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申请/专利权人：南京航空航天大学

摘要：本发明公开了两任意位姿N边形线圈间的互感计算方法，涉及电磁线圈系统领域，本发明包括：根据线圈的物理参数构建目标函数；通过给出的一个端点的参数利用空间姿态函数关系求解其余端点，并根据比奥萨法尔定律计算直导线形成的磁感应强度作为目标函数；再根据多边形确定积分区域；最终利用重积分来确定互感性能参数。本发明通过利用比奥萨法尔定律来给出磁感应强度的目标函数，直接提高了对直导线磁感应强度计算准确度，进一步提高了对最后互感参数的可信度。因此可应用于测量各种无线传能系统的性能参数，室内定位系统的中线圈系统的性能指标，以及各种电磁元器件中，且能提高互感参数的计算精度。

主权项：1.两任意位姿N边形线圈间的互感计算方法，其特征在于，包括：S1、采集源极线圈和次级线圈的各端点空间坐标；S2、利用所述源极线圈端点的空间坐标，构建源极线圈磁感应强度目标函数；步骤具体包括：S201、根据所述端点的空间位置，计算各个边的磁感应强度的目标函数；所述目标函数的计算方法采用比奥萨法尔定律，其利用直导线两端点的空间坐标，代入含方位角的推演出的比奥萨法尔公式中，如式3、4所示； 记通电直导线的电流为I，通电直导线产生的磁感应强度为Bmag，将一条边上相邻的两个点标记为A、D；将空间中任意一点标记为P；γ1为边DA与AP的夹角，γ3为边DA和DP的夹角，记点P到直线AB间的距离a；μ0为真空磁导率；S202、将各个边的磁感应强度的目标函数向可行域投影，投影角由所述线圈的空间姿态确定，投影得到整个多边形线圈的有效磁感应强度函数；记有效磁感应强度函数为Bz，其中θ为磁感应强度与次级线圈间的夹角，可以由已知顶点坐标的三角形ABC求出；Bz＝Bmag×sinθ5S3、根据所述次级线圈各个端点的空间坐标来划分目标函数的可行域；可行域的划分规则为：以源极线圈或次级线圈所在平面作为三维坐标系中的XOY面，可行域的边界与x、y、z轴平行；划分标准包括两种情况：其一，针对偶多边形线圈的可行域划分，由于其具有更好的对称性，可行域可划分为多个等腰梯形，各个积分区域的表达式如公式6所示： N1、N2…Nk依次为多边形各个端点，为第一个端点、第i个端点横坐标，为端点为N2k和N1的直线解析式，则为端点为Nk和Nk-1的直线解析式，即积分上下限为二重积分时的上下限；Φi为第i个区域磁通量；B1z、B2z、Bzn为源级线圈第1、2、n条边的轴方向的磁感应强度；其二、针对奇多边形线圈的可行域划分，则需要划分更多的梯形区域；具体的积分区别表达式如公式7所示： N1、N2…Nk依次为多边形各个端点，分别为第一个端点、第i个端点横坐标，为端点是N2k和N1的直线解析式，则为端点是Nk和Nk-1的直线解析式，即积分上下限为二重积分时的上下限；Φi为第i个区域磁通量；B1z、B2z、Bzn为源级线圈第1、2、n条边的Z轴方向的磁感应强度，即有效磁感应强度；S4、利用重积分算法解算所述磁感应强度目标函数，得到并输出互感参数；利用步骤S2求得的目标函数和步骤S3中对可行域的简洁划分，最终求和直接得到互感参数输出，如公式8所示： M为互感系数，I为电流强度，S为积分区域，即次级多边形线圈。

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