專利名稱：一種無線電力傳輸實驗平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電力傳輸理論的實驗方案，特別涉及一種可以調(diào)節(jié)傳輸距離，進而調(diào)節(jié)傳輸效率的無線電力傳輸實驗平臺。
背景技術：
2007年6月，美國麻省理工學院的物理學助理教授MarinSoljacic創(chuàng)立的團隊進行了一項震驚全球的演示——他們成功地點亮了一個兩米開外的60瓦燈泡，在電源和燈泡之間沒有使用任何電線，這個被馬林稱為“WiTricity”的技術利用了 “非輻射性磁耦合共振”原理，兩個耦合線圈頻率一致，通過共振使能量實現(xiàn)遠距離高效無線電力傳輸。這項技術也引起了英特爾的高度關注，以馬林的研究為基礎，英特爾公司，微軟亞洲研究院，海爾都在這個領域有了一定進展。這項被稱為無線電力傳輸技術在有望在未來的幾年內(nèi)應用于廣泛的行業(yè)中， 尤其是近年來通過飛利浦、三洋、諾基亞、德州儀器等無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium)成員的不斷發(fā)展下，研發(fā)的基于QI標準下的無線手機充電器更加推動了這項技術的研究。無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium)和QI標準就是2008年12月為了推動這一技術的應用而成立和制定的。但是該無線電力傳輸技術理論和實驗方案還不太成熟，這使得驗證和發(fā)展無線電力傳輸理論迫在眉睫。
實用新型內(nèi)容為了克服無線電力傳輸技術理論和技術上不太成熟的缺陷，本實用新型提供一種無線電力傳輸實驗平臺，可以有效地驗證無線電力傳輸?shù)睦碚?。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下函數(shù)信號發(fā)生器提供IMHz以下的各種頻率的正弦波信號，并且該信號發(fā)生器可以調(diào)節(jié)輸出波形的有效電壓的，其調(diào)節(jié)范圍為0至50V電壓。函數(shù)信號發(fā)生器提供頻率和電壓值可調(diào)節(jié)的信號，通過發(fā)射線圈發(fā)射電磁波，接收端的LC振蕩電路中的接收線圈作為接收電磁波的元件，其連接特征是，函數(shù)信號發(fā)生器兩端連接特斯拉發(fā)射線圈兩端作為發(fā)射端，特斯拉接收線圈兩端連接LC電路兩端，LC電路連接負載燈泡兩端，其中LC電路由電感和電容構(gòu)成，設計的LC電路可以通過2個開關切換電感和電容的連接狀態(tài)為串聯(lián)型或者并聯(lián)型。接收端特斯拉線圈和發(fā)射端特斯拉線圈之間設置可以伸縮的連桿，用來調(diào)節(jié)兩線圈之間的距離，其調(diào)節(jié)范圍為0至30CM。發(fā)射端元件和接收端元件都為特斯拉線圈，其特征在于，該特斯拉線圈是漆包線繞制的圓形線圈，為100匝以下，線徑2. Omm以下，內(nèi)阻5歐姆以下，半徑30CM以下，電感值為1000UH。接收端的LC電路中的電感就是特斯拉線圈，它和電容構(gòu)成了 LC電路，LC電路具有本身的諧振頻率，該頻率就是發(fā)生共振的基礎，另外該LC 電路可以進行串聯(lián)和并聯(lián)切換的功能，負載為一個5W燈泡。該平臺所涉及的無線電力傳輸方式有別于電磁感應方式，前者是基于無線共振耦合理論的一種新技術，后者的原理是切割磁力線產(chǎn)生電動勢。
3[0012]本實用新型的工作原理如下首先調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的電壓值和頻率值，使其提供標準的正弦波信號，信號發(fā)生器直接和特斯拉線圈相連接，電磁波通過該線圈自動發(fā)送出去。接收端的線圈會自動接收到該頻率的電磁波，然后通過該線圈轉(zhuǎn)換為正弦電壓信號。由于電感和電容組成了 LC振蕩電路，當該頻率和LC電路的固有頻率相近時(LC電路具有和互感M有關的諧振頻率)輸出端燈泡就最亮，表示發(fā)射端和接收端發(fā)生了共振。本實用新型的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，大多參數(shù)可以調(diào)節(jié)，使用方便， 成本低廉，經(jīng)濟實用。
