一種可調(diào)電感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于磁共振耦合無線電能傳輸領(lǐng)域，特別涉及了一種可調(diào)電感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁共振是由麻省理工學(xué)院物理系、電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)系以及軍事奈米技術(shù)研究所的研究人員提出的。系統(tǒng)采用兩個(gè)相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強(qiáng)的相互耦合，能量在兩物體間交互，利用線圈及放置兩端的平板電容器，共同組成諧振電路，實(shí)現(xiàn)能量的無線傳輸。2007年6月，來自麻省理工學(xué)院的研究人員通過電磁線圈實(shí)現(xiàn)了距離2米的60W電力的傳輸，他們采用了全新的思考方式，采用了兩個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)共振的銅線圈，依靠共振進(jìn)行能量的傳輸。
[0003]諧振線圈是磁共振耦合無線電能傳輸系統(tǒng)的能量收發(fā)感應(yīng)元件，諧振線圈本質(zhì)上是一個(gè)含分布電容的電感，該線圈的恒頻控制對能量高效收發(fā)尤為關(guān)鍵。綜觀現(xiàn)有基于結(jié)構(gòu)的電感線圈調(diào)節(jié)技術(shù)，主要有三種方法:
[0004]第一種主要基于磁芯位置的調(diào)節(jié)，改變電感、磁芯的使用，該方法適合于頻率較低場合，不適合高頻磁共振電能傳輸系統(tǒng)。
[0005]第二種采用磁致伸縮實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，此機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)電感相對精確，但只能實(shí)現(xiàn)等間距調(diào)節(jié)，無法保證電感的諧振頻率不變，且磁致伸縮器件會干擾電感磁場同時(shí)也易受大功率磁場干擾。
[0006]第三種通過壓電伸縮結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)電感，同樣只適合等間距微調(diào)，調(diào)節(jié)能力有限，且壓電系統(tǒng)也容易受大功率磁場干擾。
[0007]由此可見，現(xiàn)有基于結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)的電感技術(shù)比較適合在小功率弱磁場合使用，而在高頻大功率磁共振耦合電能傳輸中使用存在明顯缺陷。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本實(shí)用新型旨在提供一種可調(diào)電感裝置，能夠調(diào)節(jié)線圈間隙不均勻變化分布，實(shí)現(xiàn)線圈電感與分布電容的可調(diào)，同時(shí)保證諧振頻率恒定，適用于高頻大功率場合。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0010]—種可調(diào)電感裝置，包括η個(gè)撥盤、m個(gè)平移驅(qū)動(dòng)桿、η個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)、η個(gè)電機(jī)以及控制器，線圈纏繞在各撥盤上，其中m為η的整數(shù)倍;每個(gè)撥盤上開有m個(gè)孔，其中有m/n個(gè)孔是螺紋孔，其余為光孔，每根平移驅(qū)動(dòng)桿一端的表面刻有一定長度的螺紋，其余表面光滑;每個(gè)撥盤上的每1個(gè)孔分別對應(yīng)1根平移驅(qū)動(dòng)桿，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋端依次穿過η個(gè)撥盤上與之對應(yīng)的孔，所有平移驅(qū)動(dòng)桿之間相互平行;每個(gè)撥盤上的m/n個(gè)螺紋孔的直徑與穿過它們的平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑相同，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑僅與其穿過的η個(gè)孔中的1個(gè)螺紋孔的直徑相同，其余η-l個(gè)孔的直徑均大于該平移驅(qū)動(dòng)桿，各平移驅(qū)動(dòng)桿能夠通過螺紋帶動(dòng)開有相同直徑的螺紋孔的撥盤;所述η個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)分別與η個(gè)撥盤和η個(gè)電機(jī)一一對應(yīng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)與對應(yīng)的電機(jī)接觸，且設(shè)置在能夠帶動(dòng)該驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)對應(yīng)的撥盤的平移驅(qū)動(dòng)桿的光滑表面上，所述η個(gè)電機(jī)的控制端分別與控制器相連;控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的平移驅(qū)動(dòng)桿平移，平移驅(qū)動(dòng)桿再通過螺紋使相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)，從而改變線圈間的間隙，實(shí)現(xiàn)電感的調(diào)節(jié)。
[0011]其中，m為η的2倍，即每個(gè)撥盤上有2個(gè)孔的直徑與穿過這2個(gè)孔的平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑相同。
[0012]其中，所述驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)包括1個(gè)蝸輪蝸桿、1個(gè)大齒輪和2個(gè)小齒輪，所述蝸輪蝸桿的一端套在對應(yīng)電機(jī)上，另一端與大齒輪擬合，所述2個(gè)小齒輪分別設(shè)置在能夠帶動(dòng)該驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)對應(yīng)的撥盤的2根平移驅(qū)動(dòng)桿的光滑表面上，且2個(gè)小齒輪均與大齒輪擬合，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蝸輪蝸桿帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)2個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，2個(gè)小齒輪分別帶動(dòng)2根平移驅(qū)動(dòng)桿平移，從而帶動(dòng)相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)。
