[發明專利]基于電磁耦合無線傳能的教學裝置

有效

• 申請號: 201810057083.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108092419B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 劉藝柱;邱美艷;孫天航;邢國麟;于學剛;張學謙;陳濤;李豪斌
• 申請（專利權）人: 天津中德應用技術大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J7/00;G09B23/18
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 楊歡

本發明涉及教學裝置技術領域，具體涉及一種基于電磁耦合無線傳能的教學裝置，包括發射裝置、諧振裝置以及接收裝置；本發明的有益之處在于裝置模塊化，線圈采用直插式，可連續插拔，方便實驗過程中加減線圈和更換線圈為實驗節省大量時間。線圈轉動角度受步進電機傳動，通過齒輪間的嚙合使線圈精準調節自動旋轉角度。

技術領域

本發明涉及教學裝置技術領域，具體涉及一種基于電磁耦合無線傳能的教學裝置。

背景技術

2006年11月，美國麻省理工學院MIT物理系助理教授索爾賈希克Marin Soljacic提出一種可以通過無線電能傳輸技術利用電磁能的新理論。利用兩個銅絲線圈充當共振器，一個線圈與電源相連，作為發射器；另一個與臺燈相連，充當接收器。結果，他們成功地把一盞距發射器2.13米開外的60瓦電燈點亮。其中電磁感應式無線供電技術是國內外學術界和工業界開始探索的一個新領域，屬于世界上電能輸送領域的前沿課題。目前，學生在學習理解磁諧振耦合、電磁場、高頻電力電子、電磁感應、耦合模理論時，由于這些知識比較抽象，學生理解困難，無法讓學生深入理解知識點。由于沒有相應的實驗裝置大量相關研究只能停留在理論分析。

專利CN106940957A(201710337841.5)公開了的實訓裝置體積笨重，功能單一，其只能做具有針對性的單一實驗，對比實驗過程中加減線圈較為困難，實驗操作步驟極其繁瑣。線圈旋轉角度不能自動調節，手動調節大大降低了實驗數據的可靠性，由于軌道貫穿線圈，因此線圈旋轉角度區間較小，大大降低了裝置的可操作性，同時該專利中公開了線圈與軌道固定一體，導致無法改變線圈間的距離，無法研究距離與傳輸效率間的關系，進而縮小了此實驗裝置的應用范圍，且裝置非模塊化，不利于教學實驗應用。

專利CN 204102405 U公開了的一種磁耦合諧振式無線電力傳輸的教學實驗裝置所述“通過移動接收電路線圈支架，可以觀察發射電路線圈和接收電路線圈之間距離變化時，接收電路中負載的變化，比如燈泡負載的明亮程度，即觀察電力傳輸效率的變化。”該裝置通過手動調節線圈距離，用肉眼觀察燈泡的亮度來得出電力傳輸效率的變化，此判定傳輸效率的方法不科學，因為燈泡的亮度達到一定極限會存在光衰，所以單用肉眼觀察燈的亮度作為判定傳輸效率的方法不科學，不能以確切的數據來得出傳輸效率變化，所以此裝置也失去教學實訓的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足提供一種基于電磁耦合無線傳能的教學裝置及實驗方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于電磁耦合無線傳能的教學裝置，包括發射裝置、諧振裝置以及接收裝置；

所述的發射裝置包括發射線圈、用于固定所述的發射線圈的發射旋轉平臺、發射殼體以及設置在所述的發射殼體內用于驅動所述的發射旋轉平臺旋轉的發射旋轉機構；所述的發射旋轉機構包括設置在所述的發射殼體側壁上的發射電機旋鈕、與所述的發射電機旋鈕連接的發射電機驅動模塊、受所述的發射電機驅動模塊驅動的發射步進電機、與所述的發射步進電機連接的發射錐形齒輪以及與所述的發射錐形齒輪連接的發射連接軸；所述的發射連接軸的另一端穿過所述的發射殼體與所述的發射旋轉平臺連接并帶動所述的發射旋轉平臺進行旋轉；

所述諧振裝置包括諧振線圈、用于固定所述的諧振線圈的諧振旋轉平臺、諧振殼體以及設置在所述的諧振殼體內用于驅動所述的諧振旋轉平臺旋轉的諧振旋轉機構；所述的諧振旋轉機構包括設置在所述的諧振殼體側壁上的諧振電機旋鈕與所述的諧振電機旋鈕連接的諧振電機驅動模塊、受所述的諧振電機驅動模塊驅動的諧振步進電機、與所述的諧振步進電機連接的諧振錐形齒輪以及與所述的諧振錐形齒輪連接的諧振連接軸；所述的諧振連接抽的另一端穿過所述的諧振殼體與所述的諧振旋轉平臺連接并帶動所述的諧振旋轉平臺進行旋轉；