专利名称：电磁耦合谐振线圈参数测量系统的制作方法
技术领域：
无线电能传输技术是目前电气工程领域最活跃的热点研究方向之一，是集基础研究与应用研究为一体的前沿课题，是当前国内外学术界和工业界探索的一个多学科强交叉的新的研究领域，涵盖电磁场、电力电子技术、电力系统、控制技术、物理学、材料学、信息技术等诸多技术领域。采用无线供电方式能够有效克服电线连接方式存在的各类缺陷，实现电子电器的自由供电，具有重要的应用预期和广阔的发展前景。本发明——电磁耦合谐振线圈参数测量系统，基于无线电能传输技术原理，根据电磁耦合谐振相关理论，通过实验方法，对电磁耦合谐振系统中谐振线圈的参数进行精确测量，从而能够充分发挥谐振线圈的电气特性。本参数测量系统可以广泛应用于30MHz以下工作的谐振线圈自身谐振频率及品质因数的测量环境。
背景技术：
无线电能传输技术大致可分为三种第一种为感应稱合式电能传输，它利用松率禹合变压器原理进行传能，发射端与接收端一般存在降低回路磁阻的铁心装置。第二种为电磁耦合谐振式电能传输，通过高品质因数的谐振器上电感与分布式电容发生谐振传输能量。第三种为电磁福射式电能传输，在该技术中电能被转换为微波形式，传输距离超过数千米，可实现电能的远程传送。其中电磁耦合谐振技术利用非辐射电磁场近场区域完成电能传输，一方面较之电磁感应式传能，在传输距离上有了很大的扩展；另一方面相比电磁福射式传能，近场区域能量具有非辐射的特点，该技术有较好的安全性，因此目前得到很大的关注和研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，在电磁耦合谐振式无线电能传输理论的指导下，以非接触的方式对系统中谐振线圈的谐振频率及品质因数进行准确测量，从而可以对多个线圈进行测量与校正，实现电能的高效可靠且远距离的无线传输。本发明所采用的技术方案是电磁耦合谐振线圈参数测量系统，包括有信号发生器⑴在通断控制开关⑵的控制下向功率放大器⑶传输信号，功率放大器⑶将该信号转化为对应的功率经初级补偿网络(4)加载到发射线圈(5)上，发射线圈(5)与谐振线圈(6)通过无线的方式进行能量交换，然后谐振线圈(6)将能量以感应的方式传送给接收线圈(7)，接收线圈(7)上的波形通过示波器(8)监测。所述的发射线圈(5)采用线径6mm、厚O. 5mm的低损耗紫铜管，其表明经过镀银防锈处理后制成圆形截面的单匝线圈，负责加载高频电磁能量并以感应的方式向下一级传递。所述的谐振线圈(6)由任意厚度的低损耗紫铜管绕制成螺旋结构并与发射线圈(5)同轴同心紧靠放置，螺旋结构的匝数、半径及匝间距将直接影响谐振线圈的谐振频率、品质因数，负责感应位于发射线圈(5)上的高频能量并建立无功近场。
所述的接收线圈(7)由低损耗多匝并绕特氟龙镀银线构成，并与谐振线圈A2 (7)同轴同心放置，输出两端连接有负载(9)，其匝数决定于负载线圈工作的空间位置。本发明的电磁耦合谐振线圈参数测量系统，通过发射线圈(5)加载高频电磁功率并以感应的方式传送给谐振线圈(6)，从而使谐振线圈(6)在其周围形成稳定的无功近场，当交流信号源改变激励频率时，只有一个频率对应谐振线圈￠)的最大增益点，由此可以通过接收线圈(7)测量该点的谐振频率并对谐振线圈(6)进行准确的参数计算，实现电磁耦合谐振系统中谐振线圈参数的精确测量。
图I是本发明的整体结构图；图2是发射线圈(5)的结构图； 图3是谐振线圈(6)的结构图；图4是接收线圈(7)的结构图；图5是电磁耦合谐振线圈参数测量系统的工作原理图。其中(I):信号发生器；(2):通断控制开关；(3):功率放大器；⑷初级补偿网络；
(5):发射线圈；(6):谐振线圈；(7):接收线圈；(8):示波器I :发射线圈；2 :谐振线圈；3 :接收线圈；4 :交流功率；5 波器
具体实施例方式下面结合实例和附图对本发明的电磁耦合谐振线圈参数测量系统做出详细说明。如图I所示，本发明的无线电能传输系统电磁能量耦合器，包括有信号发生器
