[实用新型]一种儿童轨道玩具车分布式无线供电系统

说明书

一种儿童轨道玩具车分布式无线供电系统，无线电能发射单元包括稳恒直流电源、方波发生电路、供电选择电路、光电感应电路和分布式发射线圈；稳恒直流电源连接方波发生电路，方波发生电路连接供电选择电路，光电感应电路连接供电选择电路，光电感应电路和供电选择电路还连接稳恒直流电源；分布式发射线圈连接供电选择电路；供电选择电路用于向分布式发射线圈提供方波发生电路产生的高频方波电压；无线电能接收单元包括接收线圈、整流滤波电路和储能器件；接收线圈用于接收分布式发射线圈发射的随时间变化的磁场；整流滤波电路连接接收线圈；储能器件连接整流滤波电路；车动力单元的直流电机与储能器件连接，以实现向移动中的玩具车无线供电。

技术领域

本实用新型涉及无线输电技术领域，具体涉及一种儿童轨道玩具车分布式无线供电系统。

背景技术

1884年，苏格兰理论物理学家Maxwell将当时已有的电磁学唯象理论及经验，包括法拉第电磁感应定律、安培环路定理、库伦定律、不存在磁荷等，利用类比流体如水流的方式总结为包含9个方程的Maxwell方程组，不仅完成了电与磁的统一，还预言了电磁波的存在，即电磁能量可脱离电磁振荡源通过介质或真空向远处传播，这促使了无线电报等新信息传递方式的发明和出现，也激起了人们对无线能量传输的尝试。

最早进行无线电能传输实验的是交流电的发明者特斯拉，他认为可以用特斯拉线圈实现无线供电，但没能成功。原理上，任何一种无线电能传输方式都没有超越“变化磁场产生电场，变化电场产生磁场”这一Maxwell理论基本思想，但在技术上，又主要有以下三种方式：

第一、电磁感应式，该技术方案在实现上并无太多神秘，初级线圈内一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生交变电流，从而将能量从发射端输送到接收端，这是目前最常见的无线充电解决方案。为此，2010年7月，无线电力联盟(WPC)制定了“Qi”，这是5W或更小的移动终端的标准。

第二、磁场共振，又称磁通相同步耦合。当松散耦合的线圈之间的次级侧发生谐振时耦合由松散转为强化状态的现象。2006年11月，麻省理工学院(MIT)物理教授MarinSoljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。

第三、微波/激光式。2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200w的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kw试验型微波输电装置，开始以2.45ghz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。

目前，市场上的儿童轨道玩具车几乎都采用电池供电，并且电池和电机都置于玩具车内，轨道只是作为玩具车的单一运行平台。即使偶有无线供电的儿童玩具车，其发射线圈也是铺满分布在整条轨道上，且发射线圈一般采用弦(正弦或余弦)波供电，激发磁场。铺满整个轨道的每匝发射线圈都处于串联状态，其内平均电流强度处处相等，即使在玩具车未到达的位置，发射电路和发射线圈仍处于工作状态。周知的，交流电频率越高，其能量转化效率越高，但对外辐射能力也越强。因此，这种设计方案即造成能量浪费，又会引发额外电磁污染。另外，较大功率弦波发生电路较为复杂，一般还需额外的波形修正电路。同理，电能接收系统，也存在稳压滤波电路复杂，需要波形补偿电路等问题。

综上所述，如何为轨道玩具车设计出高效、环保、简洁的无线供电系统，成为了当下亟需解决的技术问题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种儿童轨道玩具车分布式无线供电系统，通过光电感应电路确定玩具车在轨道上的位置，以实现向移动中的玩具车供电。