一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装及其使用方法。
【背景技术】
[0002]无线电能传输系统的研究中，为了研究不同影响因素对系统的电能传输性能的影响，就需要改变系统的谐振频率、谐振器的大小形状、发射线圈与接收线圈两者间的空间位置关系。在现有的研究中，为了测试以上因素的影响，往往会制作多组模具来简化对整个系统的研究。这不仅浪费时间跟成本，而且往往也难得出某一影响因素对系统影响的线性关系。在对无线电能传输的教学过程当中，为了对无线电能传输性能进行演示，需要连续性调整谐振频率、谐振器的大小形状以及接收线圈与发射线圈的距离。演示过程十分繁琐，整个教学效果也不明显。
【发明内容】
[0003]发明目的:针对上述现有技术，提出一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装及其使用方法，实现多种实验条件的快速调整。
[0004]技术方案:为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
[0005]—种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装，包括无线电能传输系统用线圈模具、多尺寸线圈模具夹具、分离式可旋转实验台以及可移动伸缩式实验支架；其中，所述无线电能传输系统用线圈模具包括槽宽可调的线圈骨架；所述多尺寸线圈模具夹具包括垂直设置在插板上的前挡板、后挡板以及分设在两边的两块侧面挡板，所述插板上设有滑轨，其中一个侧面挡板能够在滑轨上滑动，所述两块侧面挡板能够夹紧所述线圈骨架；所述分离式可旋转实验台包括实验台本体，在所述实验台本体中央设置有三个通孔，每个通孔内分别设有可取出的紧固螺栓，在所述实验台本体上方设有水平插槽组件，所述插板与水平插槽组件活动连接；所述可移动伸缩式实验支架的顶部设有与所述紧固螺栓配合使用的螺栓孔，所述可移动伸缩式实验支架上安装有升降驱动部件。
[0006]进一步的，所述前挡板、后挡板的高度均为侧面挡板高度的1/3。
[0007]便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装的使用方法，包括如下步骤:
[0008]1)，根据无线电能传输系统所需频段及Q值调整无线电能传输系统用线圈模具中线圈骨架的槽宽；
[0009]2)，将线圈绕制在所述线圈骨架上，然后将线圈骨架置于多尺寸线圈模具夹具的插板上，滑动侧面挡板将线圈骨架夹紧；
[0010]3)，首先取出分离式可旋转实验台上的两根紧固螺栓，实验台本体通过设置在中央的另一根紧固螺栓连接可移动伸缩式实验支架，拧松中央紧固螺栓，然后根据实验所需的线圈角度调整无线电能传输系统用线圈模具的水平转角，最后再拧紧中央紧固螺栓；
[0011]4)，根据实验中无线电能传输路径调节可移动伸缩式实验支架上的升降驱动部件来调整线圈的高度。
[0012]有益效果:此无线电能传输系统多自由度实验工装具有灵活装夹多种线圈的优点，可以控制发射线圈与接收线圈不同空间位置，以此来实现对无线电能传输系统控制变量法式的研究，经济方便地得出某一影响因素对整个无线电能传输系统传输电能特性的研究。此工装及其使用方法也方便了对无线电能传输系统实验的教学，它的便携性与灵活性为整个研究及教学过程节省了时间，可以更加直观简便地得出它的传输特点。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的实验工装整体组装结构图；
[0014]图2是本发明的多尺寸线圈模具夹具结构图；
[0015]图3是本发明的可移动伸缩式实验支架结构图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0017]如图1所示，一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装从上至下依次包括无线电能传输系统用线圈模具1、多尺寸线圈模具夹具2、分离式可旋转实验台3以及可移动伸缩式实验支架4。其中，无线电能传输系统用线圈模具包括槽宽可调的线圈骨架，根据无线电能传输系统所需频段及Q值调整线圈骨架的槽宽，以便绕制不同频段的无线电能传输线圈11。
[0018]多尺寸线圈夹具2分别与无线电能传输系统用线圈模具1和分离式可旋转实验台3相连，如图2所示，多尺寸线圈模具夹具2包括垂直设置在插板21上的前挡板、后挡板以及分设在两边的两块侧面挡板。两块侧面挡板高度一致，其中一块侧面挡板的固定在距离插板左边缘距离至少1cm的位置处；前、后挡板高度一致，为侧面挡板高度的1/3。插板中央设有垂直侧面挡板的滑轨22，两块侧面挡板中的另一块挡板通过底部设置的组件能够在滑轨22上相对固定的侧面挡板来回滑动。前、后挡板以及两块侧面挡板形成回字形的夹具，无线电能传输系统用线圈模具1置于夹具内，推动侧面挡板并触发滑轨上的止锁结构，利用两块相对设置的侧面挡板从线圈骨架的两端将其夹紧固定。