[0013]其中，該裝置還包括數(shù)個(gè)支架，這些支架設(shè)置在平移驅(qū)動(dòng)桿的兩端以及平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋面與光滑面的交界處。
[0014]其中，所述控制器采用單片機(jī)。
[0015]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
[0016]本實(shí)用新型通過控制調(diào)節(jié)撥盤使各撥盤間隙疏密不均勻分布，使得電感和分布電容的變化量反向非線性增減，電感增大時(shí)電容減小或電感減小時(shí)電容增大，在這變化過程中始終保持線圈的電感和分布電容的乘積保持恒定。從而使線圈的電感和分布電容值可變，諧振頻率固定，本實(shí)用新型適用于高頻大功率場合。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型中平移驅(qū)動(dòng)桿的示意圖。
[0019]標(biāo)號說明:1、支撐架;2、撥盤;3、驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu);4、平移驅(qū)動(dòng)桿;5、電機(jī);6、線圈；7、蝸輪蝸桿;8、小齒輪;9、大齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下將結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021]如圖1所示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，一種可調(diào)電感裝置，包括η個(gè)撥盤2、m個(gè)平移驅(qū)動(dòng)桿4、n個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)3、n個(gè)電機(jī)5以及控制器，線圈6纏繞在各撥盤上，其中m為η的整數(shù)倍;每個(gè)撥盤上開有m個(gè)孔，其中有m/n個(gè)孔是螺紋孔，其余為光孔，每根平移驅(qū)動(dòng)桿一端的表面刻有一定長度的螺紋，其余表面光滑;每個(gè)撥盤上的每1個(gè)孔分別對應(yīng)1根平移驅(qū)動(dòng)桿，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋端依次穿過η個(gè)撥盤上與之對應(yīng)的孔，所有平移驅(qū)動(dòng)桿之間相互平行;每個(gè)撥盤上的m/n個(gè)螺紋孔的直徑與穿過它們的平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑相同，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑僅與其穿過的η個(gè)孔中的1個(gè)螺紋孔的直徑相同，其余η-l個(gè)孔的直徑均大于該平移驅(qū)動(dòng)桿，各平移驅(qū)動(dòng)桿能夠通過螺紋帶動(dòng)開有相同直徑的螺紋孔的撥盤;所述η個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)分別與η個(gè)撥盤和η個(gè)電機(jī)--對應(yīng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)與對應(yīng)的電機(jī)接觸，且設(shè)置在能夠帶動(dòng)該驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)對應(yīng)的撥盤的平移驅(qū)動(dòng)桿的光滑表面上，所述η個(gè)電機(jī)的控制端分別與控制器相連;控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的平移驅(qū)動(dòng)桿平移，平移驅(qū)動(dòng)桿再通過螺紋使相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)，從而改變線圈間的間隙，實(shí)現(xiàn)電感的調(diào)節(jié)。
[0022]在本實(shí)施例中，m為η的2倍，即每個(gè)撥盤上有2個(gè)孔的直徑與穿過這2個(gè)孔的平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑相同，這2根平移驅(qū)動(dòng)桿發(fā)生平移時(shí)，通過孔與螺紋之間的摩擦力帶動(dòng)該撥盤左右移動(dòng)。
[0023]在本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)3包括1個(gè)蝸輪蝸桿7、1個(gè)大齒輪9和2個(gè)小齒輪8，所述蝸輪蝸桿的一端套在對應(yīng)電機(jī)上，另一端與大齒輪擬合，所述2個(gè)小齒輪分別設(shè)置在能夠帶動(dòng)該驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)對應(yīng)的撥盤的2根平移驅(qū)動(dòng)桿的光滑表面上，且2個(gè)小齒輪均與大齒輪擬合，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蝸輪蝸桿帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)2個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，2個(gè)小齒輪分別帶動(dòng)2根平移驅(qū)動(dòng)桿平移，從而帶動(dòng)相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)。
[0024]在本實(shí)施例中，該裝置還包括數(shù)個(gè)支架1，這些支架設(shè)置在平移驅(qū)動(dòng)桿的兩端以及平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋面與光滑面的交界處，這些支架用于支撐平移驅(qū)動(dòng)桿，并能將撥盤限制在一定范圍內(nèi)移動(dòng)。
[0025]在本實(shí)施例中，該裝置除了電機(jī)與線圈外，其余部件均由非金屬材質(zhì)制成，從而降低材質(zhì)對電感的影響。
[0026]在本實(shí)施例中，控制器采用單片機(jī)。
