CN103943013B - 非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置及其方法，装置构成是：底座的纵向滑轨与左、右基座底部的滑槽配合；底座左、右两端分别通过轴承连接左、右纵向调节丝杆，两丝杆分别与左、右基座上的螺母连接；左、右基座顶部横向的滑轨分别与左、右横向滑块底部的滑槽配合，左、右横向滑块的相对面分别螺纹连接发射线圈承载板与接收线圈承载板；左、右基座前端分别通过轴承连接左、右横向调节丝杆，两横向调节丝杆分别与左、右横向滑块上的螺母连接；能量输入端和输出端均与功率测试及处理显示设备相连。该装置能够测试出发射线圈和接收线圈之间相对距离与系统传输效率的数量关系，为非接触电能传输系统的设计、制造与使用、维护提供实验依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置及其方法。
背景技术
基于电磁感应原理的非接触电能传输系统，由发送端和接收端两部分组成。发送端的组成原理是：电网的工频电经过整流器整流成直流电，再经过高频逆变器将直流逆变成高频的交流电，高频的交流电流在发送线圈中流动产生高频交变磁场。接收端的组成原理是：接收端的接收线圈感应到发送线圈产生的高频交变的磁场，在接收线圈中感生出高频的交流电，接收线圈中的高频交流电经过整流器整流成直流电，再逆变为负载所需(通常为工频)交流电，从而完成电能的无线传输。
非接触电能传输系统的核心问题就是接收线圈和发送线圈即电磁机构之间的能量传输。其传输的功率上限以及传输效率既与两线圈的几何构造有关，也与两线圈(电磁机构)之间的相对位置有着极大的关系：其中，电磁机构的几何构造决定线圈自身的自感大小，而相对位置决定电磁机构之间的互感量大小。因此，对发射线圈和接收线圈即电磁机构之间相对距离与非接触电能传输系统的传输效率进行实验研究得出二者的数量关系，能为非接触电能传输系统的设计、制造与使用、维护提供实验依据；同时，对二者的关系进行演示，也能直观地反映出非接触电能传输系统的原理、工作过程、传输效率与电磁机构的结构与相对距离的关系，从而有利于非接触电能传输系统的教学与推广。
发明内容
本发明的目的就是提供一种非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置，该装置能够测试出发射线圈和接收线圈即电磁机构之间相对距离与非接触电能传输系统传输效率的数量关系，能为非接触电能传输系统的设计、制造与使用、维护提供实验依据。同时，能直观地演示出非接触电能传输系统的原理、工作过程、传输效率与电磁机构的结构与相对距离的关系，从而有利于非接触电能传输系统的教学与推广。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置，其特征在于：
纵向的底座上设置有纵向滑轨，左、右基座底部的滑槽与纵向滑轨配合；底座左、右两端分别通过轴承连接左、右纵向调节丝杆，左、右纵向调节丝杆分别与左、右基座上的螺母连接；
左、右基座顶部横向的左、右滑轨分别与左、右横向滑块底部的滑槽配合，左横向滑块的右侧面螺纹连接用于放置非接触电能传输系统发射线圈的发射线圈承载板，右横向滑块的左侧面螺纹连接用于放置非接触电能传输系统接收线圈的接收线圈承载板；
左、右基座前端分别通过轴承连接左、右横向调节丝杆的前端，左、右横向调节丝杆的后端分别与左、右横向滑块上的螺母连接；
非接触电能传输系统的能量输入端和能量输出端均与功率测试及处理显示设备相连。
本发明的另一发明目的是提供一种使用上述的非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置进行实验演示的方法。
本发明实现另一发明目的所采用的技术方案是，一种使用上述的非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置进行实验及演示的方法，其具体做法是：