(I)，通断控制开关(2)，功率放大器(3)，初级补偿网络(4)，发射线圈(5)，谐振线圈(6)，接收线圈(7)，示波器(S)0如图2所示，所述的发射线圈(5)通过具有一定厚度的单圈低损耗紫铜管表明经过镀银防锈处理后实现，为保证功率信号在一定频率范围内的增益，配合初级补偿网络(4)工作。当信号发生器(I)开始工作时，通断控制开关(2)与功率放大器(3)相配合，并根据发射线圈(5)的电感量产生高频电磁能量。该能量将直接加载到发射线圈(5)上。如图3所示，所述的谐振线圈(6)由具有一定厚度的低损耗紫铜管绕制成螺旋结构并与发射线圈(5)同轴向放置。当发射线圈(5)正常工作时，根据电磁感应的原理电磁能量通过发射线圈(5)加载至谐振线圈(6)上，并由谐振线圈(6)建立无功近场。与此同时，当谐振线圈(6)周围空间内存在其他线圈时，将根据电磁耦合谐振无线电能传输理论的规律，通过无功近场获取电磁能量。如图4所示，所述的接收线圈(7)由镀银低损耗多匝并绕特氟龙线圈构成，与谐振线圈(6)间隔一段距离放置，输出两端连接有示波器(8)。当谐振线圈(6)建立无功近场时，接收线圈(7)将根据电磁耦合谐振原理获得电磁能量，该能量的频率特性直接与谐振线圈￠)的电气参数相关，从而可以通过示波器(8)测量接收线圈(7)的输出波形完成谐振线圈(6)自身参数的测量。如图5所示，所述的电磁耦合谐振线圈参数测量系统首先将高频电磁能量加载到发射线圈(5)上，能量以感应的形式传递给谐振线圈(6)并建立无功近场，当交流信号源改变激励频率时，只有一个频率对应谐振线圈出)的最大增益点，由此可以通过接收线圈(7)测量该点的谐振频率并对谐振线圈(6)进行准确的参数计算，实现电磁耦合谐振系统中谐振线圈参数的精确测量。本发明的电磁耦合谐振线圈参数测量系统，根据电磁耦合谐振相关理论，通过实验方法，对电磁耦合谐振式无线电能传输系统进行精确测量，为实现电能的高效可靠且远距离的无线传输提供保障。在正常工作情况下，可以对数米范围内的无线电能供给系统进 行准确测量，可以广泛应用于30MHz以下工作的谐振线圈自身谐振频率及品质因数的测量环境。
权利要求
1.电磁耦合谐振线圈参数测量系统，其特征在于包括有信号发生器(I)在通断控制开关(2)的控制下向功率放大器(3)传输信号，功率放大器(3)将该信号转化为对应的功率经初级补偿网络(4)加载到发射线圈(5)上，发射线圈(5)与谐振线圈(6)通过无线的方式进行能量交换，然后谐振线圈(6)将能量以感应的方式传送给接收线圈(7)，接收线圈(7)上的波形通过示波器(8)监测。
2.根据权利要求I所述的电磁耦合谐振线圈参数测量系统，其特征还在于，所述的发射线圈(5)采用线径6_、厚O. 5_的低损耗紫铜管，其表明经过镀银防锈处理后制成圆形截面的单匝线圈。
3.根据权利要求I所述的电磁耦合谐振线圈参数测量系统，其特征还在于，所述的谐振线圈(6)由任意厚度的低损耗紫铜管绕制成螺旋结构并与发射线圈(5)同轴同心紧靠放 置。
4.根据权利要求I所述的电磁耦合谐振线圈参数测量系统，其特征还在于，所述的接收线圈(7)由低损耗多匝并绕特氟龙镀银线构成，并与谐振线圈A2 (7)同轴同心放置，输出两端连接有负载(9)。
全文摘要
本发明是一种电磁耦合谐振线圈参数测量系统，属于无线电能传输与转换范畴，可以实现对无线电能传输系统中的关键部件——谐振线圈进行准确的参数测量，具有广阔应用前景。该装置是一种利用信号发生器配合功率放大器向发射线圈供电，并与谐振线圈建立电磁耦合谐振系统，使接收线圈获得相应的响应波形，从而对谐振线圈参数进行准确测量。主要包括有信号发生器(1)，通断控制开关(2)，功率放大器(3)，初级补偿网络(4)，发射线圈(5)，谐振线圈(6)，接收线圈(7)，示波器(8)。本发明可为30MHz频率以下工作的谐振线圈进行参数测量，以保证无线电能传输过程的可靠进行，具有成本与维护费用低、操作简便与智能可控等优点。
文档编号G01R23/02GK102879640SQ20121041377
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者张献, 杨庆新, 李劲松, 金亮 申请人:天津工业大学