压或者电流的加载。本次分析采用瞬态分析，提取结果也是以时间为变量获取电压和电流变化曲线。

3.添加边界条件

    将一次线圈的的端面添加绕组winding，输入电压或者电流值，相应的添加线圈圈数。将二次线圈的添加绕阻winding，输入电压方式和电阻值，如图所示。设置500HZ的一次线圈电压值sin(1000*pi*time)*200，峰值电压为200V。

4.求解计算

    设置步长40步和求解时间长度4ms，计算。

5.提取结果

   （1）电磁场分布、磁感线分布、磁感线矢量

   （2）感应电压随时间变化的曲线

   （3）两侧线圈的感应电流随时间变化的曲线

6.总结

    该方法可以较好的模拟感应电压和感应线圈的电流值，为无线充电方法提供一定的指导作用。根据结果可以发现其电流值较小，可以适当的更改线圈圈数和两侧线圈的距离来优化其充电效果。同样的，此方法可以适用于变压器的模拟仿真，获取相应的电压比值，进而可以优化其结构，为设计提供更优的方案。

以下为计算的原始文件，需要下载并求解。