随着绿色智慧矿山概念的不断发展,对处于高瓦斯粉尘的矿井下用电设备的安全用电性提出了更高的要求。目前矿井下用电设备的供能方式主要有三类,即通过受电弓架线接触性供电、柴油机供电和蓄电池供电。单轨吊车以其具有牵引能力强、工作效率高的优势已经被广泛应用于国内外的煤矿开采运输系统中。对于单轨吊车而言,采用接触性供电的方式会由于电线的接触产生火花,甚至爆炸;采用柴油机供电易污染环境,且柴油不可再生,非绿色环保;采用蓄电池会受到电池容量的限制,无法进行远距离的施工操作。为解决上述问题,本文提出了将动态无线供电技术应用于单轨吊车系统,既可以避免接触性供电带来的安全性问题,又可以克服柴油能量不可再生及蓄电池供电方式带来的续航里程不足问题,且能降低车载电池容量需求,提高电能补给的便捷性。针对矿井下单轨吊车无线供电系统的设计,本文的具体研究工作如下:首先,针对矿井下单轨吊车无线供电系统的传输能量核心——耦合机构进行分析和对比,建立耦合机构的磁路模型,从磁芯用量、实际安装环境约束及线圈缠绕设计等多角度进行设计,提出了适用于矿井下单轨吊车无线供电系统实际应用的耦合机构结构。其次,从工作频率的选定、减少线圈和磁芯耗材、降低电容电感电压及电流应力及提高系统的耦合性能的角度出发,对耦合机构进行优化设计,设计了传输功率为20k W的耦合机构具体参数。从降低电磁辐射,保证单轨吊车车内工作人员的人身安全的角度出发,设计了单轨吊车供电系统的电磁屏蔽结构,使工作人员所处电磁环境低于国际标准阈值。随后,设计了无线供电系统供电电路,确定了发射源和接收端变换器的结构,及采用的补偿电路形式。针对电池负载恒流充电需求,设计了合理的控制方案,并通过仿真得到验证。针对系统的各部分损耗,进行了分析和计算,以便对系统设计方案做出评价。最终,搭建了单轨吊车动态无线供电系统原理性样机。在实验平台的基础上,实现了系统频率为85k Hz下,1k W的动态供电,磁耦合机构效率为93%,同时系统实现了闭环控制,控制电池充电电流恒定。系统在移动过程中,输出功率波动仅为2.43%,实验结果验证了本文设计方案的正确性。