諧振感應(yīng)耦合（諧振感應(yīng)耦合）

詳解

最基本的諧振感應(yīng)耦合由初級側(cè)驅(qū)動線圈和次級側(cè)諧振電路組成。在這種情況下，由初級側(cè)觀察次級側(cè)的諧振狀態(tài)時，可發(fā)現(xiàn)為一對的兩個諧振頻率，其中的一個稱為反諧振頻率（并聯(lián)諧振頻率 1），另一個稱為諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率 1'）。次級線圈由短路電感和諧振電容組合為諧振電路。以次級側(cè)的諧振頻率(串聯(lián)諧振頻率)驅(qū)動初級側(cè)線圈時，初級側(cè)與次級側(cè)線圈的磁場達到相位同步。結(jié)果因互磁通增加，在次級線圈得以產(chǎn)生最高電壓，并且初級線圈的銅損降低，發(fā)熱減少，效率相對提高。諧振感應(yīng)耦合廣泛應(yīng)用于諧振變壓器，無線供電和JR磁浮的車上供電。

麻省理工學(xué)院類型的磁耦合諧振

麻省理工學(xué)院的磁耦合諧振電路如右圖所示：

諧振感應(yīng)耦合

利用諧振感應(yīng)耦合的歷史

尼古拉·特斯拉認(rèn)為通過特斯拉線圈無線供電。但它沒有成功。

1978年，美國發(fā)明家約翰·喬治·博格爾試圖提供電動汽車。

1989年，八電子提出了與WiTricity的磁耦合諧振原理完全相同的電路。

1993年，日本大福公司實現(xiàn)了世界上第一起非接觸式供電和輸送系統(tǒng)基于奧克蘭大學(xué)約翰·博伊斯理論的。

1994年，村田制造公司的開發(fā)商宣布“磁耦合諧振技術(shù)”。

2006年11月，麻省理工學(xué)院（MIT）的馬林·索爾賈?？顺晒α?米傳輸實驗。

2010年7月，國際標(biāo)準(zhǔn)“Qi”由無線電力聯(lián)盟（WPC）制定。制定了5W或更小的移動終端的標(biāo)準(zhǔn)。

機制細節(jié)

該過程發(fā)生在諧振變壓器中，該諧振變壓器是由纏繞在相同鐵芯上的高Q線圈組成的電氣部件，電容器連接在線圈兩端以形成耦合LC電路。

最基本的諧振電感耦合由初級側(cè)的一個驅(qū)動線圈和次級側(cè)的一個諧振電路組成。在這種情況下，當(dāng)從初級側(cè)觀察次級側(cè)的諧振狀態(tài)時，觀察到兩對共振。其中之一就是所謂的反諧振頻率（并聯(lián)諧振頻率1），以及另一種是所謂的諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率1' ）。所述的短路電感和次級線圈的諧振電容器被組合成的諧振電路。當(dāng)初級線圈以次級側(cè)的諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率）驅(qū)動時，初級線圈和次級線圈的磁場的相位被同步。其結(jié)果，在二次線圈中產(chǎn)生由于互感磁通的增加，并且所述初級線圈的銅損降低的最大電壓，發(fā)熱減少，效率相對提高。所述的諧振感應(yīng)耦合是近場電能的無線傳輸磁耦合的線圈之間，這是一個的一部分諧振電路調(diào)諧到諧振以相同的頻率作為驅(qū)動頻率。

在變壓器中，只有部分通過初級線圈的電流產(chǎn)生的磁通耦合到次級線圈，反之亦然。耦合的部分稱為相互通量，不相耦合的部分稱為漏磁通。當(dāng)系統(tǒng)不處于共振狀態(tài)，這將導(dǎo)致出現(xiàn)在次級小于由線圈的匝數(shù)比預(yù)測開路電壓。耦合程度由稱為耦合系數(shù)的參數(shù)捕獲。耦合系數(shù)k被定義為變壓器開路電壓比與從一個線圈耦合到另一個線圈的所有磁通量所得到的比率之比。k的值介于0和±1之間。每個線圈電感可以概念上以比例k和（1-k）分成兩部分。這些分別是產(chǎn)生相互磁通的電感和產(chǎn)生漏磁通的電感。

耦合系數(shù)是系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù)。它由兩個線圈之間的位置關(guān)系固定。在系統(tǒng)處于共振狀態(tài)和不處于共振狀態(tài)時，或者即使系統(tǒng)處于共振狀態(tài)并且產(chǎn)生大于匝數(shù)比的次級電壓時，耦合系數(shù)也不會改變。

據(jù)說諧振系統(tǒng)是緊耦合的，松耦合的，臨界耦合的或過耦合的。如傳統(tǒng)鐵芯變壓器一樣，緊耦合是耦合系數(shù)大約為1時。過耦合是次級線圈如此接近并且互通量的形成受到反共振的影響而受到阻礙，并且當(dāng)通帶中的轉(zhuǎn)移是最佳時臨界耦合是。松散耦合是指線圈彼此遠離時，大部分通量都會漏過輔助線圈。在特斯拉線圈中使用0.2左右，并且在更遠的距離上，例如感應(yīng)無線電力傳輸，它可能低于0.01。