CN109255174B - 磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，考虑磁耦合谐振式无线能量传输系统工作频率较高，谐振线圈中通过高频电流会受趋肤效应与邻近效应的影响，对此进行理论分析并通过Maxwell软件建立线圈2D和3D模型，对模型进行求解仿真，并输出仿真结果以供分析。通过对线圈进行模型建立和仿真分析，根据所得结果可以合理优化的选择线圈的结构和管壁厚度，有效的减小线圈损耗，指导实际装置的设计。本发明通过Matlab软件强大的建模仿真功能，结合Maxwell对磁耦合谐振无线能量传输模型进行仿真，最后通过仿真结果为线圈的结构设计和参数的选择提供参考依据，增强了无线能量传输技术的发射、接收线圈分析和设计的合理性和实用性。

Description

磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，具体涉及一种磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法。

背景技术

磁耦合谐振式无线能量传输利用发射线圈产生的交变磁场将电能耦合到接收线圈，实现对负载的无线电能传输。发射/接收线圈作为磁耦合谐振式无线能量传输的核心部件，决定了无线能量传输系统的效率、功率及传输距离等关键性能。对于通以交变电流的线圈来说，由于存在趋肤效应，线圈内部的电流沿线圈截面上的分布是不均匀的，将集中在线圈表面流过，相同线圈的有效电阻就会大于直流电阻。当线圈的线圈处于交变电磁场中时，趋肤效应会导致交流电阻随着频率增加而增加，导致线圈传输电流效率减低，耗费金属资源。同时，当相互靠近的线圈通过交变电流时，各线圈中的电流分布与线圈单独存在时不同，会受邻近线圈的影响，这就是邻近效应。而且频率越高，线圈靠的越近，邻近效应越显著。然而，在磁耦合谐振式无线能量传输系统当中，发射/接收线圈通常采用多匝线圈，为了节约空间，匝间距离又十分紧密，且工作频率在几MHz到几十MHz之间。由于谐振线圈中通过高频电流会受趋肤效应及邻近效应影响，系统工作频率越高，会使通电线圈的有效截面积减小，从而增大等效电阻，因此在设计时对磁耦合谐振式无线能量传输线圈进行仿真，能够增强无线能量传输技术的发射/接收线圈分析和设计的合理性和实用性，进而降低磁耦合谐振式无线能量传输系统的失败率和成本。

发明内容

本发明考虑到磁耦合谐振式无线能量传输系统工作频率较高，会受趋肤效应与邻近效应的影响，而使得线圈内部的电流的分布不均匀的问题，提供一种磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，具体包括步骤如下：

步骤1、基于电路模型理论，构建基于串串型拓扑的磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型；

步骤2、通过对磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型进行分析，并结合Matlab软件仿真，确定磁耦合谐振式无线能量传输系统中的线圈参数；

步骤3、根据步骤1磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型得到线圈的理论系统参数，并结合步骤2从Matlab软件仿真得到的线圈参数，在Maxwell软件中建立磁耦合谐振式无线能量传输系统的线圈的2D和3D模型；

步骤4、基于趋肤效应与邻近效应，在Maxwell软件中对步骤3所建立磁耦合谐振式无线能量传输系统的线圈2D和3D模型进行仿真求解，并输出仿真结果，即线圈参数、电磁场分布图以及线圈内部电流分布图；

步骤5、根据步骤4所得到的仿真结果选择相应厚度的铜管来绕制线圈，从而完成磁耦合谐振式无线能量传输线圈的仿真设计。

上述步骤2的具体步骤如下：

步骤2.1、利用磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型的分析所求出的发射和接收线圈的电流，查找工具手册，确定线圈线径；

步骤2.2、通过Matlab软件调用脚本程序设计磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型程序，对线圈匝数和线圈平均半径进行采样，并根据传输距离、功率的不同要求，采用不同尺寸的线圈；

步骤2.3、根据Matlab软件输出的结果，确定负荷要求的线圈实际装置参数，即线圈匝数和线圈平均半径；

步骤2.4、确定的线圈匝间距的所需满足的2个约束条件，即：

式中，S为线圈匝间距，S_1max为受平面螺旋线圈结构尺寸限制所允许的最大线圈匝间距，S_2max为受外界空间尺寸限制所允许的最大线圈匝间距，D_lim为工作空间尺寸，w为导线线径，N为线圈的匝数，r_avg是线圈的平均半径；

