【摘 要】
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金属具有机械强度高、耐久性好以及极端环境下物理和化学性质稳定的优点,常常作为系统隔离的首选材料。但是,不破坏金属容器的密闭性,实现由外向内部的能量传输具有很大的挑
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金属具有机械强度高、耐久性好以及极端环境下物理和化学性质稳定的优点,常常作为系统隔离的首选材料。但是,不破坏金属容器的密闭性,实现由外向内部的能量传输具有很大的挑战。基于电感耦合的穿透金属能量传输(穿透金属IPT)具有安全性高、寿命长、维护成本低和对环境无污染等优点,本文针对穿透金属IPT系统进行了理论分析和仿真实验研究,主要研究内容为:1)考虑非接触特性与金属涡流影响,建立了穿透金属IPT系统的理论模型,确定系统最佳工作频率范围,通过仿真和实物实验验证了最佳工作频率范围的正确性。2)针对IPT交变电流和金属涡流对空间造成辐射的叠加影响,本文首先从理论上分析了空间磁感应强度,获得磁场方向、幅度和相位变化情况;然后建立有限元分析模型,通过Maxwell和Simplorer联合仿真,获得磁场辐射变化特性和周期性以及线圈特性及空间位置与磁场辐射的数值关系。3)设计穿透金属IPT系统,分别分析能量发射模块、耦合谐振传输模块和能量接收模块的电路设计需求。设计电路,并测试系统的传输效果,最后使得穿透5mm铝板的传输效率达到2.43%。
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