非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置及其方法
2023-08-10 22:14:01 2
非接觸電能傳輸系統電磁機構動態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電磁機構動態實驗演示裝置及其方法，裝置構成是：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、右縱向調節絲杆，兩絲杆分別與左、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、右橫向調節絲杆，兩橫向調節絲杆分別與左、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射線圈和接收線圈之間相對距離與系統傳輸效率的數量關係，為非接觸電能傳輸系統的設計、製造與使用、維護提供實驗依據。
【專利說明】非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置及其方法。
【背景技術】
[0002]基於電磁感應原理的非接觸電能傳輸系統，由發送端和接收端兩部分組成。發送端的組成原理是:電網的工頻電經過整流器整流成直流電，再經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送線圈中流動產生高頻交變磁場。接收端的組成原理是:接收端的接收線圈感應到發送線圈產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過整流器整流成直流電，再逆變為負載所需(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的核心問題就是接收線圈和發送線圈即電磁機構之間的能量傳輸。其傳輸的功率上限以及傳輸效率既與兩線圈的幾何構造有關，也與兩線圈(電磁機構)之間的相對位置有著極大的關係:其中，電磁機構的幾何構造決定線圈自身的自感大小，而相對位置決定電磁機構之間的互感量大小。因此，對發射線圈和接收線圈即電磁機構之間相對距離與非接觸電能傳輸系統的傳輸效率進行實驗研究得出二者的數量關係，能為非接觸電能傳輸系統的設計、製造與使用、維護提供實驗依據；同時，對二者的關係進行演示，也能直觀地反映出非接觸電能傳輸系統的原理、工作過程、傳輸效率與電磁機構的結構與相對距離的關係，從而有利於非接觸電能傳輸系統的教學與推廣。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是提供一種非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置，該裝置能夠測試出發射線圈和接收線圈即電磁機構之間相對距離與非接觸電能傳輸系統傳輸效率的數量關係，能為非接觸電能傳輸系統的設計、製造與使用、維護提供實驗依據。同時，能直觀地演示出非接觸電能傳輸系統的原理、工作過程、傳輸效率與電磁機構的結構與相對距離的關係，從而有利於非接觸電能傳輸系統的教學與推廣。
[0005]本發明實現其發明目的所採用的技術方案是:一種非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置，其特徵在於:
[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、右縱向調節絲杆，左、右縱向調節絲杆分別與左、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，左橫向滑塊的右側面螺紋連接用於放置非接觸電能傳輸系統發射線圈的發射線圈承載板，右橫向滑塊的左側面螺紋連接用於放置非接觸電能傳輸系統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、右橫向調節絲杆的前端，左、右橫向調節絲杆的後端分別與左、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]本發明的另一發明目的是提供一種使用上述的非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置進行實驗演示的方法。
[0011]本發明實現另一發明目的所採用的技術方案是，一種使用上述的非接觸電能傳輸系統電磁機構動態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的發射線圈及接收線圈分別粘貼在發射線圈承載板及接收線圈承載板上，再將發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面和右橫向滑塊的左側面；
[0013]b、實驗演不:啟動非接觸電能傳輸系統，旋轉左、右縱向調節絲杆以調節左、右基座的縱向位置，從而實現左、右基座上的發射線圈承載板及其發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節；
[0014]旋轉左、右橫向調節絲杆以調節左、右橫向滑塊，從而實現左、右橫向滑塊上的發射線圈承載板及其發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節；
[0015]在縱向相對距離和橫向相對距離調節的同時，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，計算能量傳輸效率並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]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0017]一、本發明的發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、右基座構成的橫向絲杆絲母機構上，從而可以方便、精確地調節電磁結構中發射線圈及接收線圈的橫向相對距離；而該橫向絲杆絲母結構又固定在左、右基座與縱向滑軌組成的縱向絲杆絲母機構上，從而也可以方便、精確地調節電磁結構中發射線圈及接收線圈的縱向相對距離；在調節縱向距離和橫向距離的同時，系統可以實時測得能量發射端和能量接收端的功率，並計算出系統的能量傳輸效率，進而得出能量傳輸效率與橫向、縱向相對距離的數量關係；為非接觸電能傳輸系統的設計、製造與使用、維護提供實驗依據；
[0018]二、本發明的發射線圈承載板和接收線圈承載板便於粘貼更換不同構造的發射線圈和接收線圈，從而方便地實現不同構造的電磁結構與縱、橫向相對距離的實驗；
