Nghiên cứu ảnh hưởng của ferrite lên hệ số ghép trong hệ thống nạp điện không dây cho ô tô điện

Bài viết Nghiên cứu ảnh hưởng của ferrite lên hệ số ghép trong hệ thống nạp điện không dây cho ô tô điện phân tích ảnh hưởng của ferrite tới hệ thống, từ đó có thể nâng cao hệ số ghép k thông qua việc lựa chọn các cấu trúc ferrite. Những kết quả này có được qua quá trình mô phỏng và tính toán trên phần mềm Ansys Maxwell.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA FERRITE LÊN HỆ SỐ GHÉP TRONG HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN KHÔNG DÂYCHO Ô TÔ ĐIỆN Nguyễn Phú Sơn Khoa Năng Lượng – Trường Đại học Thủy lợi, email: sonnp@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG r02 = 12,5 cm, khoảng cách g = 150 mm cuộn thứ cấp sơ cấp Theo [1], Cho đến phương pháp sạc ắc quy có dây cho ô tô điện sử dụng rộng vòng dây đồng riêng rẽ cuộn sơ cấp thứ cấp thay đồng đồng rãi Nhược điểm phương pháp nằm yếu tố an tồn dây dẫn hỏng (Hình 1) hệ số ghép k thay đổi khơng sạc thời tiết mưa gió gây nguy đáng kể, trường hợp k = 13,1% hiểm tới tính mạng, sạc cảm ứng Phương pháp thay giúp thời gian mô ngắn đáng kể giải pháp thay Trong đề tài tác giả nghiên cứu, phân tích ảnh hưởng ferrite tới hệ thống, từ nâng cao hệ số ghép k thông qua việc lựa chọn cấu trúc ferrite Những kết có qua q trình mơ tính tốn phần mềm Ansys Maxwell PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thay đổi kích thước lớp ferrite để tối ưu hóa hệ số ghép cặp cuộn dây sơ cấp thứ cấp hình dạng trịn, phẳng Đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng độ từ thẩm tương đối lên hệ số ghép Từ mơ hình hóa cấu trúc ferrite hai phía sơ cấp thứ cấp Hệ số ghép k cho biết lượng từ thông tạo cuộn sơ cấp tới cuộn thứ cấp miêu tả qua cơng thức: Hình Cấu trúc vịng sơ cấp thứ cấp Trong cách tiếp cận đầu tiên, tác giả đưa đĩa ferrite đồng xuống phía cuộn sơ cấp thay đổi bán kính ngồi , bán kính ri , độ dầy d1 đĩa ferrite khoảng cách x1 đĩa ferrite cuộn sơ cấp Đồng thời độ từ thẩm tương đối cho thay đổi từr = 1000 lên M (1) r = 2000 Tác giả thay đổi độ cao cạnh k L1 L2 viền w1 đĩa ferrite với mục đích đánh giá Với L1 L2 điện cảm cuộn sơ cấp mức độ ảnh hưởng độ cao w1 với hệ số ghép, từ tạo cấu trúc "nồi" Hình thứ cấp, M hỗ cảm Các thông số kỹ thuật ban đầu mà đề tài mô tả mặt cắt 2D cấu trúc nồi ferrite phía tập trung nghiên cứu cuộn sơ cấp sơ cấp Sau trình mơ lựa sau: Bán kính ri1 = cm, bán kính chọn thơng số phù hợp cho đĩa r01 = 29 cm Đối với cuộn thứ cấp, bán ferrrite phía sơ cấp độ từ thẩm kính ri2 = cm, bán kính ngồi tương đối vật liệu từ 515 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 cáchx1 đĩa ferrite cuộn thứ cấp độ cao cạnh viền w2 đĩa ferrite thay đổi nhằm tìm cấu trúc hợp lý cho hệ số ghép k tối ưu Hình mơ tả kết ảnh hưởng độ từ thẩm tương đối r hệ số ghép k Giá trị độ từ thẩm tương đối lựa chọn r = 500 Hình Cấu trúc nồi ferrite phía sơ cấp Hình mơ tả kết ảnh hưởng độ từ thẩm tương đối r hệ số ghép