[實(shí)用新型]電磁耦合諧振線圈參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220552904.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202975154U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張獻(xiàn);楊慶新;李勁松;金亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R23/02
• 分類(lèi)號(hào): G01R23/02;G01R27/26
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

無(wú)線電能傳輸技術(shù)是目前電氣工程領(lǐng)域最活躍的熱點(diǎn)研究方向之一，是集基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究為一體的前沿課題，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界探索的一個(gè)多學(xué)科強(qiáng)交叉的新的研究領(lǐng)域，涵蓋電磁場(chǎng)、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、控制技術(shù)、物理學(xué)、材料學(xué)、信息技術(shù)等諸多技術(shù)領(lǐng)域。采用無(wú)線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類(lèi)缺陷，實(shí)現(xiàn)電子電器的自由供電，具有重要的應(yīng)用預(yù)期和廣闊的發(fā)展前景。?

本發(fā)明——電磁耦合諧振線圈參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，基于無(wú)線電能傳輸技術(shù)原理，根據(jù)電磁耦合諧振相關(guān)理論，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)電磁耦合諧振系統(tǒng)中諧振線圈的參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量，從而能夠充分發(fā)揮諧振線圈的電氣特性。本參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于30MHz以下工作的諧振線圈自身諧振頻率及品質(zhì)因數(shù)的測(cè)量環(huán)境。?

背景技術(shù)

無(wú)線電能傳輸技術(shù)大致可分為三種：第一種為感應(yīng)耦合式電能傳輸，它利用松耦合變壓器原理進(jìn)行傳能，發(fā)射端與接收端一般存在降低回路磁阻的鐵心裝置。第二種為電磁耦合諧振式電能傳輸，通過(guò)高品質(zhì)因數(shù)的諧振器上電感與分布式電容發(fā)生諧振傳輸能量。第三種為電磁輻射式電能傳輸，在該技術(shù)中電能被轉(zhuǎn)換為微波形式，傳輸距離超過(guò)數(shù)千米，可實(shí)現(xiàn)電能的遠(yuǎn)程傳送。其中電磁耦合諧振技術(shù)利用非輻射電磁場(chǎng)近場(chǎng)區(qū)域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應(yīng)式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴(kuò)展；另一方面相比電磁輻射式傳能，近場(chǎng)區(qū)域能量具有非輻射的特點(diǎn)，該技術(shù)有較好的安全性，因此目前得到很大的關(guān)注和研究。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在電磁耦合諧振式無(wú)線電能傳輸理論的指導(dǎo)下，以非接觸的方式對(duì)系統(tǒng)中諧振線圈的諧振頻率及品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，從而可以對(duì)多個(gè)線圈進(jìn)行測(cè)量與校正，實(shí)現(xiàn)電能的高效可靠且遠(yuǎn)距離的無(wú)線傳輸。?

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：電磁耦合諧振線圈參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括有信號(hào)發(fā)生器(1)在通斷控制開(kāi)關(guān)(2)的控制下向功率放大器(3)傳輸信號(hào)，功率放大器(3)將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的功率經(jīng)初級(jí)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(4)加載到發(fā)射線圈(5)上，發(fā)射線圈(5)與諧振線圈(6)通過(guò)無(wú)線的方式進(jìn)行能量交換，然后諧振線圈(6)將能量以感應(yīng)的方式傳送給接收線圈(7)，接收線圈(7)上的波形通過(guò)示波器(8)監(jiān)測(cè)。?

所述的發(fā)射線圈(5)采用線徑6mm、厚0.5mm的低損耗紫銅管，其表面經(jīng)過(guò)鍍銀防銹處理后制成圓形截面的單匝線圈，負(fù)責(zé)加載高頻電磁能量并以感應(yīng)的方式向下一級(jí)傳遞。?

所述的諧振線圈(6)由任意厚度的低損耗紫銅管繞制成螺旋結(jié)構(gòu)并與發(fā)射線圈(5)同軸同心緊靠放置，螺旋結(jié)構(gòu)的匝數(shù)、半徑及匝間距將直接影響諧振線圈的諧振頻率、品質(zhì)因數(shù)，負(fù)責(zé)感應(yīng)位于發(fā)射線圈(5)上的高頻能量并建立無(wú)功近場(chǎng)。?

所述的接收線圈(7)由低損耗多匝并繞特氟龍鍍銀線構(gòu)成，并與諧振線圈A2(7)同軸同心放置，輸出兩端連接有負(fù)載(9)，其匝數(shù)決定于負(fù)載線圈工作的空間位置。?

本發(fā)明的電磁耦合諧振線圈參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)射線圈(5)加載高頻電磁功率并以感應(yīng)的方式傳送給諧振線圈(6)，從而使諧振線圈(6)在其周?chē)纬煞€(wěn)定的無(wú)功近場(chǎng)，當(dāng)交流信號(hào)源改變激勵(lì)頻率時(shí)，只有一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)諧振線圈(6)的最大增益點(diǎn)，由此可以通過(guò)接收線圈(7)測(cè)量該點(diǎn)的諧振頻率并對(duì)諧振線圈(6)進(jìn)行準(zhǔn)確的參數(shù)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)電磁耦合諧振系統(tǒng)中諧振線圈參數(shù)的精確測(cè)量。?

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；?

圖2是發(fā)射線圈(5)的結(jié)構(gòu)圖；?

圖3是諧振線圈(6)的結(jié)構(gòu)圖；?

圖4是接收線圈(7)的結(jié)構(gòu)圖；?

圖5是電磁耦合諧振線圈參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的工作原理圖。?

其中：?

(1)：信號(hào)發(fā)生器；(2)：通斷控制開(kāi)關(guān)；(3)：功率放大器；(4)：初級(jí)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；(5)：發(fā)射線圈；(6)：諧振線圈；(7)：接收線圈；(8)：示波器?

1：發(fā)射線圈；2：諧振線圈；3：接收線圈；4：交流功率；5：示波器?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明的電磁耦合諧振線圈參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)做出詳細(xì)說(shuō)明。?

如圖1所示，本發(fā)明的無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)電磁能量耦合器，包括有：信號(hào)發(fā)生器(1)，通斷控制開(kāi)關(guān)(2)，功率放大器(3)，初級(jí)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(4)，發(fā)射線圈(5)，諧振線圈(6)，接收線圈(7)，示波器(8)。?