步骤2.5、基于步骤2.4的线圈匝间距的约束条件，对线圈匝间距的最大取值进行计算，若计算出来的S_1max和S_2max其中有任何一个值小于0，则舍去对应的线圈参数，由此可得到线圈匝间距。

上述步骤2.2中，线圈的主要性能参数的计算公式如下：

式中，R为线圈的等效电阻，R₀为等效欧姆电阻，R_a为等效辐射电阻，L是平面螺旋线圈的电感，ω为系统给定的角频率，μ₀为真空中的磁导率，σ为导线的电导率，N为线圈的匝数，r_avg是线圈的平均半径，a是导线的半径，λ为电磁波波长，β是线圈的填充率。

上述步骤2.4中，平面螺旋线圈的基本参数之间的关系公式如下：

式中，D_max为线圈的最大外径，β为线圈的填充率，D_avg为线圈的平均半径，D_min为线圈的最小内径，N为线圈匝数，S为线圈匝间距，w为导线线径。

上述步骤4的具体步骤如下：

步骤4.1、在Maxwell软件中设定线圈的2D模型和3D模型的变量；

步骤4.2、在Maxwell软件中建立线圈的2D模型和3D模型，其中2D模型为3D模型的横截面；

步骤4.3、在Maxwell软件中设定线圈求解域；

步骤4.4、在Maxwell软件中，将2D模型仿真的求解器类型选择为Eddy Current求解器，线圈的边界条件设置为Ballon Boundary气球边界，并设定求解器参数；并将3D模型仿真的求解类型选择为Transient瞬态求解器，可不设置线圈的边界条件，并设定求解器参数；

步骤4.5、在Maxwell软件中，对2D模型和3D模型进行基于趋肤效应与邻近效应的网格划分设置；

步骤4.6、运行Maxwell软件，对2D和3D模型进行仿真，得到仿真结果。

上述步骤4.1中，所设定的2D模型和3D模型变量包括线线圈材料、真空磁导率、材料的电导率、系统工作频率、高频电源电压、传输距离、线圈的线径、线圈匝间距、线圈匝数、线圈平均半径、线圈填充率和两线圈之间的距离。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

1、在磁耦合谐振式无线能量传输系统中，系统的工作频率及线圈的高频损耗对可传输功率有关键影响。由于系统主要利用近场进行能量传输，主要的传输损耗为欧姆损耗。欧姆损耗包括了由趋肤效应与邻近效应引起的高频交流损耗。为减小高频交流损耗，对导线结构重新设计。

2、为了减少磁耦合谐振式无线能量传输系统由于趋肤效应与邻近效应带来的损耗，就高频环境对实心铜导线绕制的谐振线圈进行了磁场与电流分布的仿真，从仿真结果可以看出，通以高频交流电流的实心铜导线内部磁场与电密分布不均，均集中在铜导线表面，证明谐振线圈内部的电流分布收到趋肤效应与邻近效应共同影响，且会随着线圈匝间距的变化线圈内部电流分布也会不同，这将会影响线圈内部交流电阻的大小，即线圈的交流内阻是随着线圈匝间距的不同受到趋肤效应与邻近效应共同影响。

3、基于趋肤效应与邻近效应的理论分析，结合有限元软件，研究了高频环境下两个效应对无线电能传输系统性能的影响。提出可用铜管来代替相同外径圆形实心导线，以提高材料的实际利率用效率。

4、本发明通过Matlab软件强大的建模仿真功能，结合Maxwell对磁耦合谐振无线能量传输模型进行仿真，最后通过仿真结果为线圈的结构设计和参数的选择提供参考依据，增强了无线能量传输技术的发射、接收线圈分析和设计的合理性和实用性。