[0019]其中，将前、后挡板的高度设置为侧面挡板高度的1/3，这是为了能让绕制线圈后的无线电能传输系统用线圈模具1能与多尺寸线圈模具夹具2的底面贴合，使得装夹更稳定；若前后挡板的高度过小会使得线圈模具容易从夹具中滑出，若前后挡板过高会使得线圈模具与夹具的底面之间存在空隙，增加了挡板的承重力度，经试验发现高度设定为侧面挡板高度的1/3是比较合适的。
[0020]分离式可旋转试验台3既固定多尺寸线圈模具夹具2又与可移动伸缩式实验支架4连接，分离式可旋转实验台3包括实验台本体，在实验台本体中央对称排布有三个通孔，每个通孔内分别设有可取出的紧固螺栓32，中间紧固螺栓位于实验台本体的中心处。在实验台本体上表面设有水平插槽组件，插槽的宽度大于插板的厚度，多尺寸线圈模具夹具的插板21能够与水平插槽组件活动连接。
[0021]如图3所示，可移动伸缩式实验支架4由主支架、升降驱动部件和底座组成，主支架的顶部设有与紧固螺栓配合使用的螺栓孔。升降驱动部为可升降伸缩支架41以及升降摇杆42，可升降伸缩支架置于支架由主支架内部，能够通过升降摇杆驱动用于调整主支架的高度。在主支架上开有宽20cm的方孔，用于操作者松紧中央紧固螺栓。
[0022]基于上述便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装的使用方法，包括如下步骤:
[0023]1)，根据无线电能传输系统所需频段及Q值调整无线电能传输系统用线圈模具中线圈骨架的槽宽；
[0024]2)，将线圈绕制在线圈骨架上，然后将线圈骨架置于多尺寸线圈模具夹具的插板上，滑动侧面挡板将线圈骨架夹紧；
[0025]3)，首先取出分离式可旋转实验台上的两根紧固螺栓，实验台本体通过设置在中央的另一根紧固螺栓连接可移动伸缩式实验支架，拧松中央紧固螺栓，然后根据实验所需的线圈角度调整无线电能传输系统用线圈模具的水平转角，最后再拧紧中央紧固螺栓；
[0026]4)，根据实验中无线电能传输路径调节可移动伸缩式实验支架上的升降驱动部件来调整线圈的高度。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装，其特征在于:包括无线电能传输系统用线圈模具、多尺寸线圈模具夹具、分离式可旋转实验台以及可移动伸缩式实验支架；其中，所述无线电能传输系统用线圈模具包括槽宽可调的线圈骨架；所述多尺寸线圈模具夹具包括垂直设置在插板上的前挡板、后挡板以及分设在两边的两块侧面挡板，所述插板上设有滑轨，其中一个侧面挡板能够在滑轨上滑动，所述两块侧面挡板能够加紧所述线圈骨架；所述分离式可旋转实验台包括实验台本体，在所述实验台本体中央设置有三个通孔，每个通孔内分别设有可取出的紧固螺栓，在所述实验台本体上方设有水平插槽组件，所述插板与水平插槽组件活动连接；所述可移动伸缩式实验支架的顶部设有与所述紧固螺栓配合使用的螺栓孔，所述可移动伸缩式实验支架上安装有升降驱动部件。2.根据权利要求1所述的一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装，其特征在于:所述前挡板、后挡板的高度均为侧面挡板高度的1/3。3.基于权利要求1所述的便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装的使用方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)，根据无线电能传输系统所需频段及Q值调整无线电能传输系统用线圈模具中线圈骨架的槽宽； 2)，将线圈绕制在所述线圈骨架上，然后将线圈骨架置于多尺寸线圈模具夹具的插板上，滑动侧面挡板将线圈骨架夹紧； 3)，首先取出分离式可旋转实验台上的两根紧固螺栓，实验台本体通过设置在中央的另一根紧固螺栓连接可移动伸缩式实验支架，拧松中央紧固螺栓，然后根据实验所需的线圈角度调整无线电能传输系统用线圈模具的水平转角，最后再拧紧中央紧固螺栓； 4)，根据实验中无线电能传输路径调节可移动伸缩式实验支架上的升降驱动部件来调整线圈的高度。
【专利摘要】本发明公开了一种便捷式无线电能传输系统多自由度实验工装，包括：无线电能传输系统用线圈模具、多尺寸线圈模具夹具、分离式可旋转实验台以及可移动伸缩式实验支架。所述无线电能传输系统用线圈模具用于绕制不同频段的无线电能传输谐振器，所述多尺寸线圈模具夹具可适用于装夹不同厚度的线圈模具，所述分离式可旋转实验台可用于固定线圈模具夹具，并可带动无线电能传输谐振器做360°偏转夹角实验，所述可移动伸缩式实验支架用于支撑固定旋转实验台，并可根据实验要求自由调整线圈间传输距离及平行偏移距离。整套工装可自由拆卸、组装、扩展，可满足不同频段、谐振Q值的无线电能传输系统多自由度实验的需求。
【IPC分类】G09B23/18, H02J50/20
【公开号】CN105337428
【申请号】CN201510790335
【发明人】黄学良, 王维, 潘书磊, 谭林林
【申请人】东南大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月17日