CN202206193U - 一种无线电力传输实验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无线电力传输实验平台，主要由函数信号发生器，特斯拉线圈，电磁波接收电路，负载灯泡等几部分组成。该平台可以广泛应用于电磁场理论和无线电力传输理论方面的实验，通过调节正弦波的频率，由特斯拉线圈把电磁波发射出去，接收端同样用特斯拉线圈接收空间中的电磁波信号，当接收端固有频率和发射端频率一致时，共振就发生了，接收系统可以最大限度的捕获磁场能量并将其转换为电能为负载供电。本实用新型结构简单，制作方便，成本低廉，经济实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线电力传输理论的实验方案，特别涉及一种可以调节传输距离，进而调节传输效率的无线电力传输实验平台。
背景技术
2007年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授MarinSoljacic创立的团队进行了一项震惊全球的演示——他们成功地点亮了一个两米开外的60瓦灯泡，在电源和灯泡之间没有使用任何电线，这个被马林称为“WiTricity”的技术利用了“非辐射性磁耦合共振”原理，两个耦合线圈频率一致，通过共振使能量实现远距离高效无线电力传输。这项技术也引起了英特尔的高度关注，以马林的研究为基础，英特尔公司，微软亚洲研究院，海尔都在这个领域有了一定进展。
这项被称为无线电力传输技术在有望在未来的几年内应用于广泛的行业中，尤其是近年来通过飞利浦、三洋、诺基亚、德州仪器等无线充电联盟(Wireless Power Consortium)成员的不断发展下，研发的基于QI标准下的无线手机充电器更加推动了这项技术的研究。无线充电联盟(Wireless Power Consortium)和QI标准就是2008年12月为了推动这一技术的应用而成立和制定的。
但是该无线电力传输技术理论和实验方案还不太成熟，这使得验证和发展无线电力传输理论迫在眉睫。
实用新型内容
为了克服无线电力传输技术理论和技术上不太成熟的缺陷，本实用新型提供一种无线电力传输实验平台，可以有效地验证无线电力传 输的理论。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
函数信号发生器提供1MHz以下的各种频率的正弦波信号，并且该信号发生器可以调节输出波形的有效电压的，其调节范围为0至50V电压。
函数信号发生器提供频率和电压值可调节的信号，通过发射线圈发射电磁波，接收端的LC振荡电路中的接收线圈作为接收电磁波的元件，其连接特征是，函数信号发生器两端连接特斯拉发射线圈两端作为发射端，特斯拉接收线圈两端连接LC电路两端，LC电路连接负载灯泡两端，其中LC电路由电感和电容构成，设计的LC电路可以通过2个开关切换电感和电容的连接状态为串联型或者并联型。
接收端特斯拉线圈和发射端特斯拉线圈之间设置可以伸缩的连杆，用来调节两线圈之间的距离，其调节范围为0至30CM。发射端元件和接收端元件都为特斯拉线圈，其特征在于，该特斯拉线圈是漆包线绕制的圆形线圈，为100匝以下，线径2.0mm以下，内阻5欧姆以下，半径30CM以下，电感值为1000uH。接收端的LC电路中的电感就是特斯拉线圈，它和电容构成了LC电路，LC电路具有本身的谐振频率，该频率就是发生共振的基础，另外该LC电路可以进行串联和并联切换的功能，负载为一个5W灯泡。
该平台所涉及的无线电力传输方式有别于电磁感应方式，前者是基于无线共振耦合理论的一种新技术，后者的原理是切割磁力线产生电动势。
本实用新型的工作原理如下：
首先调节信号发生器的电压值和频率值，使其提供标准的正弦波信号，信号发生器直接和特斯拉线圈相连接，电磁波通过该线圈自动发送出去。接收端的线圈会自动接收到该频率的电磁波，然后通过该线圈转换为正弦电压信号。由于电感和电容组成了LC振荡电路，当该频率和LC电路的固有频率相近时(LC电路具有和互感M有关的谐振频率)输出端灯泡就最亮，表示发射端和接收端发生了共振。
本实用新型的有益效果是，结构简单，制作容易，大多参数可以 调节，使用方便，成本低廉，经济实用。
附图说明
图1为无线电力传输实验平台所涉及的电路图。
图2为本实用新型所涉及的实验平台的结构示意图。
具体实施方式：
为了使本实用新型的创作特征、技术手段易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本实用新型。
实施例：
参看图1，发射端的电路很简单，函数信号发生器直接和电阻R2和L1串联，对于接收端，首先电阻形式的负载灯泡R2和电阻R3共同构成了负载。当普通开关K1闭合时单刀双掷开关K2掷到上面时，L2和电容C1，负载并联。当普通开关K1不闭合时单刀双掷开关K2掷到下面，电感L2直接和电容C2，负载串联组成串联电路。
无论是并联电路还是串联电路，接收端LC电路都具有本身的谐振频率f0，值得注意的是由于L2和L1是耦合的，它们之间的互感M会改变其谐振频率，所以此时要达到谐振就是另一个频率f1。该频率就是发生共振的基础，当发射端发射某一频率f2的电磁波时，如果f2＝f1或者比较接近时，共振就发生了，此时灯泡应该是最亮的。
参看图2，所述的无线电力传输实验平台007在使用的时候，调节支撑架005和支撑架008的距离。调节信号发生器004的电压值和频率值，使其提供标准的正弦波信号，信号发生器和特斯拉线圈001相连接，电磁波003通过该线圈001自动发送出去。接收端的线圈002会自动接收到频率为f2的电磁波，然后通过该电感线圈002转换为电能，该电能是频率为f2的正弦波信号。由于电感002和电容(在图1中标出)组成了LC振荡电路，当该频率f2和LC电路的谐振频率f1相近或者相等时，输出端灯泡006最亮，表示发射端和接收端就发生了共振。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种无线电力传输实验平台，其特征在于函数信号发生器提供频率和电压值可调节的交流信号通过发射线圈发射电磁波，接收端的LC振荡电路中的接收线圈作为接收电磁波的元件，函数信号发生器两端连接特斯拉发射线圈两端作为发射端，特斯拉接收线圈两端连接LC电路两端，LC电路连接负载灯泡两端，其中LC电路由电感和电容构成，设计的LC电路可以通过2个开关切换电感和电容的连接状态为串联型或者并联型。
2.根据权利要求1所述的无线电力传输实验平台，其特征在于，接收端和发射端的距离是可调节的，其调节范围为0至30CM。
3.根据权利要求1所述的无线电力传输实验平台，发射端元件和接收端元件都为特斯拉线圈，其特征在于，该特斯拉线圈是漆包线绕制的圆形线圈，为100匝以下，线径2.0MM以下，内阻5欧姆以下，半径30CM以下，电感值为1000uH以下。
4.根据权利要求1所述的无线电力传输实验平台，其特征在于该LC电路可以进行串联和并联切换。
5.根据权利要求1所述的无线电力传输实验平台，其特征在于负载为一个5W灯泡。
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2011
- 2011-05-08 CN CN2011201495747U patent/CN202206193U/zh not_active Expired - Fee Related
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