附图说明

图1为磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法的流程图。

图2为磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型。

图3为本发明所建立的磁耦合谐振式无线能量传输线圈示意图。

图4为本发明所建立的磁耦合谐振式无线能量传输线圈模型图。

图5为本发明中求解无线能量传输模型的流程图。

图6为本发明中求解无线能量传输模型的趋肤效应仿真分析结果例图。

图7为本发明中求解无线能量传输模型的邻近效应仿真分析结果例图。

图8为本发明中求解无线能量传输模型的趋肤效应与邻近效应共同作用仿真分析结果例图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本方法磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真方法，针对磁耦合谐振式无线能量传输数学模型，基于Maxwell仿真软件的仿真，进一步考虑通以高频电流的线圈受趋肤效应及邻近效应影响。首先根据电路模型理论对无线充电系统进行理论分析，再根据对磁耦合谐振式无线能量传输数学模型的分析，确定线圈实际的装置参数和理论模型参数，然后对磁耦合谐振无线能量传输数学模型的分析，结合Matlab软件仿真，确定无线能量传输系统中的线圈的参数，最后考虑磁耦合谐振式无线能量传输系统工作频率较高，谐振线圈中通过高频电流会受趋肤效应与邻近效应的影响，对此进行理论分析并通过Maxwell软件对线圈无线充电模型进行求解仿真，并输出仿真结果，即仿真结果包括线圈参数、电磁场分布图以及线圈内部电流分布图。本发明通过Matlab软件强大的建模仿真功能，并结合Maxwell对磁耦合谐振无线能量传输模型进行仿真，为无线能量传输市场需求奠定基础。

一种磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，参见图1，其具体包括步骤如下：

步骤1：基于电路模型理论，本发明中的能量传输模型为基于串串型拓扑的磁耦合谐振式无线能量传输系统，据此建立系统的数学模型，如图2所示。发射部分包括一个铜线绕制的线圈与电容、电阻串联，以及为线圈提供电能的高频电源；接收部分位于发射部分的一定距离范围内，包括一个铜线绕制的线圈与电容串联，以及消耗线圈电磁能的负载；其中发射线圈和接收线圈均无线能量传输系统模型中的谐振线圈。

根据图2的磁耦合谐振式无线能量传输数学模型，根据基尔霍夫定理列出等效电路的KVL方程组：

其中，U用于产生高频功率源；若系统角频率为ω，则发射线圈自阻抗为

接收线圈自阻抗为

发射线圈等效为电感L₁和电阻R₁的串联，接收线圈等效为L₂和R₂的串联，C₁、C₂分别为发射线圈和接收线圈的谐振电容。

该数学模型可以得到发射和接收线圈中的电流，据此可得到系统的输入、输出功率与传送效率的公式。

步骤2：通过对磁耦合谐振无线能量传输数学模型的分析，结合Matlab软件仿真，确定无线能量传输系统中的线圈的参数。

步骤2.1、根据求出的发射和接收线圈的电流，查找《常用电工材料及其选用》一书中Q型油基性漆包线技术数据，确定线圈线径。

步骤2.2、本发明采用的是平面螺旋线圈结构且两谐振线圈水平且垂直放置。通过Matlab软件调用脚本程序设计无线能量传输系统线圈模型程序，对线圈匝数和线圈平均半径进行采样，根据传输距离、功率的不同要求，采用不同尺寸的线圈。线圈的主要性能参数计算公式如下式：

式中，R为线圈的等效电阻，R₀为等效欧姆电阻，R_a为等效辐射电阻，L是平面螺旋线圈的电感。ω为系统给定的角频率，μ₀为真空中的磁导率，σ为导线的电导率，N为线圈的匝数，r_avg是线圈的平均半径，a是导线的半径，λ为电磁波波长，β是线圈的填充率。

步骤2.3、根据Matlab软件输出的结果，确定负荷要求的线圈实际装置参数，如线圈匝数、线圈平均半径。

步骤2.4、由于平面螺旋线圈的结构特性和受工作空间尺寸D_lim的约束，需对线圈匝间距的最大取值进行计算，线圈匝间距需满足以下条件：

式中，S_1max为受平面螺旋线圈结构尺寸限制所允许的最大线圈匝间距。S_2max为受外界空间尺寸限制所允许的最大线圈匝间距，w为导线线径。若计算出来的S_1max，S_2max其中有任何一个值小于0，则舍去对应的线圈参数。通过该式可得到线圈匝间距。

