諧振感應耦合，或磁相位同步耦合（英語：Resonant inductive coupling）是當松散耦合的線圈之間的次級側發(fā)生諧振時耦合由松散狀況轉為強化狀態(tài)的現(xiàn)象。這是麻省理工學院類型磁耦合共振的重要組成部分。

中文名

諧振感應耦合

外文名

Resonant inductive coupling

學科門類

物理

分類

電氣工程

來源

尼古拉·特斯拉認為通過特斯拉線圈無線供電。但它沒有成功。

詳解

最基本的諧振感應耦合由初級側驅動線圈和次級側諧振電路組成。在這種情況下，由初級側觀察次級側的諧振狀態(tài)時，可發(fā)現(xiàn)為一對的兩個諧振頻率，其中的一個稱為反諧振頻率（并聯(lián)諧振頻率 1），另一個稱為諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率 1'）。次級線圈由短路電感和諧振電容組合為諧振電路。以次級側的諧振頻率(串聯(lián)諧振頻率)驅動初級側線圈時，初級側與次級側線圈的磁場達到相位同步。結果因互磁通增加，在次級線圈得以產生最高電壓，并且初級線圈的銅損降低，發(fā)熱減少，效率相對提高。諧振感應耦合廣泛應用于諧振變壓器，無線供電和JR磁浮的車上供電。

麻省理工學院類型的磁耦合諧振

麻省理工學院的磁耦合諧振電路如右圖所示：

諧振感應耦合

麻省理工學院在2006年通過磁耦合諧振(磁耦合共振)在2m的功率傳輸實驗中成功。麻省理工學院的磁諧振是其中將初級側諧振加到基本磁諧振以便增加功率傳輸強度的諧振。這相當于在高電壓下驅動初級線圈。因此，麻省理工學院型磁諧振的特征在于初級側上的諧振線圈和次級側上的諧振線圈是成對的。

利用諧振感應耦合的歷史

尼古拉·特斯拉認為通過特斯拉線圈無線供電。但它沒有成功。

1978年，美國發(fā)明家約翰·喬治·博格爾試圖提供電動汽車。

1989年，八電子提出了與WiTricity的磁耦合諧振原理完全相同的電路。

1993年，日本大福公司實現(xiàn)了世界上第一起非接觸式供電和輸送系統(tǒng)基于奧克蘭大學約翰·博伊斯理論的。

1994年，村田制造公司的開發(fā)商宣布“磁耦合諧振技術”。

2006年11月，麻省理工學院（MIT）的馬林·索爾賈希克成功了2米傳輸實驗。

2010年7月，國際標準“Qi”由無線電力聯(lián)盟（WPC）制定。制定了5W或更小的移動終端的標準。

機制細節(jié)

概述

該過程發(fā)生在諧振變壓器中，該諧振變壓器是由纏繞在相同鐵芯上的高Q線圈組成的電氣部件，電容器連接在線圈兩端以形成耦合LC電路。

最基本的諧振電感耦合由初級側的一個驅動線圈和次級側的一個諧振電路組成。在這種情況下，當從初級側觀察次級側的諧振狀態(tài)時，觀察到兩對共振。其中之一就是所謂的反諧振頻率（并聯(lián)諧振頻率1），以及另一種是所謂的諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率1' ）。所述的短路電感和次級線圈的諧振電容器被組合成的諧振電路。當初級線圈以次級側的諧振頻率（串聯(lián)諧振頻率）驅動時，初級線圈和次級線圈的磁場的相位被同步。其結果，在二次線圈中產生由于互感磁通的增加，并且所述初級線圈的銅損降低的最大電壓，發(fā)熱減少，效率相對提高。所述的諧振感應耦合是近場電能的無線傳輸磁耦合的線圈之間，這是一個的一部分諧振電路調諧到諧振以相同的頻率作為驅動頻率。

共振態(tài)的耦合系數(shù)

在變壓器中，只有部分通過初級線圈的電流產生的磁通耦合到次級線圈，反之亦然。耦合的部分稱為相互通量，不相耦合的部分稱為漏磁通。當系統(tǒng)不處于共振狀態(tài)，這將導致出現(xiàn)在次級小于由線圈的匝數(shù)比預測開路電壓。耦合程度由稱為耦合系數(shù)的參數(shù)捕獲。耦合系數(shù)k被定義為變壓器開路電壓比與從一個線圈耦合到另一個線圈的所有磁通量所得到的比率之比。k的值介于0和±1之間。每個線圈電感可以概念上以比例k和（1-k）分成兩部分。這些分別是產生相互磁通的電感和產生漏磁通的電感。

耦合系數(shù)是系統(tǒng)幾何結構的函數(shù)。它由兩個線圈之間的位置關系固定。在系統(tǒng)處于共振狀態(tài)和不處于共振狀態(tài)時，或者即使系統(tǒng)處于共振狀態(tài)并且產生大于匝數(shù)比的次級電壓時，耦合系數(shù)也不會改變。

據(jù)說諧振系統(tǒng)是緊耦合的，松耦合的，臨界耦合的或過耦合的。如傳統(tǒng)鐵芯變壓器一樣，緊耦合是耦合系數(shù)大約為1時。過耦合是次級線圈如此接近并且互通量的形成受到反共振的影響而受到阻礙，并且當通帶中的轉移是最佳時臨界耦合是。松散耦合是指線圈彼此遠離時，大部分通量都會漏過輔助線圈。在特斯拉線圈中使用0.2左右，并且在更遠的距離上，例如感應無線電力傳輸，它可能低于0.01。