圖1為無線電力傳輸實驗平臺所涉及的電路圖。圖2為本實用新型所涉及的實驗平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的創(chuàng)作特征、技術手段易于明白理解，以下結(jié)合具體實施例進一步闡述本實用新型。實施例 參看圖1，發(fā)射端的電路很簡單，函數(shù)信號發(fā)生器直接和電阻R2和Ll串聯(lián)，對于接收端，首先電阻形式的負載燈泡R2和電阻R3共同構(gòu)成了負載。當普通開關Kl閉合時單刀雙擲開關K2擲到上面時，L2和電容Cl，負載并聯(lián)。當普通開關Kl不閉合時單刀雙擲開關 K2擲到下面，電感L2直接和電容C2，負載串聯(lián)組成串聯(lián)電路。無論是并聯(lián)電路還是串聯(lián)電路，接收端LC電路都具有本身的諧振頻率f0，值得注意的是由于L2和Ll是耦合的，它們之間的互感M會改變其諧振頻率，所以此時要達到諧振就是另一個頻率fl。該頻率就是發(fā)生共振的基礎，當發(fā)射端發(fā)射某一頻率f2的電磁波時， 如果f2 = fl或者比較接近時，共振就發(fā)生了，此時燈泡應該是最亮的。參看圖2，所述的無線電力傳輸實驗平臺007在使用的時候，調(diào)節(jié)支撐架005和支撐架008的距離。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器004的電壓值和頻率值，使其提供標準的正弦波信號，信號發(fā)生器和特斯拉線圈001相連接，電磁波003通過該線圈001自動發(fā)送出去。接收端的線圈002會自動接收到頻率為f2的電磁波，然后通過該電感線圈002轉(zhuǎn)換為電能，該電能是頻率為f2的正弦波信號。由于電感002和電容(在圖1中標出)組成了 LC振蕩電路， 當該頻率f2和LC電路的諧振頻率fl相近或者相等時，輸出端燈泡006最亮，表示發(fā)射端和接收端就發(fā)生了共振。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種無線電力傳輸實驗平臺，其特征在于函數(shù)信號發(fā)生器提供頻率和電壓值可調(diào)節(jié)的交流信號通過發(fā)射線圈發(fā)射電磁波，接收端的LC振蕩電路中的接收線圈作為接收電磁波的元件，函數(shù)信號發(fā)生器兩端連接特斯拉發(fā)射線圈兩端作為發(fā)射端，特斯拉接收線圈兩端連接LC電路兩端，LC電路連接負載燈泡兩端，其中LC電路由電感和電容構(gòu)成，設計的LC 電路可以通過2個開關切換電感和電容的連接狀態(tài)為串聯(lián)型或者并聯(lián)型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力傳輸實驗平臺，其特征在于，接收端和發(fā)射端的距離是可調(diào)節(jié)的，其調(diào)節(jié)范圍為0至30CM。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力傳輸實驗平臺，發(fā)射端元件和接收端元件都為特斯拉線圈，其特征在于，該特斯拉線圈是漆包線繞制的圓形線圈，為100匝以下，線徑2. OMM以下，內(nèi)阻5歐姆以下，半徑30CM以下，電感值為IOOOuH以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力傳輸實驗平臺，其特征在于該LC電路可以進行串聯(lián)和并聯(lián)切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線電力傳輸實驗平臺，其特征在于負載為一個5W燈泡。
專利摘要本實用新型公開了一種無線電力傳輸實驗平臺，主要由函數(shù)信號發(fā)生器，特斯拉線圈，電磁波接收電路，負載燈泡等幾部分組成。該平臺可以廣泛應用于電磁場理論和無線電力傳輸理論方面的實驗，通過調(diào)節(jié)正弦波的頻率，由特斯拉線圈把電磁波發(fā)射出去，接收端同樣用特斯拉線圈接收空間中的電磁波信號，當接收端固有頻率和發(fā)射端頻率一致時，共振就發(fā)生了，接收系統(tǒng)可以最大限度的捕獲磁場能量并將其轉(zhuǎn)換為電能為負載供電。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低廉，經(jīng)濟實用。
文檔編號H02J17/00GK202206193SQ20112014957
公開日2012年4月25日 申請日期2011年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月8日
發(fā)明者張德銀, 張熙, 彭衛(wèi)東, 許將軍, 趙國柱, 高麗霞, 魏麟 申請人:張熙, 彭衛(wèi)東, 趙國柱