基于电磁耦合无线传能的教学装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及教学装置技术领域，具体涉及一种基于电磁耦合无线传能的教学装置，包括发射装置、谐振装置以及接收装置；本实用新型专利技术的有益之处在于装置模块化，线圈采用直插式，可连续插拔，方便实验过程中加减线圈和更换线圈为实验节省大量时间。线圈转动角度受步进电机传动，通过齿轮间的啮合使线圈精准调节自动旋转角度。

【技术实现步骤摘要】
基于电磁耦合无线传能的教学装置
本技术涉及教学装置
，具体涉及一种基于电磁耦合无线传能的教学装置。
技术介绍
2006年11月，美国麻省理工学院MIT物理系助理教授索尔贾希克MarinSoljacic提出一种可以通过无线电能传输技术利用电磁能的新理论。利用两个铜丝线圈充当共振器，一个线圈与电源相连，作为发射器；另一个与台灯相连，充当接收器。结果，他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮。其中电磁感应式无线供电技术是国内外学术界和工业界开始探索的一个新领域，属于世界上电能输送领域的前沿课题。目前，学生在学习理解磁谐振耦合、电磁场、高频电力电子、电磁感应、耦合模理论时，由于这些知识比较抽象，学生理解困难，无法让学生深入理解知识点。由于没有相应的实验装置大量相关研究只能停留在理论分析。专利CN106940957A(201710337841.5)公开了的实训装置体积笨重，功能单一，其只能做具有针对性的单一实验，对比实验过程中加减线圈较为困难，实验操作步骤极其繁琐。线圈旋转角度不能自动调节，手动调节大大降低了实验数据的可靠性，由于轨道贯穿线圈，因此线圈旋转角度区间较小，大大降低了装置的可操作性，同时该专利中公开了线圈与轨道固定一体，导致无法改变线圈间的距离，无法研究距离与传输效率间的关系，进而缩小了此实验装置的应用范围，且装置非模块化，不利于教学实验应用。专利CN204102405U公开了的一种磁耦合谐振式无线电力传输的教学实验装置所述“通过移动接收电路线圈支架，可以观察发射电路线圈和接收电路线圈之间距离变化时，接收电路中负载的变化，比如灯泡负载的明亮程度，即观察电力传输效率的变化。”该装置通过手动调节线圈距离，用肉眼观察灯泡的亮度来得出电力传输效率的变化，此判定传输效率的方法不科学，因为灯泡的亮度达到一定极限会存在光衰，所以单用肉眼观察灯的亮度作为判定传输效率的方法不科学，不能以确切的数据来得出传输效率变化，所以此装置也失去教学实训的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术的不足提供一种基于电磁耦合无线传能的教学装置及实验方法。为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种基于电磁耦合无线传能的教学装置，包括发射装置、谐振装置以及接收装置；所述的发射装置包括发射线圈、用于固定所述的发射线圈的发射旋转平台、发射壳体以及设置在所述的发射壳体内用于驱动所述的发射旋转平台旋转的发射旋转机构；所述的发射旋转机构包括设置在所述的发射壳体侧壁上的发射电机旋钮、与所述的发射电机旋钮连接的发射电机驱动模块、受所述的发射电机驱动模块驱动的发射步进电机、与所述的发射步进电机连接的发射锥形齿轮以及与所述的发射锥形齿轮连接的发射连接轴；所述的发射连接轴的另一端穿过所述的发射壳体与所述的发射旋转平台连接并带动所述的发射旋转平台进行旋转；所述谐振装置包括谐振线圈、用于固定所述的谐振线圈的谐振旋转平台、谐振壳体以及设置在所述的谐振壳体内用于驱动所述的谐振旋转平台旋转的谐振旋转机构；所述的谐振旋转机构包括设置在所述的谐振壳体侧壁上的谐振电机旋钮与所述的谐振电机旋钮连接的谐振电机驱动模块、受所述的谐振电机驱动模块驱动的谐振步进电机、与所述的谐振步进电机连接的谐振锥形齿轮以及与所述的谐振锥形齿轮连接的谐振连接轴；所述的谐振连接抽的另一端穿过所述的谐振壳体与所述的谐振旋转平台连接并带动所述的谐振旋转平台进行旋转；所述的接收装置包括接收线圈、用于固定所述的接收线圈的接收升降平台、接收壳体以及设置在所述的接收壳体内用于驱动所述的接收升降平台进行升降的接收升降机构；所述的接收升降机构包括设置在所述的接收壳体侧壁上的接收电机旋钮、与所述的接收电机旋钮连接的接收电机驱动模块、受所述的接收电机驱动模块驱动的接收步进电机、与所述的接收步进电机连接的接收齿轮以及与所述的接收齿轮啮合的接收齿条；所述的接收齿条穿过所述的接收壳体与所述的接收降平台连接并带动所述的接收升降平台进行升降。