k Hình Mối quan hệ r k Bảng mô tả kết thu sau q trình mơ cách tiếp cận thứ hai Bảng 2: Thông số đĩa ferrite thứ cấp ra,sek , 10 cm Hình Mối quan hệ r k ri,sek , cm d2 cm w2 cm x2 0,1 cm Từ kết trên, giá trị độ từ thẩm tương đối lựa chọn r = 1500 Bằng việc đặt đĩa ferrite với thông số Bảng mô tả kết thu sau Bảng lên cuộn thứ cấp, hệ số trình mơ cách tiếp cận ghép k đạt giá trị 14,6%, tăng 11,5% so với không sử dụng ferrite Hình mơ tả mặt cắt 2D cấu trúc ferrite phía thứ cấp Bảng 1: Thơng số đĩa ferrite sơ cấp 33 cm ri cm d1 0,5 cm w1 cm x1 0,1 cm Bằng việc thêm đĩa ferrite với thông số Bảng 1, hệ số ghép k đạt giá trị 16,5%, tăng 25,9% so với không sử dụng ferrite Kết cho thấy cấu trúc nồi không ảnh hưởng đến việc cải thiện hệ số ghép k Trong cách tiếp cận thứ hai, tác giả đưa đĩa ferrite lên phía cuộn thứ cấp, lúc phía sơ cấp khơng có đĩa ferrite Tương tự cách tiếp cận đầu tiên, thơng số đĩa ferrite phía thứ cấp bán kính ngồi ra,sek, bán kính ri,sek, độ dầy d2 , khoảng 516 Hình Cấu trúc f errite phía thứ cấp Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 Cách tiếp cận thứ ba đưa đĩa ferrite vào hai phía sơ cấp thứ cấp Thay đổi đồng thời thông số đĩa ferrite sơ cấp thứ cấp, từ phân tích thấy ảnh hưởng cấu trúc ferrite độ từ thẩm lên hệ số ghép k KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Qua ba cách tiếp cận, cấu trúc đĩa ferrite phía sơ cấp thứ cấp mô tả qua Bảng 3: Bảng Kết sau mơ Hình Mẫu tối ưu KẾT LUẬN Đề tài xác định thông số đĩa ferrite cho hệ thống truyền lượng dạng cảm ứng, quan hệ hệ số ghép k với hệ số từ thẩm tương đối, đảm bảo tối ưu hóa hiệu suất truyền lượng khơng dây, kết mơ tính tốn đạt kết tốt Kết đề tài làm tiền đề cho bước nhằm tối ưu cấu trúc hình học vật liệu từ mềm nghiên cứu Với trợ giúp ferrite, hệ số ghép đạt loại vật liệu từ đảm bảo hiệu suất truyền giá trị k = 0,186, tăng lên 42% so với lượng không sử dụng ferrite TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình mơ tả mẫu tối ưu sau ba cách [1] NGUYEN, PHU SON 06/2014 Analyse tiếp cận: Bán kính ngồi phía sơ cấp Bán kính phía sơ cấp Độ dầy đĩa phía sơ cấp Bán kính ngồi phía thứ cấp Bán kính phía thứ cấp Độ dầy đĩa phía thứ cấp Hệ số ghép k 33 cm cm 0,5 cm 10 cm cm cm 0,186 und Optimierung des Spulendesigns für dein Einsatz in induktiven Energieübertragungssystemen, Karlsruhe 517 ... thêm đĩa ferrite với thông số Bảng 1, hệ số ghép k đạt giá trị 16,5%, tăng 25,9% so với không sử dụng ferrite Kết cho thấy cấu trúc nồi không ảnh hưởng đến việc cải thiện hệ số ghép k Trong cách... đưa đĩa ferrite vào hai phía sơ cấp thứ cấp Thay đổi đồng thời thông số đĩa ferrite sơ cấp thứ cấp, từ phân tích thấy ảnh hưởng cấu trúc ferrite độ từ thẩm lên hệ số ghép k KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Qua... đĩa ferrite phía sơ cấp thứ cấp mô tả qua Bảng 3: Bảng Kết sau mơ Hình Mẫu tối ưu KẾT LUẬN Đề tài xác định thông số đĩa ferrite cho hệ thống truyền lượng dạng cảm ứng, quan hệ hệ số ghép k với hệ