非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置及其方法
【專利摘要】一種非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置及其方法，裝置構(gòu)成是：底座的縱向滑軌與左、右基座底部的滑槽配合；底座左、右兩端分別通過軸承連接左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿，兩絲桿分別與左、右基座上的螺母連接；左、右基座頂部橫向的滑軌分別與左、右橫向滑塊底部的滑槽配合，左、右橫向滑塊的相對面分別螺紋連接發(fā)射線圈承載板與接收線圈承載板；左、右基座前端分別通過軸承連接左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿，兩橫向調(diào)節(jié)絲桿分別與左、右橫向滑塊上的螺母連接；能量輸入端和輸出端均與功率測試及處理顯示設備相連。該裝置能夠測試出發(fā)射線圈和接收線圈之間相對距離與系統(tǒng)傳輸效率的數(shù)量關系，為非接觸電能傳輸系統(tǒng)的設計、制造與使用、維護提供實驗依據(jù)。
【專利說明】非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]基于電磁感應原理的非接觸電能傳輸系統(tǒng)，由發(fā)送端和接收端兩部分組成。發(fā)送端的組成原理是:電網(wǎng)的工頻電經(jīng)過整流器整流成直流電，再經(jīng)過高頻逆變器將直流逆變成高頻的交流電，高頻的交流電流在發(fā)送線圈中流動產(chǎn)生高頻交變磁場。接收端的組成原理是:接收端的接收線圈感應到發(fā)送線圈產(chǎn)生的高頻交變的磁場，在接收線圈中感生出高頻的交流電，接收線圈中的高頻交流電經(jīng)過整流器整流成直流電，再逆變?yōu)樨撦d所需(通常為工頻)交流電，從而完成電能的無線傳輸。
[0003]非接觸電能傳輸系統(tǒng)的核心問題就是接收線圈和發(fā)送線圈即電磁機構(gòu)之間的能量傳輸。其傳輸?shù)墓β噬舷抟约皞鬏斝始扰c兩線圈的幾何構(gòu)造有關，也與兩線圈(電磁機構(gòu))之間的相對位置有著極大的關系:其中，電磁機構(gòu)的幾何構(gòu)造決定線圈自身的自感大小，而相對位置決定電磁機構(gòu)之間的互感量大小。因此，對發(fā)射線圈和接收線圈即電磁機構(gòu)之間相對距離與非接觸電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率進行實驗研究得出二者的數(shù)量關系，能為非接觸電能傳輸系統(tǒng)的設計、制造與使用、維護提供實驗依據(jù)；同時，對二者的關系進行演示，也能直觀地反映出非接觸電能傳輸系統(tǒng)的原理、工作過程、傳輸效率與電磁機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與相對距離的關系，從而有利于非接觸電能傳輸系統(tǒng)的教學與推廣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置，該裝置能夠測試出發(fā)射線圈和接收線圈即電磁機構(gòu)之間相對距離與非接觸電能傳輸系統(tǒng)傳輸效率的數(shù)量關系，能為非接觸電能傳輸系統(tǒng)的設計、制造與使用、維護提供實驗依據(jù)。同時，能直觀地演示出非接觸電能傳輸系統(tǒng)的原理、工作過程、傳輸效率與電磁機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與相對距離的關系，從而有利于非接觸電能傳輸系統(tǒng)的教學與推廣。
[0005]本發(fā)明實現(xiàn)其發(fā)明目的所采用的技術方案是:一種非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置，其特征在于:
[0006]縱向的底座上設置有縱向滑軌，左、右基座底部的滑槽與縱向滑軌配合；底座左、右兩端分別通過軸承連接左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿，左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿分別與左、右基座上的螺母連接；
[0007]左、右基座頂部橫向的左、右滑軌分別與左、右橫向滑塊底部的滑槽配合，左橫向滑塊的右側(cè)面螺紋連接用于放置非接觸電能傳輸系統(tǒng)發(fā)射線圈的發(fā)射線圈承載板，右橫向滑塊的左側(cè)面螺紋連接用于放置非接觸電能傳輸系統(tǒng)接收線圈的接收線圈承載板；
