根据发射线圈和接收线圈之间的距离,发射线圈产生的磁通量只有一小部分会穿透接收线圈并有助于电力传输。到达接收器的磁通量越多,线圈耦合效果越好。耦合的紧密程度用“k值”表示,即“耦合系数”。
耦合系数“k值”介于0到1之间,1代表完全耦合,即Tx产生的磁通量全部穿过Rx。0则相反,代表系统中的Tx与Rx线圈之前没有耦合发生。
耦合系数由电感器(Tx与Rx线圈)之间的距离及其相对尺寸决定,还受线圈形状和它们之间夹角的影响。如下图所示,用直径为30mm的平板线圈之间的耦合系数进行说明,显示了两个平行线圈线圈在不同轴向距离以及不同水平偏移下的耦合系数。当线圈之间轴向对齐时,线圈之间的距离增加会导致k值下降;在一定距离范围内,当线圈之间的距离固定时,线圈之间水平位移增加也会导致k值下降。从图中也可以看出,0.3至0.6为示例中两个线圈之间较为典型的k值。
请注意,k值为负数时代表Rx主要从反面接收磁通量。
耦合系数”k值“的计算公式为:
此公式源于耦合电感器的一般方程:
方程中的U1和U2分别代表线圈电压,I1和I2分别代表线圈电流,L1和L2分别代表线圈自感,L12是耦合电感(互感),ω = 2πf是角频率。
则耦合系数可以通过既有系统的开环电压来测算,如下式:
By Eberhard Waffenschmidt, Philips Research. From WPC.