无线电力传输的直观创新，第 5 部分

为了测试直觉的全部力量，我们现在尝试将其中一些概念应用到 WPT 系统的接收端。我们也可以在那一端完成一些事情吗?

射频系统的从业人员直观地知道，“发射器”和“接收器”之间总是存在等价的。一般来说，好的发射器也是好的接收器。传输和接收的规律之间存在一种自然的不言而喻的二元性。因此，我们可以在 WPT 的背景下提出另一个有价值的问题：上面提到的发射器的相反极性成对线圈技术对接收器也有用吗?确实是的，但是以附在接收器上的巧妙对准指南的形式。

到底什么是对齐指南?有多种方法可用于检测无线电力传输系统中的接收器线圈是否正确位于发射器线圈表面的中心。这有助于实现适当的耦合和最大功率传输。传统的对齐方法或辅助设备包括磁铁、霍尔效应传感器和其他感应辅助设备，例如放置在接收器中的低功率检测线圈。其中，那些使用线圈的方法显然是最便宜的，并且通常设计为不会在其内部消耗任何显着的功率。这些通常通过简单地检测它们自身的某个感应电压来发挥作用。检测或感测的电压被施加到高阻抗节点，例如运算放大器的输入等。所以，由于任何感应电压，这些感应线圈中几乎没有任何明显的电流。因此，这些方法也被认为具有成本效益和效率。然而，使用线圈的现有方法在功效上有所不同，并且可能有几个缺点，例如：

a) 感应电压通常最多为几毫伏或几微伏。这会导致大量噪声干扰和普遍缺乏灵敏度。

b) 通常没有办法，而不是每个轴(在 x 或 y 轴上)仅使用一个线圈来检测接收器从中心的不希望的位移是否是在哪个特定方向上 远离发射线圈的中心。换句话说，虽然可能有一个距离中心有一定“距离”的指示，但为了快速轻松地纠正它，用户还需要接收视觉指示，例如，他或她是否需要将中心移开。以右或左方向(或顶部或底部)为中心的接收器。换言之，用户不知道报告的“偏心”是在+x方向还是在-x方向(在x轴对准传感器的情况下)。因此，使用这种有限的系统，用户手动将接收器集中在发射器上可能需要大量的试验和错误。

c) 更复杂的系统也需要更多的线圈以及更多的终端和检测器，从而增加了复杂性和成本。

但是我们现在采用相反极性的成对线圈概念并将其用于检测对齐。请注意，两个线圈之间的距离始终是固定的，并且整个对准线圈装置通常牢固地连接到接收器线圈，并且物理地落在发射器和接收器线圈之间。

果然，我们的概念运行良好，正如直觉预期的那样。例如，在给定时刻，假设发射器产生了几条向上的磁通线。假设首先对准线圈正确居中，这对线圈中的两个线圈接收完全相同的磁通线部分。根据法拉第定律，由于完全对称，因此两个线圈也产生完全相同的感应电压。我们问：每个线圈的感应电压在哪个方向?感应电压的方向必须是，如果 它产生任何电流，由此产生的磁通量往往会与原因相反。

换句话说，两个线圈都会趋向产生相反的通量，即向下的方向。因此，每个线圈中的感应电流(真实的或想象的)在大小上必须相同，并且两者都必须是顺时针方向，如图所示。现在，如果我们追踪每个线圈的感应电流进入相对线圈的路径，我们将看到任何线圈中的感应电流在另一个线圈中反转极性，从而抵消该线圈中的感应电流。换句话说，两个线圈中的感应电压完全相等且相反，端子上根本没有电压。这就是连接这些对准线圈的接收器线圈与下面的发射器线圈完美对准的情况。所以用户知道接收器在发射器表面的死点，如图所示。

现在，如果我们将双线圈排列向右(+x 方向)移动，左侧的线圈将更靠近中心，它将从发射器中获得更高的磁通密度。右侧的线圈将看到其磁通密度下降。因此，后一个线圈的感应电压贡献将被左侧线圈产生的感应电压“压倒”。结果，现在将在成对线圈的端子上产生净感应电压。

类似地，如果我们将双线圈对向相反方向移动，即-x 方向，则端子两端的电压将再次远离中心增加，但与我们向+x 方向移动时的情况相反。 . 检测器单元可以检测到所有这些变化，并向用户呈现视觉、听觉或触觉反馈，以帮助他或她将接收器定位在靠近中心的位置。

我们可以创建另一个极性相反的双线圈阵列来检测沿 y 轴的运动。然后我们可以检测沿平面的任意运动。此外，每个 x 和 y 对齐线圈对的两个端子之一可以称为“接地”，因此整个 xy 线圈布置，总共包括四个线圈，其中两个线圈在 x 方向耦合，两个线圈在y 方向，可以仅通过三个引脚连接到组合电压/电流检测器模块，其中一个引脚被共享(接地层)。实际上，只有两个引脚。

实际上，由于探测器呈现高阻抗，校准线圈在任何时候都不会通过任何显着的电流，因此它们对于发射器和接收器线圈之间的主要功率流过程几乎是透明的。它们没有任何明显的副作用，特别是如果做得很薄。