CN102710032B - 一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置 - Google Patents

Abstract

一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，属于无线传输领域，本发明为解决现有用于高频磁场无线传输设备传输功率和效率偏离指定参数下的优化值的问题。本发明第一个技术方案：外壳为圆桶形，外壳的内部设置有内线圈和外线圈，外壳的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴和后旋转轴，内线圈和外线圈均为矩形线圈，外线圈中相对的两个边分别与外壳的两个端盖钢性连接，内线圈中相对的两个边分别通过前旋转轴和后旋转轴与外壳的两个端盖旋转连接；并且，内线圈的径向宽度小于外线圈的径向宽度；第一步进电机设置在外壳的后端盖外侧，第一步进电机带动前旋转轴或后旋转轴旋转。第二个技术方案：增加第二步进电机，两个线圈分别由一个步进电机拖动。

Description

一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置

技术领域

本发明涉及一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，属于无线传输领域。

背景技术

目前，利用高频磁场无线传输能量的方法可以实现非接触、远距离条件下的能量传输。在医学、移动设备充电和无线传感器等方面具有较大的应用前景。但目前研究的线圈多是基于固定参数系统的研究，即在系统工作过程中，其中很多参数不能实时调整。但负载等效电阻、发送线圈和接收线圈间的距离等都会随着用电设备的运行和接收装置的移动等原因改变。因此会造成传输功率和效率偏离指定参数下的优化值，给系统设计和实现造成困难。

发明内容

本发明目的是为了解决现有用于高频磁场无线传输设备传输功率和效率偏离指定参数下的优化值的问题，提供了一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置。

本发明所述一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置一共有两个技术方案：

第一个技术方案：所述基于无线能量传输的可调节能量接收装置包括外壳、内线圈、外线圈、前旋转轴、后旋转轴和第一步进电机，

外壳为圆桶形，外壳的内部设置有内线圈和外线圈，

外壳的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴和后旋转轴，

内线圈和外线圈均为矩形线圈，

外线圈中相对的两个边分别与外壳的两个端盖钢性连接，内线圈中相对的两个边分别通过前旋转轴和后旋转轴与外壳的两个端盖旋转连接；并且，内线圈的径向宽度小于外线圈的径向宽度；

第一步进电机设置在外壳的后端盖外侧，第一步进电机带动前旋转轴或后旋转轴旋转。

第二个技术方案：所述基于无线能量传输的可调节能量接收装置包括外壳、内线圈、外线圈、前旋转轴、后旋转轴、第一步进电机和第二步进电机，

外壳为圆桶形，外壳的内部设置有内线圈和外线圈，

外壳的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴和后旋转轴，

内线圈和外线圈均为矩形线圈，

内线圈通过前旋转轴和外壳的前端盖旋转连接；

外线圈通过后旋转轴与外壳的后盖旋转连接；

内线圈的径向宽度小于外线圈的径向宽度；

第一步进电机设置在外壳的前端盖外侧，第一步进电机带动内线圈旋转；

第二步进电机设置在外壳的后端盖外侧，第二步进电机带动外线圈旋转。

本发明的优点：该装置可在使用中，连续调节系统的接收侧两个线圈的互感和与发送侧的角度。该发明针对双线圈接收装置，包括两个接收线圈，通过改变线圈间的相对位置，角度从0度连续调节到90度，因此互感可以从最大，连续调节接近为零。而采用双线圈结构，通过两个线圈间的耦合作用，可以起到阻抗变换的作用。调节线圈间的互感，可以调整与负载链接线圈对另一个线圈的反映阻抗。即可以在负载变化之后，通过互感的调节补偿，以稳定反映阻抗稳定在设定值附近。以此起到减弱负载变化造成输出功率变化的作用。同时由于接收装置位置的变化，造成接收线圈偏离最佳能量接收位置。通过旋转可以调节接收线圈的位置，可以改善接收线圈的工作状态，有利于提高无线传输功率和效率。

附图说明

图1是的实施方式一结构示意图；

图2是实施方式二结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，包括外壳1、内线圈2、外线圈3、前旋转轴4、后旋转轴5和第一步进电机6，

外壳1为圆桶形，外壳1的内部设置有内线圈2和外线圈3，

外壳1的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴4和后旋转轴5，

内线圈2和外线圈3均为矩形线圈，

外线圈3中相对的两个边分别与外壳1的两个端盖钢性连接，内线圈2中相对的两个边分别通过前旋转轴4和后旋转轴5与外壳1的两个端盖旋转连接；并且，内线圈2的径向宽度小于外线圈3的径向宽度；