[0008]左、右基座前端分別通過軸承連接左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿的前端，左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿的后端分別與左、右橫向滑塊上的螺母連接；
[0009]非接觸電能傳輸系統(tǒng)的能量輸入端和能量輸出端均與功率測試及處理顯示設備相連。
[0010]本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提供一種使用上述的非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置進行實驗演示的方法。
[0011]本發(fā)明實現(xiàn)另一發(fā)明目的所采用的技術方案是，一種使用上述的非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置進行實驗及演示的方法，其具體做法是:
[0012]a、準備:將發(fā)射線圈承載板及接收線圈承載板從左、右橫向滑塊上取下，將擬實驗的非接觸電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈及接收線圈分別粘貼在發(fā)射線圈承載板及接收線圈承載板上，再將發(fā)射線圈承載板及接收線圈承載板分別螺紋連接在左橫向滑塊的右側(cè)面和右橫向滑塊的左側(cè)面；
[0013]b、實驗演不:啟動非接觸電能傳輸系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿以調(diào)節(jié)左、右基座的縱向位置，從而實現(xiàn)左、右基座上的發(fā)射線圈承載板及其發(fā)射線圈和接收線圈承載板及其接收線圈之間的縱向相對距離的調(diào)節(jié)；
[0014]旋轉(zhuǎn)左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿以調(diào)節(jié)左、右橫向滑塊，從而實現(xiàn)左、右橫向滑塊上的發(fā)射線圈承載板及其發(fā)射線圈和接收線圈承載板及其接收線圈之間橫向相對距離的調(diào)節(jié)；
[0015]在縱向相對距離和橫向相對距離調(diào)節(jié)的同時，通過功率測試及處理顯示設備同步測試能量輸入端功率及能量輸出端功率，計算能量傳輸效率并將能量傳輸效率和對應的縱向相對距離和橫向相對距離進行儲存和顯示。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]一、本發(fā)明的發(fā)射線圈承載板與接收線圈承載板分別螺紋連接在左、右橫向滑塊和左、右基座構(gòu)成的橫向絲桿絲母機構(gòu)上，從而可以方便、精確地調(diào)節(jié)電磁結(jié)構(gòu)中發(fā)射線圈及接收線圈的橫向相對距離；而該橫向絲桿絲母結(jié)構(gòu)又固定在左、右基座與縱向滑軌組成的縱向絲桿絲母機構(gòu)上，從而也可以方便、精確地調(diào)節(jié)電磁結(jié)構(gòu)中發(fā)射線圈及接收線圈的縱向相對距離；在調(diào)節(jié)縱向距離和橫向距離的同時，系統(tǒng)可以實時測得能量發(fā)射端和能量接收端的功率，并計算出系統(tǒng)的能量傳輸效率，進而得出能量傳輸效率與橫向、縱向相對距離的數(shù)量關系；為非接觸電能傳輸系統(tǒng)的設計、制造與使用、維護提供實驗依據(jù)；
[0018]二、本發(fā)明的發(fā)射線圈承載板和接收線圈承載板便于粘貼更換不同構(gòu)造的發(fā)射線圈和接收線圈，從而方便地實現(xiàn)不同構(gòu)造的電磁結(jié)構(gòu)與縱、橫向相對距離的實驗；
[0019]三、在進行橫向、縱向相對距離調(diào)節(jié)的同時，功率測試及處理顯示設備能直觀地顯示出非接觸電能傳輸系統(tǒng)的傳輸效率與電磁機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與相對距離的關系，從而演示出非接觸電能傳輸系統(tǒng)的原理、工作過程、傳輸效率與電磁機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與相對距離的關系，利于非接觸電能傳輸系統(tǒng)的教學與推廣。