[0019]三、在進行橫向、縱向相對距離調節的同時，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的傳輸效率與電磁機構的結構與相對距離的關係，從而演示出非接觸電能傳輸系統的原理、工作過程、傳輸效率與電磁機構的結構與相對距離的關係，利於非接觸電能傳輸系統的教學與推廣。
[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；左縱向調節絲杆的左端部和右縱向調節絲杆的右端部均設有縱向距離調節手柄；左、右橫向調節絲杆的前端均設有橫向距離調節手柄。
[0021]使用橫向距離調節手柄和縱向距離調節手柄可以更方便地調節發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]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的描述。【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明實施例的立體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]實施例
[0025]圖1不出，本發明的一種【具體實施方式】,一種非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置，其特徵在於:
[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、右縱向調節絲杆la，lb，左、右縱向調節絲杆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的右側面螺紋連接用於放置非接觸電能傳輸系統發射線圈的發射線圈承載板4，右橫向滑塊3b的左側面螺紋連接用於放置非接觸電能傳輸系統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、右橫向調節絲杆6a，6b的前端，左、右橫向調節絲杆6a, 6b的後端分別與左、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 ;左縱向調節絲杆Ia的左端部和右縱向調節絲杆Ia的右端部均設有縱向距離調節手柄8 ;左、右橫向調節絲杆6a，6b的前端均設有橫向距離調節手柄9。
[0031]使用本例的非接觸電能傳輸系統電磁機構動態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的發射線圈及接收線圈分別粘貼在發射線圈承載板4及接收線圈承載板5上，再將發射線圈承載板4及接收線圈承載板5分別螺紋連接在左橫向滑塊3a的右側面和右橫向滑塊3b的左側面；
[0033]b、實驗演示:啟動非接觸電能傳輸系統，旋轉左、右縱向調節絲杆la，lb以調節左、右基座2a, 2b的縱向位直，從而實現左、右基座2a, 2b上的發射線圈承載板4及其發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節；
[0034]旋轉左、右橫向調節絲杆6a，6b以調節左、右橫向滑塊3a，3b，從而實現左、右橫向滑塊3a，3b上的發射線圈承載板4及其發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節；
[0035]在縱向相對距離和橫向相對距離調節的同時，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，計算能量傳輸效率並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。
【權利要求】
1.一種非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置，其特徵在於: 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、右縱向調節絲杆(la，lb)，左、右縱向調節絲杆(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)的右側面螺紋連接用於放置非接觸電能傳輸系統發射線圈的發射線圈承載板(4)，右橫向滑塊(3b)的左側面螺紋連接用於放置非接觸電能傳輸系統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、右橫向調節絲杆(6a，6b)的前端，左、右橫向調節絲杆(6a, 6b)的後端分別與左、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.根據權利要求1所述的非接觸電能傳輸系統電磁機構動態實驗演示裝置，其特徵在於: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);左縱向調節絲杆(Ia)的左端部和右縱向調節絲杆(Ia)的右端部均設有縱向距離調節手柄⑶；左、右橫向調節絲杆(6a，6b)的前端均設有橫向距離調節手柄(9)。
3.一種使用權利要求1所述的非接觸電能傳輸系統電磁機構動態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的發射線圈及接收線圈分別粘貼在發射線圈承載板(4)及接收線圈承載板(5)上，再將發射線圈承載板(4)及接收線圈承載板(5)分別螺紋連接在左橫向滑塊(3a)的右側面和右橫向滑塊(3b)的左側面； b、實驗演示:啟動非接觸電能傳輸系統，旋轉左、右縱向調節絲杆(la，lb)以調節左、右基座(2a, 2b)的縱向位置，從而實現左、右基座(2a, 2b)上的發射線圈承載板(4)及其發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節； 旋轉左、右橫向調節絲杆^a，6b)以調節左、右橫向滑塊(3a，3b)，從而實現左、右橫向滑塊(3a，3b)上的發射線圈承載板(4)及其發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節； 在縱向相對距離和橫向相對距離調節的同時，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，計算能量傳輸效率並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 優先權日:2014年5月4日
【發明者】李硯玲, 黃立敏, 何正友, 林聖 , 麥瑞坤 申請人:西南交通大學