誘導電力転送
インダクティブ パワー トランスファー (IPT) は、相互に結合された 2 つのインダクター間で大きなエア ギャップを介して電力を伝送できるようにする技術です。 IPT のアプリケーションには、電気自動車の非接触充電があります。典型的な IPT バッテリー充電システムは、一次電源、二次ピックアップ コントローラー、一次コントローラーと二次コントローラーの結合磁気構造の 3 つのビルディング ブロックで構成されています。このケース スタディでは、以下の設計を進めます。コントローラー、つまり円形の充電パッド。 EMS パッケージを使用して、充電パッドのインダクタンスをシミュレートします。
SolidWorks 充電パッド モデル
目的
IPT システム コントローラは、2 つの異なる円形パッドで表されます (図 1.c を参照)。各パッドは、リッツ線コイルと 12 個のフェライト ストリップで構成されています (図 1.a と 1.b を参照)。一定の AC 周波数では、円形パッド間のエアギャップの寸法は、一次円形パッドを横切る AC 電流から生じる磁束の関数です。この調査の目的は、一定周波数で磁束を最大化する方法を決定するために、2 つのパッド間のエアギャップの関数として一次パッド インダクタンスを計算することです。
(a) (b) 
(c)
図 1. IPT 充電パッド: (a)実際のシステム [1、p. 76]、 (b)一次円形充電パッドの 3D モデル(c)フル IPT 円形充電システムの 3D モデル
円形パッドモデル
各円形パッド (図 1.b のモデルを参照) は 3 つのビルディング ブロックで構成されています。12 の等間隔に配置されたラジアル フェライト ストリップの上にリッツ ワイヤ コイルが取り付けられ、両方ともバッキング プレートに取り付けられています。別の素材の。表 1 は、これらの各ビルディング ブロックの設計に使用された材料をまとめたものです。
表 1.円形充電パッドの設計に使用される材料のリスト。
| 部品 | 材料 |
| バッキングプレート | アルミニウム |
| リッツ線コイル | 銅 |
| フェライトストリップ | 比透磁率2000のフェライト等方性材料 |
さらに、円形の充電パッドのリッツ線コイルのそれぞれは、12 ターンの巻線電流コイルでできています。送信コイルを流れる電流は 30 アンペア (RMS) ですが、受信コイルは開回路 (0 アンペア RMS) です。
IPT充電システム分析
パラメータ化の研究
EMWorks EMS パッケージを使用して、パラメトリック AC 磁気スタディを作成し、円形パッドの電磁的挙動を解析しました。 20 kHz のシミュレーション周波数を考慮しました。さらに、垂直エアギャップのオフセットを 90 mm から 250 mm に変更しました。一次側パッドのインダクタンスは、二次側パッドを開放して測定されます。
表 2.研究構成。
| スタディの種類 | パラメトリック AC 磁気 |
| 周波数 (kHz) | 20kHz |
| エアギャップ オフセット (mm) | 90～250mm |
解析結果
メッシング (図 2を参照) とパラメトリック AC 磁気スタディの実行後、図 3に示す結果が得られました。
図 2.メッシュ化された IPT 円形充電システム。
表 2に詳述されている調査構成を考慮すると、一次円形充電パッドのインダクタンスは、90 mm の垂直エアギャップ オフセットでの 148 mH から 250 mm のオフセットでの 132 mH まで変化します。一次側パッドのインダクタンスの変化は、[1, p. 77]。
図 3.参考文献 [1、p. 77]。
参考文献
[1] Chang-Yu (David) Huang, “Design of IPT EV Battery Charging Systems for Variable Coupling Applications,” PhD Thesis in Electrical and Computer Engineering, the University of Auckland, 2011.