一種可調(diào)電感裝置及其調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明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、計算機科學(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)采用兩個相同頻率的諧振物體產(chǎn)生很強的相互耦合，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，采用了兩個能夠?qū)崿F(xiàn)共振的銅線圈，依靠共振進行能量的傳輸。
[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:
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)。
[0004]第二種采用磁致伸縮實現(xiàn)移動，此機械結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)電感相對精確，但只能實現(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也易受大功率磁場干擾。
[0005]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。
[0006]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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種可調(diào)電感裝置及其調(diào)節(jié)方法，能夠調(diào)節(jié)線圈間隙不均勻變化分布，實現(xiàn)線圈電感與分布電容的可調(diào)，同時保證諧振頻率恒定，適用于高頻大功率場合。
[0008]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種可調(diào)電感裝置，包括η個撥盤、m個平移驅(qū)動桿、η個驅(qū)動變向機構(gòu)、η個電機以及控制器，線圈纏繞在各撥盤上，其中m為η的整數(shù)倍；每個撥盤上開有m個孔，其中有m/n個孔是螺紋孔，其余為光孔，每根平移驅(qū)動桿一端的表面刻有一定長度的螺紋，其余表面光滑；每個撥盤上的每1個孔分別對應(yīng)1根平移驅(qū)動桿，每根平移驅(qū)動桿的螺紋端依次穿過η個撥盤上與之對應(yīng)的孔，所有平移驅(qū)動桿之間相互平行；每個撥盤上的m/n個螺紋孔的直徑與穿過它們的平移驅(qū)動桿的直徑相同，每根平移驅(qū)動桿的直徑僅與其穿過的η個孔中的1個螺紋孔的直徑相同，其余η-1個孔的直徑均大于該平移驅(qū)動桿，各平移驅(qū)動桿能夠通過螺紋帶動開有相同直徑的螺紋孔的撥盤；所述η個驅(qū)動變向機構(gòu)分別與η個撥盤和η個電機一一對應(yīng)，每個驅(qū)動變向機構(gòu)與對應(yīng)的電機接觸，且設(shè)置在能夠帶動該驅(qū)動變向機構(gòu)對應(yīng)的撥盤的平移驅(qū)動桿的光滑表面上，所述η個電機的控制端分別與控制器相連；控制器控制電機轉(zhuǎn)動，并通過驅(qū)動變向機構(gòu)帶動相應(yīng)的平移驅(qū)動桿平移，平移驅(qū)動桿再通過螺紋使相應(yīng)的撥盤左右移動，從而改變線圈間的間隙，實現(xiàn)電感的調(diào)節(jié)。
[0009]其中，m為η的2倍，即每個撥盤上有2個孔的直徑與穿過這2個孔的平移驅(qū)動桿的直徑相同。
[0010]其中，所述驅(qū)動變向機構(gòu)包括1個蝸輪蝸桿、1個大齒輪和2個小齒輪，所述蝸輪蝸桿的一端套在對應(yīng)電機上，另一端與大齒輪擬合，所述2個小齒輪分別設(shè)置在能夠帶動該驅(qū)動變向機構(gòu)對應(yīng)的撥盤的2根平移驅(qū)動桿的光滑表面上，且2個小齒輪均與大齒輪擬合，當(dāng)電機轉(zhuǎn)動時，蝸輪蝸桿帶動大齒輪轉(zhuǎn)動，大齒輪帶動2個小齒輪轉(zhuǎn)動，2個小齒輪分別帶動2根平移驅(qū)動桿平移，從而帶動相應(yīng)的撥盤左右移動。
[0011]其中，該裝置還包括數(shù)個支架，這些支架設(shè)置在平移驅(qū)動桿的兩端以及平移驅(qū)動桿的螺紋面與光滑面的交界處。
[0012]其中，該裝置除了電機與線圈外，其余部件均由非金屬材質(zhì)制成。
[0013]其中，所述控制器采用單片機。
[0014]本發(fā)明還包括基于上述可調(diào)電感裝置的調(diào)節(jié)方法，步驟如下:
(1)控制器向各電機發(fā)送驅(qū)動信號，將所有撥盤移動到一個預(yù)定位置，實現(xiàn)定位校準(zhǔn)；
(2)根據(jù)需要的諧振頻率，將所有撥盤進行分組，將η個撥盤依序分為X組，每η/χ個撥盤為一組，將分組后的撥盤依次定序為第1組至第X組；
(3 )設(shè)定每組撥盤之間的間隙，控制器根據(jù)設(shè)定的間隙驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，從而帶動撥盤移動，使每組撥盤之間達到設(shè)定的間隙，從而使線圈的電感和分布電容可變，而諧振頻率固定。
[0015]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果:
本發(fā)明通過控制調(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，電感增大時電容減小或電感減小時電容增大，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，本發(fā)明適用于高頻大功率場合。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明中平移驅(qū)動桿的示意圖。
[0018]標(biāo)號說明:1、支撐架；2、撥盤；3、驅(qū)動變向機構(gòu)；4、平移驅(qū)動桿；5、電機；6、線圈；7、蝸輪蝸桿；8、小齒輪；9、大齒輪。
【具體實施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。
[0020]如圖1所示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，一種可調(diào)電感裝置，包括η個撥盤2、m個平移驅(qū)動桿4、n個驅(qū)動變向機構(gòu)3、n個電機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；每個撥盤上開有m個孔，其中有m/n個孔是螺紋孔，其余為光孔，每根平移驅(qū)動桿一端的表面刻有一定長度的螺紋，其余表面光滑；每個撥盤上的每1個孔分別對應(yīng)1根平移驅(qū)動桿，每根平移驅(qū)動桿的螺紋端依次穿過η個撥盤上與之對應(yīng)的孔，所有平移驅(qū)動桿之間相互平行；每個撥盤上的m/n個螺紋孔的直徑與穿過它們的平移驅(qū)動桿的直徑相同，每根平移驅(qū)動桿的直徑僅與其穿過的η個孔中的1個螺紋孔的直徑相同，其余η-1個孔的直徑均大于該平移驅(qū)動桿，各平移驅(qū)動桿能夠通過螺紋帶動開有相同直徑的螺紋孔的撥盤；所述η個驅(qū)動變向機構(gòu)分別與η個撥盤和η個電機--對應(yīng)，每個驅(qū)動變向機構(gòu)與對應(yīng)的電機接觸，且設(shè)置在能夠帶動該驅(qū)動變向機構(gòu)對應(yīng)的撥盤的平移驅(qū)動桿的光滑表面上，所述η個電機的控制端分別與控制器相連；控制器控制電機轉(zhuǎn)動，并通過驅(qū)動變向機構(gòu)帶動相應(yīng)的平移驅(qū)動桿平移，平移驅(qū)動桿