任意兩非共軸平行圓線圈間互感系數的分析

吳振飛，宋開宏，吳先球

(安徽大學 電子信息工程學院，安徽 合肥 230601)

任意兩非共軸平行圓線圈間互感系數的分析

吳振飛，宋開宏，吳先球

(安徽大學 電子信息工程學院，安徽 合肥 230601)

基于圓環線圈的電磁感應傳感器是常用的一種傳感器，其是通過互感的變化實現測量的一種裝置。文中針對非共軸圓環線圈系統，運用紐曼積分公式和Grover公式，分析了任意兩非共軸圓形平行線圈間的互感隨兩線圈平面間的距離、兩線圈半徑及兩線圈軸間距離的變化規律，并由磁感線方程繪制出了其磁感線的分布圖，從而在物理上直觀驗證了互感系數的大小。仿真結果驗證了公式的正確性，并為電磁感應傳感器的設計和優化提供了依據。

互感系數；非共軸圓形線圈； Grover公式；紐曼積分公式；磁感線

基于圓形線圈的電磁感應傳感器是常用的一種傳感器[1]，這種電磁感應傳感器在各種電磁感應系統領域中有著廣泛的應用，如金屬探測儀[2]、生物醫學植入傳感器[3]、感應耦合非接觸能量傳輸系統[4-5]以及射頻識別[6]等領域。這種電磁感應傳感器是通過互感的變化實現測量的一種裝置，通常由兩組線圈組成，分別稱為主線圈和子線圈，兩個線圈之間的互感將確定子線圈的感應電流和感應電動勢，互感系數不僅與線圈的幾何形狀、尺寸、匝數及周圍媒質有關，且與線圈的相對位置有關[7]。人們對于共軸圓線圈的互感系數的分析與計算[8]以及磁感應強度[9]的分布已作了大量的研究，其精確性能夠滿足實際工程設計要求。……