随着磁耦合谐振式无线电能传输技术的不断突破,无线充电系统各部分的优化设计方案也在不断地跟进。而谐振线圈结构作为无线充电系统的关键组成部分,其合理的设计对提高系统传输性能有着重大的意义。尤其在类似电动汽车等大功率磁谐振式无线电能传输系统中往往因其固有的特性,使谐振线圈必须具有较大的传输距离,这会导致线圈耦合系数较小,漏感较大。较小的耦合系数势必会限制传输效率,产生较大的磁场泄露,对周围空间环境造成一定的电磁干扰。因此,对谐振线圈进行优化设计就显得极为重要。首先,针对电动汽车无线充电系统谐振线圈耦合系数较小、磁场泄露较大的特点,综合考虑磁耦合结构中的谐振线圈和磁芯结构两个方面,基于电路理论建模与磁场建模,通过公式的推导与分析,提出了一套完整的谐振线圈优化设计方案。其次,根据所提的谐振线圈优化设计方案,基于有限元软件对谐振线圈进行参数设计与效率优化,最终得到了一组最优线圈参数,该组参数可使系统获得较高的传输效率。然后,基于有限元软件,在磁滞损耗尽量小、传输效率尽量高以及磁芯重量低的约束条件下,提出了三段非均匀式磁芯结构优化方案。优化所得磁芯结构不仅能降低磁芯损耗,而且能在满足系统对磁芯重量的约束条件的基础上增加系统对水平偏移的容忍性,达到充分利用磁芯的目的。最后,建立了1kW、20kHz级大功率磁谐振式无线电能传输系统仿真模型,对所设计的谐振线圈进行仿真实验研究。仿真实验结果表明:系统传输效率高达97.4%,满足设计要求。