一种基于超声波和柔性金属臂的多自由度能量传输与转换装置制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
一种基于超声波和柔性金属臂的多自由度能量传输与转换装置
本专利技术属于非电气接触电能传输
，涉及一种基于超声波和柔性金属臂的多自由度能量传输与转换装置。
技术介绍
通过导线给负载供电和通过电池给负载供电都是常见的给负载供电的方式。在水下、油田、矿井这些特殊环境下，负载一般是移动的，由于运动范围比较大，采用导线供电不太现实，而且采用导线供电可能会造成导线磨损，进而会造成漏电，带来安全隐患。对于密闭环境比如人体内的医疗设备或者密闭的金属容器来说，使用导线为负载供电更是十分困难。使用电池对负载进行供电可以解决导线供电的不足，但是电池耗尽后对电池充电仍然需要充电器与电池有电气接触，在上述环境中给电池充电时仍然不方便或者容易发生漏电事故。采用非电气接触传输电能的方法，即在发射侧将电能转化为其他形式的能量，然后通过某种介质或耦合方式进行传输，于接收侧再将其他形式的能量转化为电能，进而给负载供电或为电池充电，这样可以有效解决上述特殊环境下给电池充电时因为插拔等电气接触可能带来的安全隐患。从国内外的研究来看，目前非电气接触传输电能的主要方式是磁场耦合式和电场耦合式。这些方式...
【技术保护点】
一种基于超声波和柔性金属臂的多自由度能量传输与转换装置，其特征在于，所述的多自由度能量传输与转换装置包括能量发射系统、能量传输装置和能量接收系统；所述能量发射系统包括超声波电源和发射端阻抗匹配电路；超声波电源用于为发射换能器(1)提供超声频段的电能；所述的发射端阻抗匹配电路包括一个电容或者一个电感或者多个串并联相连的电容与电感组合结构，具体结构形式由发射换能器(1)参数与所需的阻抗共同决定；通过发射端阻抗匹配电路使发射换能器(1)的等效输入阻抗变换为纯阻性并与超声波电源的内阻相等，减小电容引起的无功损耗并实现最大功率传输；所述能量传输装置包括发射换能器(1)、柔性金属臂(2...
【技术特征摘要】
1.一种基于超声波和柔性金属臂的多自由度能量传输与转换装置，其特征在于，所述的多自由度能量传输与转换装置包括能量发射系统、能量传输装置和能量接收系统；所述能量发射系统包括超声波电源和发射端阻抗匹配电路；超声波电源用于为发射换能器(1)提供超声频段的电能；所述的发射端阻抗匹配电路包括一个电容或者一个电感或者多个串并联相连的电容与电感组合结构，具体结构形式由发射换能器(1)参数与所需的阻抗共同决定；通过发射端阻抗匹配电路使发射换能器(1)的等效输入阻抗变换为纯阻性并与超声波电源的内阻相等，减小电容引起的无功损耗并实现最大功率传输；所述能量传输装置包括发射换能器(1)、柔性金属臂(2)和接收换能器(3)，柔性金属臂(2)与发射换能器(1)、接收换能器(3)的前盖板(7)之间通过螺纹套环连接；发射换能器(1)与能量发射系统的发射端阻抗匹配电路连接，利用逆压电效应将超声波电源提供的电能转化为机械能，再以超声波的形式从发射换能器(1)传播出去；接收换能器(3)与能量接收系统的接收端阻抗匹配电路连接，利用压电效应将沿柔性金属臂(2)传输过来的超声波能量转化为电能，再通过接收换能器(3)输出到下一级电路；所述的发射换能器(1)采用压电陶瓷换能器，接收换能器(3)的结构与发射换能器(1)的结构及各项技术参数相同，用于实现能量的强耦合；所述柔性金属臂(2)的方向和角度能够改变，使发射换能器(1)和接收换能器(3)呈现多自由度，实现多方向能量传输；所述的柔性金属臂(2)由一根能够多自由度弯曲的金属棒组成，或者由多根单方向金属棒和多个连接装置组成；所述能量接收系统包括接收端阻抗匹配电路、整流电路和负载；接收端阻抗匹配电路与接收换能器(3)相连，用于调整接收换能器(3)的输出阻抗，使其与负载阻抗相匹配；整流电路与阻抗匹配电路相连将匹配后得到的交流电压整流为直流后与负载相连；所述的接收端阻抗匹配电路包括一个电容或者一个电感或者多个串并联相连的电容与电感组合结构，具体结构形式由接收换能器(3)参数与所需的阻抗共同决定。2.根据权利要求1所述的一种基于超声波和柔性金属臂的多自由度能量传输与转换装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴茂鹏，陈希有，牟宪民，齐琛，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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