如图3所示，平面螺旋线圈的基本参数之间的关系公式如下式：

式中，D_max为线圈的最大外径，D_min为线圈的最小内径，N为线圈匝数，S为线圈匝间距，w为导线线径，β为线圈的填充率。

步骤3：根据磁耦合谐振无线能量传输数学模型得到线圈的理论系统参数，并结合从Matlab软件仿真得到的线圈参数，在Maxwell软件中建立磁耦合谐振式无线能量传输的线圈2D和3D模型。

在建立模型前，首先要对模型进行前处理。Maxwell仿真软件中，定义模型材料为金属铜，介电常数为1，相对磁导率为0.999991。确定了基本物理属性后，根据在步骤二求得的线圈参数，先在Maxwell软件中对圆导线横截面模型进行建模，建立的为2D模型，然后分别定义激励、中心频率、边界条件。随后进行实体网格划分，完成有限元模型的建立。为更清晰的看到在能量传输过程中线圈内因趋肤效应与邻近效应影响，根据步骤2求得的线圈参数建立3D模型。

建立线圈2D和3D模型的步骤如下：

(1)设置无线能量传输系统仿真模型的常用参数，所述参数包括：真空磁导率、材料的电导率、系统工作频率、传输距离；

(2)定义无线充电模型中的变量，所述变量包括：线圈的线径、线圈匝间距、线圈匝数、线圈平均半径、线圈填充率；

(3)根据所述参数在Maxwell仿真软件中建立磁耦合谐振式无线能量传输的线圈2D和3D模型。

如图4所示，本发明所建立的磁耦合谐振式无线能量传输线圈3D模型图，模型的实际装置参数均是通过Matlab软件仿真与计算得出，从下到上为发射线圈、接收线圈。图中发射线圈目的是将电源能量以电磁波形式耦合给接收线圈，并对负载进行供电。谐振线圈由平面螺旋线圈构成，线径为2mm，线圈匝间距为3mm，线圈匝数为8，线圈最大外径为43.95cm，线圈最小内径为36.05cm，发射线圈与接收线圈的距离设置为40cm。对两线圈加载外电路激励，发射线圈的开口处外接高频电源，并串联电容与电阻。接收线圈的开口处外接负载，负载阻抗为50欧姆，并串联电容与电阻，其值与发射线圈串联的电容、电阻值相同。

步骤4：考虑磁耦合谐振式无线能量传输系统工作频率较高，谐振线圈中通过高频电流会受趋肤效应与邻近效应的影响，通过Maxwell软件对建立的线圈模型进行仿真求解，并输出仿真结果，得到如图6，图7，图8所示的仿真分析结果图，所述仿真结果包括线圈周围电磁场分布图以及线圈内部电流分布图。

在步骤3中建立的2D圆导线截面模型上设置电流方向与激励，设置扫描频率范围，得到圆导线截面考虑趋肤效应与邻近效应的仿真图。单独考虑导体内部受趋肤效应影响的电流分布可用趋肤效应公式

进行大尺度条件下的标定和校验。可见，趋肤深度d_s与电流频率f、导线材料的磁导率和电导率的平方根成反比。从图6可看出，2D模型仿真单根铜导线可认为电流在由趋肤效应形成的环形内是基本均匀的，这时导线电阻为

其中，k＝1，ρ表示铜线的电阻率，S_f为趋肤效应载流环形的面积，L为导线的长度，T为导体的自身温度。可根据求得等效内半径求得等效流通面积得到导线的交流电阻值。在无线能量传输中，为了节约空间，通常采用多匝线圈，且线圈的匝间距较小。随着传输线内邻近效应会使导体的电流分布远离靠近相邻导体的一侧，再加上趋肤效应的作用，导体内部可供电流通过的截面面积进一步减小，为更清晰的看到谐振线圈中通过高频电流会受趋肤效应与邻近效应的影响，对3D线圈模型设置无线能量传输系统模型的求解器参数，并运行仿真，所述求解器参数包括：线圈外电路激励设置、线圈模型时间周期的扫描范围、自适应网格剖分，以及剖分精度，得到如图8所示的仿真分析结果图。在三维模型中需借助于Maxwell软件外电路功能给线圈添加激励，随后设定瞬态求解器的终止时间与步长、需要保存的时间点设置。因磁耦合谐振式无线能量系统工作在高频，所以仿真的步长不能太大，需要采样得到一个点周期的信号。且单位的数据量极大，如果将所有时刻的场数据都保存下来会减慢计算时间，所以将典型时刻的场数据保存下来即可。

