非接触变压器磁路模型及结构优化

非接触变压器是感应电能传输系统中的核心结构,其耦合系数直接影响系统的电能传递效率,因此对其结构优化一直是研究的重点。本文针对一种应用于轨道交通领域的原、副边结构不对称的非接触变压器,根据线性系统的磁场叠加原理,分析了非接触变压器在副边开路和原边开路时其周围的磁场分布,建立了磁路模型,并推导得到原、副边电感及耦合系数的近似计算公式。基于该计算公式对磁路结构进行定性优化,有限元仿真证明了所提磁路模型和参数计算的正确性。在此基础上,利用该磁路模型,优化非接触变压器的结构,提出梯形绕组截面的绕组布置方式,以提高耦合系数;并对原、副边绕组匝数关系进行优化计算,使系统效率最优。根据以上优化,制作非接触变压器实验样机,在48mm气隙下,非接触变压器的耦合系数达到0.45,30k W非接触供电系统在满载时传输效率达到85.3%。