[實用新型]雙軸跟蹤式無線電能連接器

有效

• 申請號: 201420372483.3
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN204068439U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 吳大中;蔡曜;陳穎曼;曹念文;吳琴
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術領域

????本發明涉及到一種應用于無線電能傳輸的電能連接器，具體涉及一種雙軸跟蹤式無線電能連接器。

背景技術

磁耦合諧振式無線電能傳輸(magnetically-coupled?resonant?wireless?power?transfer，MCR-WPT)，是一種適用于中等距離(傳輸距離一般為傳輸線圈直徑的幾倍)的電能傳輸方式，一般包含了：直流電壓源、高頻逆變電路、發射與接收線圈、負載，它不受空間非磁性障礙物的影響，相比于感應式無線電能傳輸方式，它具有更遠的傳輸距離；相比于輻射式無線電能傳輸方式，它對電磁環境的影響較小，且功率更大，在現有的傳輸系統中，收發線圈都處于同軸的狀態，適用于靜態或者收發線圈可保持同軸的環境，實際使用已用于電動汽車充電、大型家用電器充電等，本專利在收發線圈角度不固定的情況，通過控制電機傳動雙軸，調整發射線圈的角度，提高電能的傳輸效率，使諧振式無線電能傳輸技術應用于更復雜的場景，而雙軸跟蹤的裝置，多應用于太陽能發電技術，比如：“一種利用單電機實現太陽能雙軸跟蹤的裝置（CN202694157U）”，它包括固定底座、旋轉云臺、電池板、滑軌、電機、控制電路、錐齒輪和凸輪；所述固定底座上還包括錐齒；所述步進電機還包括電機軸；所述轉動云臺還包括支架；所述控制電路包括電源模塊、單片機、計時模塊和電機驅動模塊，雖然很相似，但它是用于發電的，其雙軸系統本身的能耗也影響了發電的性能。

步進電機是將輸入的電脈沖(數字控制信號)轉換成角位移或直線位移的機電執行元件，由于步進電機的位移輸出沒有累積誤差，其輸出轉角、轉速與輸入脈沖的個數、頻率呈線性關系，被廣泛應用于各種開環控制，如儀器儀表、機器人、數控機床等，一般可將步進電機的控制系統分為：開環、半閉環和閉環控制系統，雖然步進電機的開環控制能滿足精確定位，但在有些場合，仍需要步進電機的閉環控制，如本專利的連續控制情況，PLC?和單片機都可用作步進電機的控制器：PLC?功能強大，成本較高，如果僅用于控制一個步進電機有點大材小用；而單片機功能足夠時，成本很低。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了雙軸跟蹤式無線電能連接器，通過對步進電機的實時跟蹤控制，傳動雙軸，使得收發兩端線圈中軸線保持平行，從而達到在接收端不固定也能以可用的效率傳輸電能的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

雙軸跟蹤式無線電能連接器，其特征在于：包括MCR-WPT傳輸系統和步進電機實時跟蹤系統，?

其中MCR-WPT傳輸系統采用四線圈結構：高頻逆變模塊將高頻信號進行功率放大，激勵發射線圈與諧振線圈感應，同時收發兩端的諧振線圈之間產生磁耦合諧振，發生能量交換，最后接收線圈與諧振線圈感應完電能的無線傳輸；

步進電機實時跟蹤系統采用閉環結構，由主要控制模塊、信息采集模塊、步進電機與旋轉機構、顯示器構成，主要控制模塊負責信號處理與步進電機控制，芯片方案為主控芯片MSP430F123和驅動芯片UC3717AQ，它通過輸出控制脈沖至驅動芯片，調整步進電機的啟停和正反轉，達到控制發射線圈面向的目的，信息采集模塊的主要由陀螺儀L3G4200D和羅氏線圈LEM?Flex?RR30-24組成，它們分別安裝在發射線圈和接收線圈上，采集來自發射線圈的位置信息和來自負載的功率信息，并發送至主要控制模塊，所述的步進電機與旋轉機構包括一個支架和兩個步進電機，發射線圈安裝在支架上，支架由中間有一個兩自由度的旋轉機構帶動，旋轉機構包含有一個水平軸和一個豎直軸，步進電機負責傳動，顯示器通過串行接口與控制器相連，可以將系統信息實時顯示。

本發明的有益效果是：

本發明通過調節發射線圈的位置，可保持收發線圈中心軸平行，并通過顯示器將系統的工作狀態實時顯示，有效提高電能的傳輸效率。

附圖說明

圖1為本發明的整體示意圖。

圖2?為本發明所述的MCR-WPT傳輸系統線圈能量隨錯角變化圖。

圖3?為本發明所述的高頻逆變電路。

圖4?為本發明所述的主要控制模塊控制電路芯片連接圖。

圖5為本發明所述的步進電機與旋轉機構示意圖。

具體實施方式

如圖所示，本發明所述的雙軸跟蹤式無線電能連接器主要由MCR-WPT傳輸系統與步進電機實時跟蹤系統構成，其中：