如图5所示，通过Maxwell软件对无线能量传输模型的求解过程如下：

步骤S4-1：定义无线能量传输模型中的变量。本发明中的能量传输模型为基于串串型拓扑的磁耦合谐振式无线能量传输系统数学模型，其中可定义的变量有：真空磁导率、材料的电导率、系统工作频率、高频电源电压、传输距离。

步骤S4-2：建立谐振线圈模型。2D仿真时，将求解器类型选择为Eddy Current求解器，线圈模型为铜线横截面；3D仿真时，将求解类型选择为Transient瞬态求解器，线圈模型如图4所示。

步骤S4-3：设定谐振线圈求解域。

步骤S4-4：谐振线圈是一种辐射结构，理论上其边界应在无限远处。在Maxwell软件中，2D仿真时，选择线圈添加电流源激励，需要设定总电流的峰值、初始相位、电流方向，还要对模型进行网格剖分设置。除此之外，因要考虑趋肤效应设定并联路径的类型为Soild，将边界条件设置为Ballon Boundary气球边界。Maxwell软件将无穷远边界条件称为Ballon Boundary气球边界，这种边界条件在求解域的范围内进行散磁或较远处磁场的计算，不必将求解域绘制的过大，从而减小内存与CPU等计算资源的开销。因在2D仿真时无法等效实际计算模型。借助仿真三维瞬态场可以模拟系统的整个运作过程。同时，在三维瞬态场中还可以添加外电路进行控制，更加贴近实际操作。在Maxwell软件3D仿真时可不设置边界条件，减小计算量。在Maxwell Circuit Editor中将外电路编辑完后导入3D瞬态场工程文件，电流激励的施加在线圈与region求解域重合的截面上，定义电流一进一出流过线圈。

步骤S4-5：2D仿真和3D仿真均要设置无线能量传输模型的求解器参数，并仿真。2D仿真时，求解器参数主要为：线圈模型的分析频率(中心频率)，扫描范围、对模型进行考虑趋肤效应的网格划分，以及收敛设置等参数。3D仿真时，求解器参数主要为：对模型的网格划分设置，仿真终止时间和步长设置，需要保存的场时间点设置等参数。

步骤S4-6：对模型进行仿真，得到仿真结果。

步骤5：根据选择的工作频率得到仿真的导线内部电流流通面积结果后，可得到综合考虑趋肤效应与邻近效应的等效内半径。根据求得的导线半径和等效内半径选择合适厚度的铜管来绕制线圈。根据所得结果合理优化的选择线圈的管壁厚度，可以有效的减小线圈损耗。

本发明公开了一种磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，首先根据电路模型理论对无线充电系统进行理论分析，再根据基于串串型拓扑的磁耦合谐振式无线能量传输数学模型的分析，确定线圈实际的结构参数和理论模型参数，通过对磁耦合谐振无线能量传输数学模型的分析，结合Matlab软件分析仿真，确定无线能量传输系统中的线圈的参数。考虑磁耦合谐振式无线能量传输系统工作频率较高，谐振线圈中通过高频电流会受趋肤效应与邻近效应的影响，对此进行理论分析并通过Maxwell软件建立线圈无线充电2D和3D模型，对模型进行求解仿真，并输出仿真结果以供分析，所述仿真结果包括线圈参数、电磁场分布图以及线圈内部电流分布图。通过对线圈进行模型建立和仿真分析，根据所得结果可以合理优化的选择线圈的结构和管壁厚度，有效的减小线圈损耗，指导实际装置的设计。本发明通过Matlab软件强大的建模仿真功能，结合Maxwell对磁耦合谐振无线能量传输模型进行仿真，最后通过仿真结果为线圈的结构设计和参数的选择提供参考依据，增强了无线能量传输技术的发射、接收线圈分析和设计的合理性和实用性。

需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (5)