第一步进电机6设置在外壳1的后端盖外侧，第一步进电机6带动前旋转轴4或后旋转轴5旋转。

本发明设计的装置由外壳1包裹。外壳1起到隔离和固定的作用，外壳1的材质是绝缘材料，避免在高频磁场中产生涡流损耗，外壳1具有一定的机械强度，内线圈2和外线圈3通过前旋转轴4和后旋转轴5固定在外壳1的前后端盖上。内线圈2和外线圈3围绕旋转轴4和旋转轴6绕共同的轴线旋转，内线圈2和外线圈3是两个可改变相对位置的线圈。因此外线圈3在直径上要稍微大于内线圈2，以便于内线圈2能够在外线圈3内旋转。但两者尺寸不宜相差过大，否则将降低两者间的最大互感值。如图1所示外线圈3连接第一步进电机6，通过后旋转轴5与外线圈3连接，内线圈2与外壳1固定。当第一步进电机6带动外线圈3旋转，则引起内线圈2与外线圈3相对位置的改变。可以控制线圈旋转固定角度并保持角度不变。

内线圈2和外线圈3中一个通过谐振电容与整流电路和滤波电路相连接。另外一个不与整流电路连接，近与谐振电容连接构成谐振电路。

前旋转轴4和后旋转轴5同轴设置或不同轴设置。

具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，它包括外壳1、内线圈2、外线圈3、前旋转轴4、后旋转轴5、第一步进电机6和第二步进电机7，

外壳1为圆桶形，外壳1的内部设置有内线圈2和外线圈3，

外壳1的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴4和后旋转轴5，

内线圈2和外线圈3均为矩形线圈，

内线圈2通过前旋转轴4和外壳1的前端盖旋转连接；

外线圈3通过后旋转轴5与外壳1的后盖旋转连接；

内线圈2的径向宽度小于外线圈3的径向宽度；

第一步进电机6设置在外壳1的前端盖外侧，第一步进电机6带动内线圈2旋转；

第二步进电机7设置在外壳1的后端盖外侧，第二步进电机7带动外线圈3旋转。

图2给出另外一种实施结构，内线圈2与外线圈3分别与第二步进7和第一步进电机6相连接。而电动结构(第一步进电机6和第二步进电机7)均与外壳1刚性连接。在电动机构的作用下，内线圈2与外线圈3均可以绕公共轴线旋转。外线圈3通过旋转可以调节与外电路的角度，内线圈2通过调整与外线圈3的角度，仍然可以调节线圈间的互感。通过上述方法提高传输功率和效率。

前旋转轴4和后旋转轴5同轴设置或不同轴设置。

Claims (6)

1.一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，其特征在于，它包括外壳（1）、内线圈（2）、外线圈（3）、前旋转轴（4）、后旋转轴（5）和第一步进电机（6），

外壳（1）为圆桶形，外壳（1）的内部设置有内线圈（2）和外线圈（3），

外壳（1）的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴（4）和后旋转轴（5），

内线圈（2）和外线圈（3）均为矩形线圈，

外线圈（3）中相对的两个边分别与外壳（1）的两个端盖钢性连接，内线圈（2）中相对的两个边分别通过前旋转轴（4）和后旋转轴（5）与外壳（1）的两个端盖旋转连接；并且，内线圈（2）的径向宽度小于外线圈（3）的径向宽度；

第一步进电机（6）设置在外壳（1）的后端盖外侧，第一步进电机（6）带动后旋转轴（5）旋转。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，其特征在于，外壳（1）的材质是绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，其特征在于，前旋转轴（4）和后旋转轴（5）同轴设置或不同轴设置。

4.一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，其特征在于，它包括外壳（1）、内线圈（2）、外线圈（3）、前旋转轴（4）、后旋转轴（5）、第一步进电机（6）和第二步进电机（7），

外壳（1）为圆桶形，外壳（1）的内部设置有内线圈（2）和外线圈（3），

外壳（1）的两个端盖的中心分别设置有前旋转轴（4）和后旋转轴（5），

内线圈（2）和外线圈（3）均为矩形线圈，

内线圈（2）通过前旋转轴（4）和外壳（1）的前端盖旋转连接；

外线圈（3）通过后旋转轴（5）与外壳（1）的后盖旋转连接；

内线圈（2）的径向宽度小于外线圈（3）的径向宽度；

第一步进电机（6）设置在外壳（1）的前端盖外侧，第一步进电机（6）带动内线圈（2）旋转；

第二步进电机（7）设置在外壳（1）的后端盖外侧，第二步进电机（7）带动外线圈（3）旋转。

5.根据权利要求3所述的一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，其特征在于，外壳（1）的材质是绝缘材料。

6.根据权利要求3所述的一种基于无线能量传输的可调节能量接收装置，其特征在于，前旋转轴（4）和后旋转轴（5）同轴设置或不同轴设置。