a、准备：将发射线圈承载板及接收线圈承载板从左、右横向滑块上取下，将拟实验的非接触电能传输系统的发射线圈及接收线圈分别粘贴在发射线圈承载板及接收线圈承载板上，再将发射线圈承载板及接收线圈承载板分别螺纹连接在左横向滑块的右侧面和右横向滑块的左侧面；
b、实验演示：启动非接触电能传输系统，旋转左、右纵向调节丝杆以调节左、右基座的纵向位置，从而实现左、右基座上的发射线圈承载板及其发射线圈和接收线圈承载板及其接收线圈之间的纵向相对距离的调节；
旋转左、右横向调节丝杆以调节左、右横向滑块，从而实现左、右横向滑块上的发射线圈承载板及其发射线圈和接收线圈承载板及其接收线圈之间横向相对距离的调节；
在纵向相对距离和横向相对距离调节的同时，通过功率测试及处理显示设备同步测试能量输入端功率及能量输出端功率，计算能量传输效率并将能量传输效率和对应的纵向相对距离和横向相对距离进行储存和显示。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明的发射线圈承载板与接收线圈承载板分别螺纹连接在左、右横向滑块和左、右基座构成的横向丝杆丝母机构上，从而可以方便、精确地调节电磁结构中发射线圈及接收线圈的横向相对距离；而该横向丝杆丝母结构又固定在左、右基座与纵向滑轨组成的纵向丝杆丝母机构上，从而也可以方便、精确地调节电磁结构中发射线圈及接收线圈的纵向相对距离；在调节纵向距离和横向距离的同时，系统可以实时测得能量发射端和能量接收端的功率，并计算出系统的能量传输效率，进而得出能量传输效率与横向、纵向相对距离的数量关系；为非接触电能传输系统的设计、制造与使用、维护提供实验依据；
二、本发明的发射线圈承载板和接收线圈承载板便于粘贴更换不同构造的发射线圈和接收线圈，从而方便地实现不同构造的电磁结构与纵、横向相对距离的实验；
三、在进行横向、纵向相对距离调节的同时，功率测试及处理显示设备能直观地显示出非接触电能传输系统的传输效率与电磁机构的结构与相对距离的关系，从而演示出非接触电能传输系统的原理、工作过程、传输效率与电磁机构的结构与相对距离的关系，利于非接触电能传输系统的教学与推广。
上述的底座的纵向滑轨上设有纵向距离标尺，左、右基座顶部的横向滑轨上也设有横向距离标尺；左纵向调节丝杆的左端部和右纵向调节丝杆的右端部均设有纵向距离调节手柄；左、右横向调节丝杆的前端均设有横向距离调节手柄。
使用横向距离调节手柄和纵向距离调节手柄可以更方便地调节发射线圈和接收线圈之间的纵向相对距离和横向相对距离；通过纵向距离标尺与横向距离标尺可以更方便、直观地测量出发射线圈和接收线圈之间的纵向相对距离和横向相对距离。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1示出，本发明的一种具体实施方式，一种非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置，其特征在于：
纵向的底座1上设置有纵向滑轨1c，左、右基座2a，2b底部的滑槽与纵向滑轨1c配合；底座1左、右两端分别通过轴承连接左、右纵向调节丝杆1a，1b，左、右纵向调节丝杆1a，1b分别与左、右基座2a，2b上的螺母连接；
左、右基座2a，2b顶部横向的左、右滑轨2c，2d分别与左、右横向滑块3a，3b底部的滑槽配合，左横向滑块3a的右侧面螺纹连接用于放置非接触电能传输系统发射线圈的发射线圈承载板4，右横向滑块3b的左侧面螺纹连接用于放置非接触电能传输系统接收线圈的接收线圈承载板5；
左、右基座2a，2b前端分别通过轴承连接左、右横向调节丝杆6a，6b的前端，左、右横向调节丝杆6a，6b的后端分别与左、右横向滑块3a，3b上的螺母连接；
非接触电能传输系统的能量输入端和能量输出端均与功率测试及处理显示设备相连。
本例的底座1的纵向滑轨1c上设有纵向距离标尺7a，左、右基座2a，2b顶部的横向滑轨上也设有横向距离标尺7b；左纵向调节丝杆1a的左端部和右纵向调节丝杆1a的右端部均设有纵向距离调节手柄8；左、右横向调节丝杆6a，6b的前端均设有横向距离调节手柄9。
使用本例的非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置进行实验及演示的方法，其具体做法是：
