一种可调电感装置及其调节方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磁共振耦合无线电能传输领域，特别涉及了一种可调电感装置。
【背景技术】
[0002]磁共振是由麻省理工学院物理系、电子工程、计算机科学系以及军事奈米技术研究所的研究人员提出的。系统采用两个相同频率的谐振物体产生很强的相互耦合，能量在两物体间交互，利用线圈及放置两端的平板电容器，共同组成谐振电路，实现能量的无线传输。2007年6月，来自麻省理工学院的研究人员通过电磁线圈实现了距离2米的60W电力的传输，他们采用了全新的思考方式，采用了两个能够实现共振的铜线圈，依靠共振进行能量的传输。
[0003]谐振线圈是磁共振耦合无线电能传输系统的能量收发感应元件，谐振线圈本质上是一个含分布电容的电感，该线圈的恒频控制对能量高效收发尤为关键。综观现有基于结构的电感线圈调节技术，主要有三种方法:
第一种主要基于磁芯位置的调节，改变电感、磁芯的使用，该方法适合于频率较低场合，不适合高频磁共振电能传输系统。
[0004]第二种采用磁致伸缩实现移动，此机械结构调节电感相对精确，但只能实现等间距调节，无法保证电感的谐振频率不变，且磁致伸缩器件会干扰电感磁场同时也易受大功率磁场干扰。
[0005]第三种通过压电伸缩结构调节电感，同样只适合等间距微调，调节能力有限，且压电系统也容易受大功率磁场干扰。
[0006]由此可见，现有基于结构调节的电感技术比较适合在小功率弱磁场合使用，而在高频大功率磁共振耦合电能传输中使用存在明显缺陷。
【发明内容】
[0007]为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供一种可调电感装置及其调节方法，能够调节线圈间隙不均匀变化分布，实现线圈电感与分布电容的可调，同时保证谐振频率恒定，适用于高频大功率场合。
[0008]为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为:
一种可调电感装置，包括η个拨盘、m个平移驱动杆、η个驱动变向机构、η个电机以及控制器，线圈缠绕在各拨盘上，其中m为η的整数倍；每个拨盘上开有m个孔，其中有m/n个孔是螺纹孔，其余为光孔，每根平移驱动杆一端的表面刻有一定长度的螺纹，其余表面光滑；每个拨盘上的每1个孔分别对应1根平移驱动杆，每根平移驱动杆的螺纹端依次穿过η个拨盘上与之对应的孔，所有平移驱动杆之间相互平行；每个拨盘上的m/n个螺纹孔的直径与穿过它们的平移驱动杆的直径相同，每根平移驱动杆的直径仅与其穿过的η个孔中的1个螺纹孔的直径相同，其余η-1个孔的直径均大于该平移驱动杆，各平移驱动杆能够通过螺纹带动开有相同直径的螺纹孔的拨盘；所述η个驱动变向机构分别与η个拨盘和η个电机一一对应，每个驱动变向机构与对应的电机接触，且设置在能够带动该驱动变向机构对应的拨盘的平移驱动杆的光滑表面上，所述η个电机的控制端分别与控制器相连；控制器控制电机转动，并通过驱动变向机构带动相应的平移驱动杆平移，平移驱动杆再通过螺纹使相应的拨盘左右移动，从而改变线圈间的间隙，实现电感的调节。
[0009]其中，m为η的2倍，即每个拨盘上有2个孔的直径与穿过这2个孔的平移驱动杆的直径相同。
[0010]其中，所述驱动变向机构包括1个蜗轮蜗杆、1个大齿轮和2个小齿轮，所述蜗轮蜗杆的一端套在对应电机上，另一端与大齿轮拟合，所述2个小齿轮分别设置在能够带动该驱动变向机构对应的拨盘的2根平移驱动杆的光滑表面上，且2个小齿轮均与大齿轮拟合，当电机转动时，蜗轮蜗杆带动大齿轮转动，大齿轮带动2个小齿轮转动，2个小齿轮分别带动2根平移驱动杆平移，从而带动相应的拨盘左右移动。
[0011]其中，该装置还包括数个支架，这些支架设置在平移驱动杆的两端以及平移驱动杆的螺纹面与光滑面的交界处。
[0012]其中，该装置除了电机与线圈外，其余部件均由非金属材质制成。
[0013]其中，所述控制器采用单片机。
[0014]本发明还包括基于上述可调电感装置的调节方法，步骤如下:
(1)控制器向各电机发送驱动信号，将所有拨盘移动到一个预定位置，实现定位校准；
(2)根据需要的谐振频率，将所有拨盘进行分组，将η个拨盘依序分为X组，每η/χ个拨盘为一组，将分组后的拨盘依次定序为第1组至第X组；
(3 )设定每组拨盘之间的间隙，控制器根据设定的间隙驱动电机转动，从而带动拨盘移动，使每组拨盘之间达到设定的间隙，从而使线圈的电感和分布电容可变，而谐振频率固定。
[0015]采用上述技术方案带来的有益效果:
本发明通过控制调节拨盘使各拨盘间隙疏密不均匀分布，使得电感和分布电容的变化量反向非线性增减，电感增大时电容减小或电感减小时电容增大，在这变化过程中始终保持线圈的电感和分布电容的乘积保持恒定。从而使线圈的电感和分布电容值可变，谐振频率固定，本发明适用于高频大功率场合。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图。
[0017]图2是本发明中平移驱动杆的示意图。
[0018]标号说明:1、支撑架；2、拨盘；3、驱动变向机构；4、平移驱动杆；5、电机；6、线圈；7、蜗轮蜗杆；8、小齿轮；9、大齿轮。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0020]如图1所示本发明的结构示意图，一种可调电感装置，包括η个拨盘2、m个平移驱动杆4、n个驱动变向机构3、n个电机5以及控制器，线圈6缠绕在各拨盘上，其中m为η的整数倍；每个拨盘上开有m个孔，其中有m/n个孔是螺纹孔，其余为光孔，每根平移驱动杆一端的表面刻有一定长度的螺纹，其余表面光滑；每个拨盘上的每1个孔分别对应1根平移驱动杆，每根平移驱动杆的螺纹端依次穿过η个拨盘上与之对应的孔，所有平移驱动杆之间相互平行；每个拨盘上的m/n个螺纹孔的直径与穿过它们的平移驱动杆的直径相同，每根平移驱动杆的直径仅与其穿过的η个孔中的1个螺纹孔的直径相同，其余η-1个孔的直径均大于该平移驱动杆，各平移驱动杆能够通过螺纹带动开有相同直径的螺纹孔的拨盘；所述η个驱动变向机构分别与η个拨盘和η个电机--对应，每个驱动变向机构与对应的电机接触，且设置在能够带动该驱动变向机构对应的拨盘的平移驱动杆的光滑表面上，所述η个电机的控制端分别与控制器相连；控制器控制电机转动，并通过驱动变向机构带动相应的平移驱动杆平移，平移驱动杆