[0020]上述的底座的縱向滑軌上設有縱向距離標尺，左、右基座頂部的橫向滑軌上也設有橫向距離標尺；左縱向調(diào)節(jié)絲桿的左端部和右縱向調(diào)節(jié)絲桿的右端部均設有縱向距離調(diào)節(jié)手柄；左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿的前端均設有橫向距離調(diào)節(jié)手柄。
[0021]使用橫向距離調(diào)節(jié)手柄和縱向距離調(diào)節(jié)手柄可以更方便地調(diào)節(jié)發(fā)射線圈和接收線圈之間的縱向相對距離和橫向相對距離；通過縱向距離標尺與橫向距離標尺可以更方便、直觀地測量出發(fā)射線圈和接收線圈之間的縱向相對距離和橫向相對距離。
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述。【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例
[0025]圖1不出，本發(fā)明的一種【具體實施方式】,一種非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置，其特征在于:
[0026]縱向的底座I上設置有縱向滑軌lc，左、右基座2a，2b底部的滑槽與縱向滑軌Ic配合；底座I左、右兩端分別通過軸承連接左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿la，lb，左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿la, Ib分別與左、右基座2a，2b上的螺母連接；
[0027]左、右基座2a，2b頂部橫向的左、右滑軌2c，2d分別與左、右橫向滑塊3a，3b底部的滑槽配合，左橫向滑塊3a的右側(cè)面螺紋連接用于放置非接觸電能傳輸系統(tǒng)發(fā)射線圈的發(fā)射線圈承載板4，右橫向滑塊3b的左側(cè)面螺紋連接用于放置非接觸電能傳輸系統(tǒng)接收線圈的接收線圈承載板5;
[0028]左、右基座2a，2b前端分別通過軸承連接左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿6a，6b的前端，左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿6a, 6b的后端分別與左、右橫向滑塊3a, 3b上的螺母連接；
[0029]非接觸電能傳輸系統(tǒng)的能量輸入端和能量輸出端均與功率測試及處理顯示設備相連。
[0030]本例的底座I的縱向滑軌Ic上設有縱向距離標尺7a，左、右基座2a，2b頂部的橫向滑軌上也設有橫向距離標尺7b ;左縱向調(diào)節(jié)絲桿Ia的左端部和右縱向調(diào)節(jié)絲桿Ia的右端部均設有縱向距離調(diào)節(jié)手柄8 ;左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿6a，6b的前端均設有橫向距離調(diào)節(jié)手柄9。
[0031]使用本例的非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置進行實驗及演示的方法，其具體做法是:
[0032]a、準備:將發(fā)射線圈承載板4及接收線圈承載板5從左、右橫向滑塊3a，3b上取下，將擬實驗的非接觸電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈及接收線圈分別粘貼在發(fā)射線圈承載板4及接收線圈承載板5上，再將發(fā)射線圈承載板4及接收線圈承載板5分別螺紋連接在左橫向滑塊3a的右側(cè)面和右橫向滑塊3b的左側(cè)面；
[0033]b、實驗演示:啟動非接觸電能傳輸系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿la，lb以調(diào)節(jié)左、右基座2a, 2b的縱向位直，從而實現(xiàn)左、右基座2a, 2b上的發(fā)射線圈承載板4及其發(fā)射線圈和接收線圈承載板5及其接收線圈之間的縱向相對距離的調(diào)節(jié)；
[0034]旋轉(zhuǎn)左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿6a，6b以調(diào)節(jié)左、右橫向滑塊3a，3b，從而實現(xiàn)左、右橫向滑塊3a，3b上的發(fā)射線圈承載板4及其發(fā)射線圈和接收線圈承載板5及其接收線圈之間橫向相對距離的調(diào)節(jié)；
