无线供电 — CAE用语解说

通过电磁感应或磁场共振实现非接触能量传输的技术。CAE中采用电磁场分析计算一次线圈与二次线圈间的磁通耦合和功率传输效率。线圈的形状、配置、间隙以及磁芯磁性材料的优化是设计的核心。

电磁感应是指一次线圈的变化磁通直接与二次线圈相交，感应产生电动势，这是Qi和Wi充电板使用的方式。磁场共振是将两个线圈调谐到相同的共振频率，这样即使线圈间隙较大，也能在共振状态下高效传输功率。这种方式适合电动汽车垫圈充电（距离可达数厘米）。

非常重要。相互电感M可用公式M = Ψ12 / I1计算，其中I1是一次线圈的电流，Ψ12是二次线圈与之相交的磁通。传输效率可通过耦合系数k = M / sqrt(L1 * L2)评估，k值越大效率越高。FEM分析中通过改变线圈形状使k最大化是设计工作的核心。

有几个方面。一是线圈与周围金属结构的电磁干扰。在电动汽车充电中，给电线圈靠近汽车底部金属和电池包，需要进行涡流损耗和磁屏蔽优化设计。另一个是人体电磁暴露评估，需要通过仿真验证线圈周围的磁通密度符合IEC标准的安全基准。

常用ANSYS Maxwell、CST Studio、JMAG、COMSOL等工具。频率通常在10~150kHz范围内，可采用准静态电磁场分析（磁准静态近似）。经常进行传输效率随频率变化的参数化分析。