第36卷第1期大学物理实验Vol．36No．12023年2月PHYSICALEXPEＲIMENTOFCOLLEGEFeb．2023收稿日期:2022-10-01基金项目:2020年第六届全国大学生物理实验竞赛一等奖文章编号:1007-2934(2023)01-0103-04一种新型凹面磁耦合谐振式无线电能传输装置周宇航，汪皓宇(陆军炮兵防空兵学院郑州校区，河南郑州450000)摘要:目前文献中，市场上多采用平面发射线圈、平面接收线圈实现磁耦合谐振式无线电能传输，弊端是传输效率不高。针对此弊端，设计并自制一新型凹面发射线圈。利用磁通门传感器测量磁场分布，结果表明，凹面发射线圈的磁场分布较平面发射线圈明显向中轴线汇聚;搭建实验电路进行对比实验，结果表明，对于相同的平面接收线圈，凹面发射线圈较平面发射线圈传输效率明显提高，高达10%。关键词:磁耦合谐振式;无线电能传输;凹面线圈中图分类号:O4-33文献标志码:ADOI:10．14139/j．cnki．cn22-1228．2023．01．022《大学物理实验》投稿网址:http://dawushiyan．jlict．edu．cn无线电能传输由于隔空传递能量，摆脱了线缆的束缚，避免了金属触点插拔引起的电弧和磨损，因而极大地提高了使用的灵活性和安全性。在一些特殊场合，譬如战场环境、孤岛基站、心脏起搏器等，无线电能传输愈发显得重要和迫切。目前无线电能传输在无线充电领域主要有磁耦合感应式和磁耦合谐振式两种［1，2］。磁耦合谐振式无线电传输打破了磁耦合感应式依赖松耦合变压器耦合系数的传统思路，利用磁耦合收发线圈回路的固有频率与传输信号频率相等时产生谐振的物理原理，实现电能高效无线传输，其特点是传输效率高、距离远、在近场区(小于λ/2π)无辐射［3］。提高传输效率是一个永恒的课题。有关磁耦合无线电能传输系统，目前文献中大多限于理论研究［4］、实验仿真［5］或搭建实验装置［6］。文献中少见发射线圈、接收线圈形状方面的研究，市场上多采用平面发射线圈、平面接收线圈实现磁耦合谐振式无线电能传输，以XKT无线充电模块为例，当发射线圈、接收线圈距离2．4cm时，效率64．2%。针对此问题，设计并自制一新型凹面发射线圈，利用磁通门传感器测量磁场分布，搭建实验电路进行对比实验，研究其传输效率。1基本结构及工作原理1．1凹面发射线圈以XKT无线充电模块为例，发射端、接收端均采用平面线圈(参数:0．1*200股，内径3cm，外径10．5cm)。自制凹面发射线圈:用平面线圈拆散的漆包线紧密缠绕塑料小碗模型，边缠绕边固定，用502胶水固定在木质支撑架上;将粘接好的装置插入装有细...
