[实用新型]一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置

权利要求书

1.一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于包括滚轮、基座、上位机、电源箱、三维移动机构、谐振线圈、线圈支撑机构和负载箱；上位机、电源箱、三维移动机构、谐振线圈、线圈支撑机构以及负载箱均放置于基座上，基座下方安装有四个滚轮且负载箱一端装有把手；上位机与三维移动机构连接并建立通信链路；电源箱与谐振线圈之一的发射线圈通过射频线相连，为磁耦合谐振式无线电能传输系统提供电能；另外一个谐振线圈即接收线圈，通过射频线与负载箱相连；线圈支撑机构作为连接件，分别将两谐振线圈与三维移动机构相连接；电源箱包含信号发生器和E类功率放大器；负载箱包括电阻、功率计、矢量网络分析仪、电压及电流探头、示波器。

2.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于电源箱内的信号发生器与E类功率放大器相连，信号发生器产生的低压波形信号通过传输线发送给E类功率放大器，由E类功率放大器放大后再经射频线为发射线圈提供电能；电源箱整体由薄铝板合围而成，水平对外的一侧开口。

3.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于负载箱内的矢量网络分析仪用于实验前的调谐过程；在进行系统调谐时，矢量网络分析仪经由射频线连接接收线圈，通过调整两谐振线圈的匝间距使两线圈谐振频率达到一致；电阻、功率计、电压及电流探头、示波器用于实验过程，由接收线圈接出的射频线经过功率计连接到电阻上，电压与电流探头环套到线路以后连接到示波器上，即可完成功率、电压、电流参数的显示；负载箱整体由薄铝板合围而成，水平对外的一侧开口。

4.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于两谐振线圈的材质为紫铜，形状为圆柱螺旋型，两谐振线圈的导线直径、单匝线圈直径、相邻每匝线圈间距和线圈匝数保持一致。

5.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于两谐振线圈的支撑机构材质为环氧树脂；在顶部支撑杆的顶端，两根中心部分掏空一半的方形杆通过螺丝、螺母固定成“×”字形，在“×”字形方形杆的四个杆角上分别固定四根中心镂空的环氧树脂管，镂空部分的宽度与绕制两谐振线圈的紫铜管外径一致，用于固定两谐振线圈。

6.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于三维移动机构包括步进电机、直流电源、控制器、丝杆、滑台、滑轨和大扭矩舵机；三维移动机构的底层机械结构用于控制谐振线圈的轴向移动；底层滑轨固定在基座上，步进电机安装于底层滑轨的任意一端，丝杆装载到步进电机与滑轨另一端的丝杆座之间，用于轴向移动的滑台安装在丝杆上。

7.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于三维移动机构的中层机械结构用于控制谐振线圈的径向移动；中层滑轨固定在两个底层滑台之间，步进电机安装于中层滑轨的任意一端，丝杆装载到步进电机与另一底层滑台之间，用于径向移动的滑台安装在丝杆上。

8.如权利要求1所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于三维移动机构的顶层机械结构用于控制两谐振线圈的轴向旋转；在中层机械结构的各个径向移动滑台上安装有底部支撑杆，相邻两个中层机械结构的四根底部支撑杆连接在固定底座的下板上，固定底座的上板中心镂空用于装载旋转底座；所述固定底座的上、下板经双头螺杆连接；所述固定底座的下板与旋转底座的下板通过双头螺杆连接，双头螺杆中间装有第一齿轮；所述第一齿轮左边装载大扭矩舵机，舵机的舵盘与第二齿轮经螺丝、螺母固定为一体，舵盘带动第二齿轮旋转，进而带动第一齿轮旋转，最后带动旋转底座；所述大扭矩舵机通过螺丝、螺母安置于固定底座的下板上。

9.如权利要求8所述的一种磁耦合谐振式无线电能传输系统教学装置，其特征在于旋转底座的上、下板通过双头螺杆连接，固定有“×”字方形杆的顶部支撑杆固定于旋转底座的上板，大扭矩舵机带动旋转底座旋转，进而使两谐振线圈做轴向旋转运动。