[0035]在縱向相對距離和橫向相對距離調(diào)節(jié)的同時，通過功率測試及處理顯示設備同步測試能量輸入端功率及能量輸出端功率，計算能量傳輸效率并將能量傳輸效率和對應的縱向相對距離和橫向相對距離進行儲存和顯示。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置，其特征在于: 縱向的底座(1)上設置有縱向滑軌(1C)，左、右基座(2a，2b)底部的滑槽與縱向滑軌(Ic)配合；底座⑴左、右兩端分別通過軸承連接左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿(la，lb)，左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿(la，lb)分別與左、右基座(2a，2b)上的螺母連接； 左、右基座(2a，2b)頂部橫向的左、右滑軌(2c，2d)分別與左、右橫向滑塊(3a，3b)底部的滑槽配合，左橫向滑塊(3a)的右側(cè)面螺紋連接用于放置非接觸電能傳輸系統(tǒng)發(fā)射線圈的發(fā)射線圈承載板(4)，右橫向滑塊(3b)的左側(cè)面螺紋連接用于放置非接觸電能傳輸系統(tǒng)接收線圈的接收線圈承載板(5)； 左、右基座(2a，2b)前端分別通過軸承連接左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿(6a，6b)的前端，左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿(6a, 6b)的后端分別與左、右橫向滑塊(3a, 3b)上的螺母連接； 非接觸電能傳輸系統(tǒng)的能量輸入端和能量輸出端均與功率測試及處理顯示設備相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置，其特征在于:所述的底座⑴的縱向滑軌(Ic)上設有縱向距離標尺(7a)，左、右基座(2a，2b)頂部的橫向滑軌上也設有橫向距離標尺(7b);左縱向調(diào)節(jié)絲桿(Ia)的左端部和右縱向調(diào)節(jié)絲桿(Ia)的右端部均設有縱向距離調(diào)節(jié)手柄⑶；左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿(6a，6b)的前端均設有橫向距離調(diào)節(jié)手柄(9)。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的非接觸電能傳輸系統(tǒng)電磁機構(gòu)動態(tài)實驗演示裝置進行實驗及演示的方法，其具體做法是: a、準備:將發(fā)射線圈承載板(4)及接收線圈承載板(5)從左、右橫向滑塊(3a，3b)上取下，將擬實驗的非接觸電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈及接收線圈分別粘貼在發(fā)射線圈承載板(4)及接收線圈承載板(5)上，再將發(fā)射線圈承載板(4)及接收線圈承載板(5)分別螺紋連接在左橫向滑塊(3a)的右側(cè)面和右橫向滑塊(3b)的左側(cè)面； b、實驗演示:啟動非接觸電能傳輸系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)左、右縱向調(diào)節(jié)絲桿(la，lb)以調(diào)節(jié)左、右基座(2a, 2b)的縱向位置，從而實現(xiàn)左、右基座(2a, 2b)上的發(fā)射線圈承載板(4)及其發(fā)射線圈和接收線圈承載板(5)及其接收線圈之間的縱向相對距離的調(diào)節(jié)； 旋轉(zhuǎn)左、右橫向調(diào)節(jié)絲桿^a，6b)以調(diào)節(jié)左、右橫向滑塊(3a，3b)，從而實現(xiàn)左、右橫向滑塊(3a，3b)上的發(fā)射線圈承載板(4)及其發(fā)射線圈和接收線圈承載板(5)及其接收線圈之間橫向相對距離的調(diào)節(jié)； 在縱向相對距離和橫向相對距離調(diào)節(jié)的同時，通過功率測試及處理顯示設備同步測試能量輸入端功率及能量輸出端功率，計算能量傳輸效率并將能量傳輸效率和對應的縱向相對距離和橫向相對距離進行儲存和顯示。
【文檔編號】G09B23/18GK103943013SQ201410182670
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】李硯玲, 黃立敏, 何正友, 林圣 , 麥瑞坤 申請人:西南交通大學