所述的发射装置中所述的发射旋转平台中心位置设置有用于插拔所述的发射线圈的发射插口；所述的发射线圈为系列不同线径、线圈直径和匝数的发射线圈，线径为1.00mm、1.25mm或者1.50mm中的一种，线圈直径为100mm、150mm或者200mm中的一种，线圈匝数为2、4或者6中的一种；发射线圈采用平面螺旋式绕法，所述的发射线圈上设有发射插头；所述的发射插头通过发射插头连接器与所述的发射插口连接。所述的发射装置中，所述的发射壳体下方设置有发射滑轨结构用于调整发射装置与其他装置之间的距离。所述的发射装置中，所述发射壳体的侧壁上还设有发射电源插头、发射电源开关按钮、发射电源指示灯、发射示波器接口、与发射电感调节模块连接的发射电感调节旋钮、与发射电容调节模块连接的发射电容调节旋钮、与发射电压调节模块连接的发射电压调节旋钮和发射电压显示刻度盘、与发射电流调节模块连接的发射电流显示刻度盘、与发射labview测试模块连接的发射labview测试通道接口、以及发射散热窗；所述的发射示波器接口为两个，其中一个发射示波器接口为波形输出端，另外一个发射示波器接口为接地端，两个接口分别于所述的发射线圈连接；当系统工作时可以连接发射示波器来收集发射线圈中电压的幅值和频率，通过调节发射电容调节旋钮和发射电感调节旋钮可以改变发射线圈的自谐振频率从而和教学装置所产生的频率达到一致。所述的谐振装置中，所述的谐振旋转平台中心位置设置有用于插拔所述的谐振线圈的谐振插口；所述的谐振装置中，所述谐振壳体的侧壁上还设有谐振示波器接口、与谐振电感调节模块连接的谐振电感调节旋钮、与谐振电容调节模块连接的谐振电容调节旋钮、与谐振电压显示模块连接的谐振电压显示刻度盘、与谐振电流显示模块连接的谐振电流显示刻度盘与labview测试模块连接的谐振labview测试通道接口、谐振散热窗以及谐振锂电池接口；所述谐振电容调节模块包括一组谐振定片和一组谐振动片，且并联在谐振线圈的谐振插口两端；所述谐振电容调节旋钮与谐振动片连接，其容量随谐振动片的转动而连续改变从而达到改变电容的目的，电容量可调范围在10-270pF；所述谐振可调电感模块由谐振可调共模电感组成，所述谐振可调共模电感采用带螺纹的软磁铁氧体，谐振可调电感模块与谐振谐振线圈插口两端串联，谐振电感调节旋钮通过控制软磁铁氧体的铁心在谐振可调电感模块中的位置来改变电感大小，电感量可调范围在2.1-6.8uH；所述的谐振示波器接口为两个，其中一个为波形输出端，另外一个为接地端，两个接口分别与所述的谐振旋转平台上的谐振线圈连接；当系统工作时可以连接示波器来显示当前插入谐振旋转平台接口的谐振线圈中的电压的幅值和频率，通过调节谐振电容调节旋钮和谐振电感调节旋钮来改变谐振线圈的自谐振频率从而和谐振装置所产生的频率达到一致。所述的谐振装置中，所述的谐振锂电池充电接口与设置在所述的谐振壳体内的谐振锂电池连接用于为所述的谐振锂电池充电。所述的接收装置中，所述的接收升降平台中心位置设置有用于插拔所述的接收线圈的接收插口；所述的接收线圈为系列不同线径、线圈直径和匝数的接收线圈，线径为1.00mm、1.25mm或者1.50mm中的一种，线圈直径为100mm、150mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电磁耦合无线传能的教学装置，其特征在于，包括发射装置、谐振装置以及接收装置；所述的发射装置包括发射线圈、用于固定所述的发射线圈的发射旋转平台、发射壳体以及设置在所述的发射壳体内用于驱动所述的发射旋转平台旋转的发射旋转机构；所述的发射旋转机构包括设置在所述的发射壳体侧壁上的发射电机旋钮、与所述的发射电机旋钮连接的发射电机驱动模块、受所述的发射电机驱动模块驱动的发射步进电机、与所述的发射步进电机连接的发射锥形齿轮以及与所述的发射锥形齿轮连接的发射连接轴；所述的发射连接轴的另一端穿过所述的发射壳体与所述的发射旋转平台连接并带动所述的发射旋转平台进行旋转；所述谐振装置包括谐振线圈、用于固定所述的谐振线圈的谐振旋转平台、谐振壳体以及设置在所述的谐振壳体内用于驱动所述的谐振旋转平台旋转的谐振旋转机构；所述的谐振旋转