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无线电能传输线圈温升计算

宋佳祥 [1], 安慧林 [1], 李艳红 [2], 张超 [2], 李孝凯 [1], 赵欣哲 [1], 刘国强 [1],
[1] 中国科学院电工研究所，北京，中国；中国科学院大学，北京，中国
[2] 中国科学院电工研究所，北京，中国；
Published in 2019

无线电能传输技术在电力、能源和汽车等领域得到了越来越广泛的关注与应用。目前随着电力和电子产品功能的完善与升级，对电能功率的需求日益增强，无线电能传输技术为匹配这些需求，正朝着大功率和远距离的趋势发展。但是功率的加大，线圈损耗功率往往也随之增大，线圈损耗造成的线圈温升，线圈的温升会带来系统绝缘老化和系统性能降低等一系列问题，因此无线电能传输技术线圈温升的计算与预测对于无线电能传输系统设计有着非常重要的意义。 本文以COMSOL Multiphysics 仿真计算平台为基础，使用AC/DC模块、固体和流体传热和层流模块搭建无线电能传输有限元计算模型，AC/DC模块用于计算模型电磁损耗，通过多物理场接口电磁热接口，将电磁损耗耦合到固体流体传热模块计算线圈温升，通过层流模块模拟不同散热条件下无线电能传输线圈温度变化情况。 模型考虑了线圈电阻值随线圈温度变化的物理现象，使计算结果更接近于实际情况。通过仿真计算，得到了在不同线圈输入电流的情况下线圈温度的变化情况，同时通过计算得到在不同散热条件下，无线电能传输线圈温度变化情况。仿真计算对于无线电能传输线圈和绝缘设计具有一定的指导意义。

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