[0027]本實(shí)用新型通過控制撥盤與撥盤之間的間隙的不均勻變化，使線圈與線圈之間的間距不均勻分布，導(dǎo)致電感和分布電容的變化量反向非線性增減，電感增大時(shí)電容減小或電感減小時(shí)電容增大，在這變化過程中滿足如下關(guān)系式:(L 土 AL) X (C + AC) = LC +LAC 土 ALC- ALAC = LC (其中，L表示電感，C表示電容，Δ L表示電感增量，Δ C為電容增量)，即通過調(diào)節(jié)間隙的不均勻變化，使得TLAC 土 ALC - ALAC = 0，保持線圈的電感和分布電容的乘積保持恒定，從而使線圈的電感和分布電容值可變，諧振頻率固定。
[0028]以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可調(diào)電感裝置，其特征在于:包括η個(gè)撥盤、m個(gè)平移驅(qū)動(dòng)桿、η個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)、η個(gè)電機(jī)以及控制器，線圈纏繞在各撥盤上，其中m為η的整數(shù)倍;每個(gè)撥盤上開有m個(gè)孔，其中有m/n個(gè)孔是螺紋孔，其余為光孔，每根平移驅(qū)動(dòng)桿一端的表面刻有螺紋，其余表面光滑;每個(gè)撥盤上的每1個(gè)孔分別對應(yīng)1根平移驅(qū)動(dòng)桿，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋端依次穿過η個(gè)撥盤上與之對應(yīng)的孔，所有平移驅(qū)動(dòng)桿之間相互平行;每個(gè)撥盤上的m/n個(gè)螺紋孔的直徑與穿過它們的平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑相同，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑僅與其穿過的η個(gè)孔中的1個(gè)螺紋孔的直徑相同，其余η-l個(gè)孔的直徑均大于該平移驅(qū)動(dòng)桿，各平移驅(qū)動(dòng)桿能夠通過螺紋帶動(dòng)開有相同直徑的螺紋孔的撥盤;所述η個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)分別與η個(gè)撥盤和η個(gè)電機(jī)一一對應(yīng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)與對應(yīng)的電機(jī)接觸，且設(shè)置在能夠帶動(dòng)該驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)對應(yīng)的撥盤的平移驅(qū)動(dòng)桿的光滑表面上，所述η個(gè)電機(jī)的控制端分別與控制器相連;控制器控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的平移驅(qū)動(dòng)桿平移，平移驅(qū)動(dòng)桿再通過螺紋使相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)，從而改變線圈間的間隙，實(shí)現(xiàn)電感的調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可調(diào)電感裝置，其特征在于:m為η的2倍，即每個(gè)撥盤上有2個(gè)孔的直徑與穿過這2個(gè)孔的平移驅(qū)動(dòng)桿的直徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種可調(diào)電感裝置，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)包括1個(gè)蝸輪蝸桿、1個(gè)大齒輪和2個(gè)小齒輪，所述蝸輪蝸桿的一端套在對應(yīng)電機(jī)上，另一端與大齒輪擬合，所述2個(gè)小齒輪分別設(shè)置在能夠帶動(dòng)該驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)對應(yīng)的撥盤的2根平移驅(qū)動(dòng)桿的光滑表面上，且2個(gè)小齒輪均與大齒輪擬合，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，蝸輪蝸桿帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)2個(gè)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，2個(gè)小齒輪分別帶動(dòng)2根平移驅(qū)動(dòng)桿平移，從而帶動(dòng)相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可調(diào)電感裝置，其特征在于:該裝置還包括數(shù)個(gè)支架，這些支架設(shè)置在平移驅(qū)動(dòng)桿的兩端以及平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋面與光滑面的交界處。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述一種可調(diào)電感裝置，其特征在于:所述控制器采用單片機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種可調(diào)電感裝置，該裝置包括n個(gè)撥盤、m個(gè)平移驅(qū)動(dòng)桿、n個(gè)驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)、n個(gè)電機(jī)以及控制器，線圈纏繞在各撥盤上；每個(gè)撥盤上開有m個(gè)孔，其中有m/n個(gè)孔是螺紋孔，其余為光孔；每根平移驅(qū)動(dòng)桿一端的表面都刻有一定長度的螺紋，每個(gè)撥盤上的每1個(gè)孔分別對應(yīng)1根平移驅(qū)動(dòng)桿，每根平移驅(qū)動(dòng)桿的螺紋端依次穿過n個(gè)撥盤上與之對應(yīng)的孔，且只和與之對應(yīng)的撥盤通過螺紋孔配合?？刂破骺刂齐姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過驅(qū)動(dòng)變向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的平移驅(qū)動(dòng)桿平移，平移驅(qū)動(dòng)桿再通過螺紋帶動(dòng)相應(yīng)的撥盤左右移動(dòng)，從而改變線圈間的間隙，線圈的電感和分布電容值可變，諧振頻率固定，適用于高頻大功率場合。
【IPC分類】H01F29/12, H02J50/12
【公開號】CN205104352
【申請?zhí)枴緾N201520941577
【發(fā)明人】呂富勇, 唐迎川, 李鵬生, 趙嘉敏, 程文燦
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月24日