【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电能传输，具体来说，涉及一种磁耦合谐振式无线电能传输系统。
技术介绍
1、传统的电能传输方式需要通过导线进行，这种方式不仅使用不便，而且存在安全隐患。因此，如何实现非接触式的电能传输成为了当前的研究热点。使用感应式电能传输。电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的，利用电磁感应进行短程电力传输。缺点比较明显，传输距离较短，该方案无法达到十几厘米或更远的距离。
2、采用单片机与dac0832实现波形。数模转换器构成信号发生器，因为是软件滤波，所以一般不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较好。它的优点是性能较高，在低频信号范围内稳定性能好、操作很方便、体积小、功耗低等。但去输出的频率较低，难以达到1mhz的方波的问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输，具有高效率、远距离等优点，进而解决了传输距离较短、输出的频率较低，无法达到十几厘米或更远的距离的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输，具有高效率、远距离等优点，本专利技术采用的具体技术方案如下：
5、一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，它包括发射部分、接收部分，所述
6、所述谐振频率通过采用实际测量方法得出线圈的谐振频率：将发射线圈直接接到信号发生器上，利用两个1w的发光二极管串联作为负载，在发射、接收线圈的距离一定时，调节信号发生器的频率，当发光二极管达到最亮时信号发生器的频率即为线圈的谐振频率；
7、磁耦合谐振无线电能传输系统的最佳频率段为0.5-30mhz，当系统的频率ω变化时，传输效率η也发生变化，当系统的驱动信号频率与线圈的谐振频率相同即ω＝ω0时，传输效率η最大；当系统的驱动信号频率偏离线圈的谐振频率时，传输效率逐渐下降。
8、所述发射线圈与接受线圈间的耦合系数k表征为两个线圈间的能量传输速度，通过两线圈间的距离来决定，耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，建立起稳定的能量传输通道。
9、两线圈间的耦合系数k表征的是两个线圈间的能量传输速度，主要是由两线圈间的距离来决定。耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，就越容易建立起稳定的能量传输通道。当把系统的驱动信号频率固定在谐振频率(ω＝ω0)，耦合系数k变化时，由(11)、(13)式可以看出k越大，系统的传输效率越高。
10、所述线圈采用单股铜芯，直径3mm的漆包线绕制而成，绕8圈，其电感量约为40uh。
11、所述电容器为陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。
12、所述发射电路主要由lm2596降压模块、ne555多谐振荡器电路、驱动芯片irf540、发射线圈等组成，lm2596降压模块主要作用是提供ne555、驱动芯片irf540、发射线圈等系统所需要的合适电压，ne555组成的多谐振荡器电路为系统提供所需要的震荡波形。
13、所述多谐振荡器电路其各个引脚功能如下：
14、pin 1(接地)-地线(或共同接地)，被连接到电路共同接地，
15、pin 2(触发点)-触发ne555使其启动它的时间周期，触发信号上缘电压须大于2/3vcc，下缘须低于1/3vcc，
16、pin 3(输出)-当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位，周期的结束输出回到o伏左右的低电位，高电位时的最大输出电流大约200ma，
17、pin 4(重置)-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位，
18、pin 5(控制)-接脚可由外部电压改变触发和闸限电压，当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率，
19、pin 6(重置锁定)-pin 6重置锁定并使输出呈低态，当这个接脚的电压从1/3vcc电压以下移至2/3vcc以上时启动这个动作，
20、pin 7(放电)-接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为on时为low，对地为低阻抗，当输出为off时为high，对地为高阻抗，
21、pin 8(v+)-555个计时器ic的正电源电压端，供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。
22、接收电路由接收线圈、整流电路、稳压电容等构成，实现接收与发射产生谐振，接收线圈并联的电容与发射线圈并联的电容容量相同，得到稳定的直流电供给负载，接收线圈经过四个二极管组成的整流电路br1，输出由3个47000uf的电解电容并联而成。
23、(三)有益效果
24、与现有技术相比，本专利技术提供了一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，具备以下有益效果：
25、通过采用分立元件ne555来实现非稳态的多谐振荡器，产生1m左右的方波信号发生器，信号发生器的输出频率范围比较窄，而且电路参数设定比较简单，其频率大小的测量需要通过硬件电路的调试与切换即可实现，操作实在是很方便。实现电路简单，方便易操作，成本较低。
