燃氣灶具點火控制器無線供電系統(tǒng)的電磁耦合機構(gòu)研究與設(shè)計.pdf

1、智能家居熱潮興起，整潔、便利、安全的家居體驗越來越受到人們的重視。在這樣的背景下，廚房中使用頻率最多的燃氣灶具受到了關(guān)注。由于目前燃氣灶具的正常點火需要使用干電池或外接電源適配器供電，而這些供電裝置通常安裝在灶具的下方。在灶臺這種產(chǎn)生高溫火焰、容易發(fā)生進水的環(huán)境下，容易造成線路老化、漏電、短路等安全問題，影響燃氣灶具使用的舒適度和安全性。因此，采用無線電能傳輸（WPT）技術(shù)實現(xiàn)燃氣灶具點火控制器供電的方式應運而生。WPT技術(shù)以非接觸的形

2、式實現(xiàn)電能的無線傳輸，擺脫了電能只能通過導線傳輸?shù)膫鹘y(tǒng)電能傳輸方式，具有靈活、安全、可靠性高等特點，在一些特殊場合如水下、煤礦、植入式醫(yī)療電子設(shè)備等安全性要求較高的應用場合尤其適用，具有廣闊的應用前景。論文針對橫向課題的具體需求，圍繞燃氣灶具點火控制器的無線電能傳輸展開研究。
　　電磁耦合機構(gòu)是WPT系統(tǒng)中的重要組成部分之一，其性能的優(yōu)劣極大地影響著系統(tǒng)的傳輸功率和效率。針對燃氣灶具點火控制器無線供電系統(tǒng)的要求，本文對該系統(tǒng)的電磁

3、耦合機構(gòu)的設(shè)計展開研究。首先介紹了無線供電系統(tǒng)的電磁耦合機構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后根據(jù)項目要求確定了燃氣灶具點火控制器的無線供電方案，即通過感應耦合電能傳輸（ICPT）技術(shù)將抽油煙機上的電能傳輸給下方的點火控制器，并對該技術(shù)的基本原理和構(gòu)成做了簡要介紹。隨后對系統(tǒng)的電磁耦合機構(gòu)互感等效模型、能效特性等進行了理論分析，確定了電磁耦合機構(gòu)設(shè)計的重點。
　　基于有限元仿真軟件COMSOL，對影響電磁耦合機構(gòu)性能的因素進行建模仿真分析。根

4、據(jù)項目實際應用情景，分別針對適用于系統(tǒng)的耦合線圈的繞線形式、線圈結(jié)構(gòu)和磁芯結(jié)構(gòu)等建立了仿真模型，并從互感、磁場分布情況進行對比分析，為電磁耦合機構(gòu)的設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。
　　結(jié)合項目需求分析，給出了耦合機構(gòu)的一般設(shè)計流程。根據(jù)仿真得到的規(guī)律，從電磁耦合機構(gòu)的線圈結(jié)構(gòu)設(shè)計、參數(shù)設(shè)計兩方面展開設(shè)計，設(shè)計了一種適用于燃氣灶具點火控制器無線供電系統(tǒng)的電磁耦合機構(gòu)。然后通過系統(tǒng)仿真驗證了所設(shè)計的電磁耦合機構(gòu)的合理性。最后搭建了實驗驗證裝