專利名稱：電磁耦合諧振線圈參數測量系統的制作方法
技術領域：
無線電能傳輸技術是目前電氣工程領域最活躍的熱點研究方向之一，是集基礎研究與應用研究為一體的前沿課題，是當前國內外學術界和工業界探索的一個多學科強交叉的新的研究領域，涵蓋電磁場、電力電子技術、電力系統、控制技術、物理學、材料學、信息技術等諸多技術領域。采用無線供電方式能夠有效克服電線連接方式存在的各類缺陷，實現電子電器的自由供電，具有重要的應用預期和廣闊的發展前景。本發明——電磁耦合諧振線圈參數測量系統，基于無線電能傳輸技術原理，根據電磁耦合諧振相關理論，通過實驗方法，對電磁耦合諧振系統中諧振線圈的參數進行精確測量，從而能夠充分發揮諧振線圈的電氣特性。本參數測量系統可以廣泛應用于30MHz以下工作的諧振線圈自身諧振頻率及品質因數的測量環境。
背景技術：
無線電能傳輸技術大致可分為三種第一種為感應稱合式電能傳輸，它利用松率禹合變壓器原理進行傳能，發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，通過高品質因數的諧振器上電感與分布式電容發生諧振傳輸能量。第三種為電磁福射式電能傳輸，在該技術中電能被轉換為微波形式，傳輸距離超過數千米，可實現電能的遠程傳送。其中電磁耦合諧振技術利用非輻射電磁場近場區域完成電能傳輸，一方面較之電磁感應式傳能，在傳輸距離上有了很大的擴展；另一方面相比電磁福射式傳能，近場區域能量具有非輻射的特點，該技術有較好的安全性，因此目前得到很大的關注和研究。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，在電磁耦合諧振式無線電能傳輸理論的指導下，以非接觸的方式對系統中諧振線圈的諧振頻率及品質因數進行準確測量，從而可以對多個線圈進行測量與校正，實現電能的高效可靠且遠距離的無線傳輸。本發明所采用的技術方案是電磁耦合諧振線圈參數測量系統，包括有信號發生器⑴在通斷控制開關⑵的控制下向功率放大器⑶傳輸信號，功率放大器⑶將該信號轉化為對應的功率經初級補償網絡(4)加載到發射線圈(5)上，發射線圈(5)與諧振線圈(6)通過無線的方式進行能量交換，然后諧振線圈(6)將能量以感應的方式傳送給接收線圈(7)，接收線圈(7)上的波形通過示波器(8)監測。所述的發射線圈(5)采用線徑6mm、厚O. 5mm的低損耗紫銅管，其表明經過鍍銀防銹處理后制成圓形截面的單匝線圈，負責加載高頻電磁能量并以感應的方式向下一級傳遞。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構并與發射線圈(5)同軸同心緊靠放置，螺旋結構的匝數、半徑及匝間距將直接影響諧振線圈的諧振頻率、品質因數，負責感應位于發射線圈(5)上的高頻能量并建立無功近場。
所述的接收線圈(7)由低損耗多匝并繞特氟龍鍍銀線構成，并與諧振線圈A2 (7)同軸同心放置，輸出兩端連接有負載(9)，其匝數決定于負載線圈工作的空間位置。本發明的電磁耦合諧振線圈參數測量系統，通過發射線圈(5)加載高頻電磁功率并以感應的方式傳送給諧振線圈(6)，從而使諧振線圈(6)在其周圍形成穩定的無功近場，當交流信號源改變激勵頻率時，只有一個頻率對應諧振線圈￠)的最大增益點，由此可以通過接收線圈(7)測量該點的諧振頻率并對諧振線圈(6)進行準確的參數計算，實現電磁耦合諧振系統中諧振線圈參數的精確測量。
圖I是本發明的整體結構圖；圖2是發射線圈(5)的結構圖； 圖3是諧振線圈(6)的結構圖；圖4是接收線圈(7)的結構圖；圖5是電磁耦合諧振線圈參數測量系統的工作原理圖。其中(I):信號發生器；(2):通斷控制開關；(3):功率放大器；⑷初級補償網絡；
(5):發射線圈；(6):諧振線圈；(7):接收線圈；(8):示波器I :發射線圈；2 :諧振線圈；3 :接收線圈；4 :交流功率；5 波器
具體實施例方式下面結合實例和附圖對本發明的電磁耦合諧振線圈參數測量系統做出詳細說明。如圖I所示，本發明的無線電能傳輸系統電磁能量耦合器，包括有信號發生器
