耦合因数

Eberhard Waffenschmidt，Philips Research

如果接收器线圈和发射器线圈相隔一定的距离，那么发射器线圈产生的磁通量仅有一部分能到达接收器线圈，达到电能传输的目的。接收器接收的磁通量越多，表明两个线圈之间的耦合程度越高。耦合的级别用耦合因数k表示。

耦合因数是一个介于0和1之间的值。1表示全耦合，这时产生的磁通量全部被接收器所接收。0表示发射器和接收器线圈之间相互独立构成一个系统。
耦合因数与两个感应器之间的距离和它们的相对大小有关，还与线圈的形状和它们之间的角度有关。如果最初线圈的中轴是对齐的，任何移位都可能导致k值减小。图6以直径为30毫米的平面线圈为例说明移位的影响。该图表示的是两个平行线圈在水平方向不同的错位距离上实际测量和计算所得的耦合因数。耦合因数一般在0.3至0.6范围之间变动。需要注意的是，如果出现耦合因数为负的情况，则表示接收器是“从后面”接收磁通量的。
耦合因数的定义表示为：

它是由耦合感应器的相关普通方程组变形而来：

其中，U₁和U₂表示通过两个线圈所受的电压，I₁和I₂ 表示流入两个线圈的电流，L₁和L₂ 为两个线圈的自感系数，L₁₂为两个耦合线圈的互感系数，而ω = 2πf则为角频率。
耦合因数可由关于开环电压u的现有等式计算得出：

如果两个线圈的自感值相等，那么开环电压u与k相等。