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随着现代电工技术的发展,非接触电能传输技术在石油钻探、矿山作业、家用电器、人造器官以及电动汽车等供电领域应用趋势日趋明显。在具体非接触电能传输装置设计中,铁芯结构、气隙距离、供电频率、传输效率以及功率等级等因素相互制约、相互影响,使得非接触电能传输装置的设计必须“因地制宜”进行考虑,本文在研究和分析非接触电能传输技术应用现状和技术发展趋势的基础上,针对上述制约非接触电能传输技术应用的关键技术问题展开研究。首先,结合耦合模理论分析了谐振式非接触电能传输技术的基本原理,提出一种基于自控式高频谐振逆变电路的小功率谐振式非接触电能传输装置的设计方法,并对制作完成的小功率谐振式非接触电能传输装置进行空载和有载测试,分析发射线圈和接收线圈间距离和对齐角度对输出电压和传输效率的影响。其次,从电路结构、工作原理以及模型参数等方面,讨论分析感应式非接触电能传输系统中松耦合变压器、电容补偿电路、整流滤波电路、高频逆变电路以及RCC稳压电路等各组成单元,给出一种小功率感应式非接触电能传输装置设计,并对该装置进行测试,分析气隙和频率变化对装置输出电压以及传输效率的影响。再次,针对感应式非接触电能传输中关键部件“松祸合变压器”进行有限元仿真分析,比较不同铁芯结构对松耦合变压器励磁效果的影响；提出导向钻井工具非接触供电单元中筒形松耦合变压器及其改进型结构设计,并对二者励磁效果进行仿真分析和比较；结合松耦合变压器的电路和磁路模型,对改进筒形松耦合变压器输出电压和工作效率与供电频率关系进行分析,确定最佳供电频率。最后,为进一步提高松耦合变压器耦合系数,减小漏磁,提出多发射线圈组合励磁思路,设计线盘型组合蜂巢式松耦合变压器励磁结构,给出基于诺依曼公式的线盘绕组互感的数值解法,并对组合励磁结构的励磁效果进行有限元分析,具体分析线盘线圈匝数、铁芯结构、线盘层数以及非均匀励磁等参数对磁通密度平面和空间分布的影响；在此基础上,提出两种改进型组合蜂巢式松耦合变压器励磁结构,并针对“圆筒型”和“迭片型”组合励磁结构中线圈间距、线圈宽度、中心线圈尺寸以及周围辅助线圈位置等参数对励磁效果的影响进行仿真分析。本文从谐振式和感应式两个非接触电能传输技术领域入手,探讨制约非接触电能传输技术应用的关键技术问题。针对不同非接触电能传输系统设计要求,分别从电路构成、铁芯结构、气隙距离、供电频率以及线圈参数等方面探讨非接触电能传输装置的设计方法。利用有限元分析方法着重分析影响松耦合变压器耦合系数的关键要素,并设计三种多发射线圈的组合蜂巢式松耦合变压器励磁结构,仿真分析线盘型、圆筒型以及迭片型组合励磁结构参数对励磁效果的影响。本文的理论和实践研究成果,对非接触电能传输装置的设计以及松耦合变压器组合励磁结构的研究具有重要的借鉴和指导意义。