机构包括设置在所述的谐振壳体侧壁上的谐振电机旋钮与所述的谐振电机旋钮连接的谐振电机驱动模块、受所述的谐振电机驱动模块驱动的谐振步进电机、与所述的谐振步进电机连接的谐振锥形齿轮以及与所述的谐振锥形齿轮连接的谐振连接轴；所述的谐振连接轴的另一端穿过所述的谐振壳体与所述的谐振旋转平台连接并带动所述的谐振旋转平台进行旋转；所述的接收装置包括接收线圈、用于固定所述的接收线圈的接收升降平台、接收壳体以及设置在所述的接收壳体内用于驱动所述的接收升降平台进行升降的接收升降机构；所述的接收升降机构包括设置在所述的接收壳体侧壁上的接收电机旋钮、与所述的接收电机旋钮连接的接收电机驱动模块、受所述的接收电机驱动模块驱动的接收步进电机、与所述的接收步进电机连接的接收齿轮以及与所述的接收齿轮啮合的接收齿条；所述的接收齿条穿过所述的接收壳体与所述的接收升降平台连接并带动所述的接收升降平台进行升降。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁耦合无线传能的教学装置，其特征在于，包括发射装置、谐振装置以及接收装置；所述的发射装置包括发射线圈、用于固定所述的发射线圈的发射旋转平台、发射壳体以及设置在所述的发射壳体内用于驱动所述的发射旋转平台旋转的发射旋转机构；所述的发射旋转机构包括设置在所述的发射壳体侧壁上的发射电机旋钮、与所述的发射电机旋钮连接的发射电机驱动模块、受所述的发射电机驱动模块驱动的发射步进电机、与所述的发射步进电机连接的发射锥形齿轮以及与所述的发射锥形齿轮连接的发射连接轴；所述的发射连接轴的另一端穿过所述的发射壳体与所述的发射旋转平台连接并带动所述的发射旋转平台进行旋转；所述谐振装置包括谐振线圈、用于固定所述的谐振线圈的谐振旋转平台、谐振壳体以及设置在所述的谐振壳体内用于驱动所述的谐振旋转平台旋转的谐振旋转机构；所述的谐振旋转机构包括设置在所述的谐振壳体侧壁上的谐振电机旋钮与所述的谐振电机旋钮连接的谐振电机驱动模块、受所述的谐振电机驱动模块驱动的谐振步进电机、与所述的谐振步进电机连接的谐振锥形齿轮以及与所述的谐振锥形齿轮连接的谐振连接轴；所述的谐振连接轴的另一端穿过所述的谐振壳体与所述的谐振旋转平台连接并带动所述的谐振旋转平台进行旋转；所述的接收装置包括接收线圈、用于固定所述的接收线圈的接收升降平台、接收壳体以及设置在所述的接收壳体内用于驱动所述的接收升降平台进行升降的接收升降机构；所述的接收升降机构包括设置在所述的接收壳体侧壁上的接收电机旋钮、与所述的接收电机旋钮连接的接收电机驱动模块、受所述的接收电机驱动模块驱动的接收步进电机、与所述的接收步进电机连接的接收齿轮以及与所述的接收齿轮啮合的接收齿条；所述的接收齿条穿过所述的接收壳体与所述的接收升降平台连接并带动所述的接收升降平台进行升降。2.根据权利要求1所述的基于电磁耦合无线传能的教学装置，其特征在于，所述的发射装置中所述的发射旋转平台中心位置设置有用于插拔所述的发射线圈的发射插口；所述的发射线圈为系列不同线径、线圈直径和匝数的发射线圈，线径为1.00mm、1.25mm或者1.50mm中的一种，线圈直径为100mm、150mm或者200mm中的一种，线圈匝数为2、4或者6中的一种；发射线圈采用平面螺旋式绕法，所述的发射线圈上设有发射插头；所述的发射插头通过发射插头连接器与所述的发射插口连接。3.根据权利要求1所述的基于电磁耦合无线传能的教学装置，其特征在于，所述的发射装置中，所述的发射壳体下方设置有发射滑轨结构用于调整发射装置与其他装置之间的距离。4.根据权利要求1所述的基于电磁耦合无线传能的教学装置，其特征在于，所述的发射装置中，所述发射壳体的侧壁上还设有发射电源插头、发射电源开关按钮、发射电源指示灯、发射示波器接口、与发射电感调节模块连接的发射电感调节旋钮、与发射电容调节模块连接的发射电容调节旋钮、与发射电压调节模块连接的发射电压调节旋钮和发射电压显示刻度盘、与发射电流调节模块连接的发射电流显示刻度盘、与发射labview测试模块连接的发射labview测试通道接口、以及发射散热窗；所述的发射示波器接口为两...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艺柱，邱美艳，孙天航，邢国麟，于学刚，张学谦，陈涛，李豪斌，
申请(专利权)人：天津中德应用技术大学，
类型：新型
国别省市：天津,12