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1.一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：它包括发射部分、接收部分，所述发射部分包括电源电路、震荡电路、驱动电路和发射线圈；接收部分包括了接收线圈、整流电路、稳压电路，发射回路包括发射谐振线圈与发射电路，接收回路包括接受电路与接收谐振线圈，发射线圈和接收线圈均为两个固有谐振频率相同的LC电路，驱动信号频率与线圈固有谐振频率相同时，发射、接收线圈发生谐振，在磁场的作用下两线圈之间产生耦合，实现电能的无线传输。
2.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述谐振频率通过采用实际测量方法得出线圈的谐振频率：将发射线圈直接接到信号发生器上，利用两个1W的发光二极管串联作为负载，在发射、接收线圈的距离一定时，调节信号发生器的频率，当发光二极管达到最亮时信号发生器的频率即为线圈的谐振频率；
3.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：磁耦合谐振无线电能传输系统的最佳频率段为0.5-30MHz，当系统的频率ω变化时，传输效率η也发生变化，当系统的驱动信号频率与线圈的谐振频率相同即ω＝ω0时，传输效率η最大；当系统
4.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述发射线圈与接受线圈间的耦合系数k表征为两个线圈间的能量传输速度，通过两线圈间的距离来决定，耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，建立起稳定的能量传输通道。
5.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：两线圈间的耦合系数k表征的是两个线圈间的能量传输速度，主要是由两线圈间的距离来决定。耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，就越容易建立起稳定的能量传输通道。当把系统的驱动信号频率固定在谐振频率(ω＝ω0)，耦合系数k变化时，由(11)、(13)式可以看出k越大，系统的传输效率越高。
6.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述线圈采用单股铜芯，直径3mm的漆包线绕制而成，绕8圈，其电感量约为40uH。
7.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述电容器为陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。
8.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述发射电路主要由LM2596降压模块、NE555多谐振荡器电路、驱动芯片IRF540、发射线圈等组成，LM2596降压模块主要作用是提供NE555、驱动芯片IRF540、发射线圈等系统所需要的合适电压，NE555组成的多谐振荡器电路为系统提供所需要的震荡波形。
9.根据权利要求8所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述多谐振荡器电路其各个引脚功能如下：
10.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：接收电路由接收线圈、整流电路、稳压电容等构成，实现接收与发射产生谐振，接收线圈并联的电容与发射线圈并联的电容容量相同，得到稳定的直流电供给负载，接收线圈经过四个二极管组成的整流电路BR1，输出由3个47000uF的电解电容并联而成。
...【技术特征摘要】
1.一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：它包括发射部分、接收部分，所述发射部分包括电源电路、震荡电路、驱动电路和发射线圈；接收部分包括了接收线圈、整流电路、稳压电路，发射回路包括发射谐振线圈与发射电路，接收回路包括接受电路与接收谐振线圈，发射线圈和接收线圈均为两个固有谐振频率相同的lc电路，驱动信号频率与线圈固有谐振频率相同时，发射、接收线圈发生谐振，在磁场的作用下两线圈之间产生耦合，实现电能的无线传输。
2.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述谐振频率通过采用实际测量方法得出线圈的谐振频率：将发射线圈直接接到信号发生器上，利用两个1w的发光二极管串联作为负载，在发射、接收线圈的距离一定时，调节信号发生器的频率，当发光二极管达到最亮时信号发生器的频率即为线圈的谐振频率；
3.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：磁耦合谐振无线电能传输系统的最佳频率段为0.5-30mhz，当系统的频率ω变化时，传输效率η也发生变化，当系统的驱动信号频率与线圈的谐振频率相同即ω＝ω0时，传输效率η最大；当系统的驱动信号频率偏离线圈的谐振频率时，传输效率逐渐下降。
4.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：所述发射线圈与接受线圈间的耦合系数k表征为两个线圈间的能量传输速度，通过两线圈间的距离来决定，耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，建立起稳定的能量传输通道。
5.根据权利要求1所述一种磁耦合谐振式无线电能传输系统，其特征在于：两线圈间的耦合...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐明，杨玲华，朱建武，
申请(专利权)人：福建水利电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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