[实用新型]电磁耦合谐振线圈参数测量系统

说明书

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：第一种为感应耦合式电能传输，它利用松耦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。第三种为电磁辐射式电能传输，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；另一方面相比电磁辐射式传能，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(1)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。 

所述的发射线圈(5)采用线径6mm、厚0.5mm的低损耗紫铜管，其表面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(6)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。 

附图说明

图1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： 

(1)：信号发生器；(2)：通断控制开关；(3)：功率放大器；(4)：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 

1：发射线圈；2：谐振线圈；3：接收线圈；4：交流功率；5：示波器 

具体实施方式

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1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(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)。