1.磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，其特征是，具体包括步骤如下：

步骤1、基于电路模型理论，构建基于串串型拓扑的磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型；

步骤2、通过对磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型进行分析，并结合Matlab软件仿真，确定磁耦合谐振式无线能量传输系统中的线圈参数；即：

步骤2.1、利用磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型的分析所求出的发射和接收线圈的电流，查找工具手册，确定线圈线径；

步骤2.2、通过Matlab软件调用脚本程序设计磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型程序，对线圈匝数和线圈平均半径进行采样，并根据传输距离、功率的不同要求，采用不同尺寸的线圈；

步骤2.3、根据Matlab软件输出的结果，确定负荷要求的线圈实际装置参数，即线圈匝数和线圈平均半径；

步骤2.4、确定的线圈匝间距的所需满足的2个约束条件，即：

式中，S为线圈匝间距，S_1max为受平面螺旋线圈结构尺寸限制所允许的最大线圈匝间距，S_2max为受外界空间尺寸限制所允许的最大线圈匝间距，D_lim为工作空间尺寸，w为导线线径，N为线圈的匝数，r_avg是线圈的平均半径；

步骤2.5、基于步骤2.4的线圈匝间距的约束条件，对线圈匝间距的最大取值进行计算，若计算出来的S_1max和S_2max其中有任何一个值小于0，则舍去对应的线圈参数，由此可得到线圈匝间距；

步骤3、根据步骤1磁耦合谐振式无线能量传输系统的数学模型得到线圈的理论系统参数，并结合步骤2从Matlab软件仿真得到的线圈参数，在Maxwell软件中建立磁耦合谐振式无线能量传输系统的线圈的2D和3D模型；

步骤4、基于趋肤效应与邻近效应，在Maxwell软件中对步骤3所建立磁耦合谐振式无线能量传输系统的线圈2D和3D模型进行仿真求解，并输出仿真结果，即线圈参数、电磁场分布图以及线圈内部电流分布图；

步骤5、根据步骤4所得到的仿真结果选择相应厚度的铜管来绕制线圈，从而完成磁耦合谐振式无线能量传输线圈的仿真设计。

2.根据权利要求1所述的磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，其特征是，步骤2.2中，线圈的主要性能参数的计算公式如下：

式中，R为线圈的等效电阻，R₀为等效欧姆电阻，R_a为等效辐射电阻，L是平面螺旋线圈的电感，ω为系统给定的角频率，μ₀为真空中的磁导率，σ为导线的电导率，N为线圈的匝数，r_avg是线圈的平均半径，a是导线的半径，λ为电磁波波长，β是线圈的填充率。

3.根据权利要求1所述的磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，其特征是，步骤2.4中，平面螺旋线圈的基本参数之间的关系公式如下：

式中，D_max为线圈的最大外径，β为线圈的填充率，D_avg为线圈的平均半径，D_min为线圈的最小内径，N为线圈匝数，S为线圈匝间距，w为导线线径。

4.根据权利要求1所述的磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，其特征是，步骤4的具体步骤如下：

步骤4.1、在Maxwell软件中设定线圈的2D模型和3D模型的变量；

步骤4.2、在Maxwell软件中建立线圈的2D模型和3D模型，其中2D模型为3D模型的横截面；

步骤4.3、在Maxwell软件中设定线圈求解域；

步骤4.4、在Maxwell软件中，将2D模型仿真的求解器类型选择为Eddy Current求解器，线圈的边界条件设置为Ballon Boundary气球边界，并设定求解器参数；并将3D模型仿真的求解类型选择为Transient瞬态求解器，并设定求解器参数；

步骤4.5、在Maxwell软件中，对2D模型和3D模型进行基于趋肤效应与邻近效应的网格划分设置；

步骤4.6、运行Maxwell软件，对2D和3D模型进行仿真，得到仿真结果。

5.根据权利要求4所述的磁耦合谐振式无线能量传输线圈仿真分析方法，其特征是，步骤4.1中，所设定的2D模型和3D模型变量包括线圈材料、真空磁导率、材料的电导率、系统工作频率、高频电源电压、传输距离、线圈的线径、线圈匝间距、线圈匝数、线圈平均半径、线圈填充率和两线圈之间的距离。

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