CN118054571A - 基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，属于无线电能传输技术领域，具体结构包括线圈，线圈两端连接到交流电源，线圈分割成多段，相邻两段线圈采用单刀双掷继电器连接，单刀双掷继电器还连接到交流电源一端。本发明利用继电器可作为单刀双掷开关的特性，实现不同匝数传输线圈间转换，摆脱重新更换新线圈进入系统；减少了线圈材料的消耗；满足不同输出功率所需线圈参数。
Description
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，涉及基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈。
背景技术
2007年美国麻省理工大学的物理学助理教授Marin Solijacic和他的研究团队公开做了一个演示，利用谐振耦合技术在2米处成功点亮了一盏60W的灯泡，从此，谐振耦合无线电能传输技术逐渐成为研究的热点。该技术具有传输效率高、功率大、距离远、对介质的依赖性小等特点，为中程无线电力传输技术的研究开辟了一个新的方向。磁耦合谐振式无线电能传输系统中发射装置和接收装置必须具有相同的自谐振频率，发射电源发出相同频率的能量，通过磁耦合谐振将能量源源不断地从发射端传输到接收端。
耦合线圈是传输系统的重要组成部分，而线圈的匝数是耦合线圈的重要参数，不同情况下，对应的线圈匝数，能够实现传输效率最大化，实现更远的传输，但在目前实验与实际应用中，仅可针对固定匝数的线圈进行实验与应用，若想使用不同匝数的线圈，就必须制作多个独立线圈，不便于实验与实际应用的快速切换，无法针对不同应用场景所需，提供契合的匝数的线圈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，以解决背景技术中存在的只能采用固定匝数的线圈进行实验导致的成本高的技术问题。
本发明采取的技术方案为：基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，包括线圈，线圈两端连接到交流电源，线圈分割成多段，相邻两段线圈采用单刀双掷继电器连接，单刀双掷继电器还连接到交流电源一端。
进一步地，上述每个单刀双掷继电器连接到控制器。
进一步地，上述控制器通过整流模块连接到单刀双掷继电器。
进一步地，上述单刀双掷继电器采用两个，将线圈分割成三段。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明利用继电器可作为单刀双掷开关的特性，实现不同匝数传输线圈间转换，摆脱重新更换新线圈进入系统；减少了线圈材料的消耗；满足不同输出功率所需线圈参数。
附图说明
图1是线圈分割结构示意图；
图2是线圈连接控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，包括线圈，线圈两端连接到交流电源，线圈分割成三段，相邻两段线圈采用单刀双掷继电器连接，单刀双掷继电器还连接到交流电源一端；每个单刀双掷继电器连接到控制器；控制器通过整流模块连接到单刀双掷继电器，如图1所示，在整体线圈结构中，两处被截断，利用可实现单刀双掷的继电器进行连接，继电器SPDT1的A1、A3节点导通时，线圈的匝数为4匝；当SPDT1的A1、A2节点和SPDT2的A4、A5节点导通时,线圈匝数为6匝；当SPDT1的A1、A2节点和SPDT2的A4、A6节点导通时，线圈匝数为8匝。本发明可实现线圈多匝数切换，完成不同输出功率的无线电能传输。
图2，是发射线圈的电源电路和控制电路，发射线圈用电感元件表示，图中电源电路部分主要为一个交流电源，交流电源为线圈供能，同时通过整流电路进行降压整流后为单片机M CU供能；控制电路的主要功能是通过单片机对单刀双掷继电器进行控制，实现不同节点的通断。
磁耦合谐振式无线电能传输对于线圈的参数是固定的，此处的参数包括，线圈的匝数、线径以及内径，且线圈匝数是对整个传输系统影响最大的因素之一。对于不同传输距离以及输出功率，有对应匹配的线圈进行传输才能达到最佳传输效率。所以，要实现不同距离及输出功率下的无线电能传输，就需要准备多个不同参数的线圈。由于在谐振状态，补偿电容也需要相应的进行更改，所以选用可变电容和微调可变电容，通过单片机改变电容电压控制电容大小，以此达到对谐振电容进行粗调和精调以保障电路处在谐振状态，整个过程非常繁琐且需要消耗较多的材料。本发明旨在通过线圈之间的切换，通过改变线圈匝数，获取参数可调的传输线圈，进行无线电能传输。
实施例2：基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，包括线圈，线圈两端连接到交流电源，线圈分割成两段，相邻两段线圈采用单刀双掷继电器连接，单刀双掷继电器还连接到交流电源一端；每个单刀双掷继电器连接到控制器；控制器通过整流模块连接到单刀双掷继电器，线圈分割图在图1中减少一个，即，在整体线圈结构中，一处被截断，利用可实现单刀双掷的继电器进行连接，继电器SPDT1的A1、A3节点导通时，为第一段线圈的匝数；当SPDT1的A1、A2节点导通时，为整个线圈匝数。
本实施例的发射线圈的电源电路和控制电路与图2相近，少一个单刀双掷继电器。
实施例3：基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，包括线圈，线圈两端连接到交流电源，线圈分割成四段，相邻两段线圈采用单刀双掷继电器连接，单刀双掷继电器还连接到交流电源一端；每个单刀双掷继电器连接到控制器；控制器通过整流模块连接到单刀双掷继电器，线圈分割图在图1中增加一个，即，在整体线圈结构中，三处被截断，利用可实现单刀双掷的继电器进行连接，控制三个单刀双掷的继电器能够实现第一段线圈匝数、第一段线圈匝数+第二段线圈匝数、第一段线圈匝数+第二段线圈匝数+第三段线圈匝数以及整个线圈匝数的控制。
本实施例的发射线圈的电源电路和控制电路与图2相近，多一个单刀双掷继电器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，其特征在于：包括线圈，线圈两端连接到交流电源，线圈分割成多段，相邻两段线圈采用单刀双掷继电器连接，单刀双掷继电器还连接到交流电源一端。
2.根据权利要求1所述的基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，其特征在于：每个单刀双掷继电器连接到控制器。
3.根据权利要求2所述的基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，其特征在于：控制器通过整流模块连接到单刀双掷继电器。
4.根据权利要求3所述的基于继电器的匝数可选型磁耦合谐振式无线电能传输线圈，其特征在于：单刀双掷继电器采用两个，将线圈分割成三段。
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