a、准备：将发射线圈承载板4及接收线圈承载板5从左、右横向滑块3a，3b上取下，将拟实验的非接触电能传输系统的发射线圈及接收线圈分别粘贴在发射线圈承载板4及接收线圈承载板5上，再将发射线圈承载板4及接收线圈承载板5分别螺纹连接在左横向滑块3a的右侧面和右横向滑块3b的左侧面；
b、实验演示：启动非接触电能传输系统，旋转左、右纵向调节丝杆1a，1b以调节左、右基座2a，2b的纵向位置，从而实现左、右基座2a，2b上的发射线圈承载板4及其发射线圈和接收线圈承载板5及其接收线圈之间的纵向相对距离的调节；
旋转左、右横向调节丝杆6a，6b以调节左、右横向滑块3a，3b，从而实现左、右横向滑块3a，3b上的发射线圈承载板4及其发射线圈和接收线圈承载板5及其接收线圈之间横向相对距离的调节；
在纵向相对距离和横向相对距离调节的同时，通过功率测试及处理显示设备同步测试能量输入端功率及能量输出端功率，计算能量传输效率并将能量传输效率和对应的纵向相对距离和横向相对距离进行储存和显示。
Claims (3)
1.一种非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置，其特征在于：
纵向的底座(1)上设置有纵向滑轨(1c)，左、右基座(2a，2b)底部的滑槽与纵向滑轨(1c)配合；底座(1)左、右两端分别通过轴承连接左、右纵向调节丝杆(1a，1b)，左、右纵向调节丝杆(1a，1b)分别与左、右基座(2a，2b)上的螺母连接；
左、右基座(2a，2b)顶部横向的左、右滑轨(2c，2d)分别与左、右横向滑块(3a，3b)底部的滑槽配合，左横向滑块(3a)的右侧面螺纹连接用于放置非接触电能传输系统发射线圈的发射线圈承载板(4)，右横向滑块(3b)的左侧面螺纹连接用于放置非接触电能传输系统接收线圈的接收线圈承载板(5)；
左、右基座(2a，2b)前端分别通过轴承连接左、右横向调节丝杆(6a，6b)的前端，左、右横向调节丝杆(6a，6b)的后端分别与左、右横向滑块(3a，3b)上的螺母连接；
非接触电能传输系统的能量输入端和能量输出端均与功率测试及处理显示设备相连。
2.根据权利要求1所述的非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置，其特征在于：所述的底座(1)的纵向滑轨(1c)上设有纵向距离标尺(7a)，左、右基座(2a，2b)顶部的横向滑轨上也设有横向距离标尺(7b)；左纵向调节丝杆(1a)的左端部和右纵向调节丝杆(1a)的右端部均设有纵向距离调节手柄(8)；左、右横向调节丝杆(6a，6b)的前端均设有横向距离调节手柄(9)。
3.一种使用权利要求1所述的非接触电能传输系统电磁机构动态实验演示装置进行实验及演示的方法，其具体做法是：
a、准备：将发射线圈承载板(4)及接收线圈承载板(5)从左、右横向滑块(3a，3b)上取下，将拟实验的非接触电能传输系统的发射线圈及接收线圈分别粘贴在发射线圈承载板(4)及接收线圈承载板(5)上，再将发射线圈承载板(4)及接收线圈承载板(5)分别螺纹连接在左横向滑块(3a)的右侧面和右横向滑块(3b)的左侧面；
b、实验演示：启动非接触电能传输系统，旋转左、右纵向调节丝杆(1a，1b)以调节左、右基座(2a，2b)的纵向位置，从而实现左、右基座(2a，2b)上的发射线圈承载板(4)及其发射线圈和接收线圈承载板(5)及其接收线圈之间的纵向相对距离的调节；
旋转左、右横向调节丝杆(6a，6b)以调节左、右横向滑块(3a，3b)，从而实现左、右横向滑块(3a，3b)上的发射线圈承载板(4)及其发射线圈和接收线圈承载板(5)及其接收线圈之间横向相对距离的调节；
在纵向相对距离和横向相对距离调节的同时，通过功率测试及处理显示设备同步测试能量输入端功率及能量输出端功率，计算能量传输效率并将能量传输效率和对应的纵向相对距离和横向相对距离进行储存和显示。
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