(I)，通斷控制開關(2)，功率放大器(3)，初級補償網絡(4)，發射線圈(5)，諧振線圈(6)，接收線圈(7)，示波器(S)0如圖2所示，所述的發射線圈(5)通過具有一定厚度的單圈低損耗紫銅管表明經過鍍銀防銹處理后實現，為保證功率信號在一定頻率范圍內的增益，配合初級補償網絡(4)工作。當信號發生器(I)開始工作時，通斷控制開關(2)與功率放大器(3)相配合，并根據發射線圈(5)的電感量產生高頻電磁能量。該能量將直接加載到發射線圈(5)上。如圖3所示，所述的諧振線圈(6)由具有一定厚度的低損耗紫銅管繞制成螺旋結構并與發射線圈(5)同軸向放置。當發射線圈(5)正常工作時，根據電磁感應的原理電磁能量通過發射線圈(5)加載至諧振線圈(6)上，并由諧振線圈(6)建立無功近場。與此同時，當諧振線圈(6)周圍空間內存在其他線圈時，將根據電磁耦合諧振無線電能傳輸理論的規律，通過無功近場獲取電磁能量。如圖4所示，所述的接收線圈(7)由鍍銀低損耗多匝并繞特氟龍線圈構成，與諧振線圈(6)間隔一段距離放置，輸出兩端連接有示波器(8)。當諧振線圈(6)建立無功近場時，接收線圈(7)將根據電磁耦合諧振原理獲得電磁能量，該能量的頻率特性直接與諧振線圈￠)的電氣參數相關，從而可以通過示波器(8)測量接收線圈(7)的輸出波形完成諧振線圈(6)自身參數的測量。如圖5所示，所述的電磁耦合諧振線圈參數測量系統首先將高頻電磁能量加載到發射線圈(5)上，能量以感應的形式傳遞給諧振線圈(6)并建立無功近場，當交流信號源改變激勵頻率時，只有一個頻率對應諧振線圈出)的最大增益點，由此可以通過接收線圈(7)測量該點的諧振頻率并對諧振線圈(6)進行準確的參數計算，實現電磁耦合諧振系統中諧振線圈參數的精確測量。本發明的電磁耦合諧振線圈參數測量系統，根據電磁耦合諧振相關理論，通過實驗方法，對電磁耦合諧振式無線電能傳輸系統進行精確測量，為實現電能的高效可靠且遠距離的無線傳輸提供保障。在正常工作情況下，可以對數米范圍內的無線電能供給系統進 行準確測量，可以廣泛應用于30MHz以下工作的諧振線圈自身諧振頻率及品質因數的測量環境。
權利要求
1.電磁耦合諧振線圈參數測量系統，其特征在于包括有信號發生器(I)在通斷控制開關(2)的控制下向功率放大器(3)傳輸信號，功率放大器(3)將該信號轉化為對應的功率經初級補償網絡(4)加載到發射線圈(5)上，發射線圈(5)與諧振線圈(6)通過無線的方式進行能量交換，然后諧振線圈(6)將能量以感應的方式傳送給接收線圈(7)，接收線圈(7)上的波形通過示波器(8)監測。
2.根據權利要求I所述的電磁耦合諧振線圈參數測量系統，其特征還在于，所述的發射線圈(5)采用線徑6_、厚O. 5_的低損耗紫銅管，其表明經過鍍銀防銹處理后制成圓形截面的單匝線圈。
3.根據權利要求I所述的電磁耦合諧振線圈參數測量系統，其特征還在于，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構并與發射線圈(5)同軸同心緊靠放 置。
4.根據權利要求I所述的電磁耦合諧振線圈參數測量系統，其特征還在于，所述的接收線圈(7)由低損耗多匝并繞特氟龍鍍銀線構成，并與諧振線圈A2 (7)同軸同心放置，輸出兩端連接有負載(9)。
全文摘要
本發明是一種電磁耦合諧振線圈參數測量系統，屬于無線電能傳輸與轉換范疇，可以實現對無線電能傳輸系統中的關鍵部件——諧振線圈進行準確的參數測量，具有廣闊應用前景。該裝置是一種利用信號發生器配合功率放大器向發射線圈供電，并與諧振線圈建立電磁耦合諧振系統，使接收線圈獲得相應的響應波形，從而對諧振線圈參數進行準確測量。主要包括有信號發生器(1)，通斷控制開關(2)，功率放大器(3)，初級補償網絡(4)，發射線圈(5)，諧振線圈(6)，接收線圈(7)，示波器(8)。本發明可為30MHz頻率以下工作的諧振線圈進行參數測量，以保證無線電能傳輸過程的可靠進行，具有成本與維護費用低、操作簡便與智能可控等優點。
文檔編號G01R23/02GK102879640SQ20121041377
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者張獻, 楊慶新, 李勁松, 金亮 申請人:天津工業大學