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ED2M-V1.0磁共振无线供电模块-极意科技荣誉出品
Published:2014-11-24 20:16:13    Text Size:【BIG】【MEDIUM】【SMALL

ED2M-V1.0磁共振无线供电模块

 

理论简介

使用磁场的强耦合共振机制,我们实现了无辐射无线电力传输,小功率负载时传输距离达到了发射线圈半径的 20倍!后续我们将进一步研究这种系统的实际应用和发展方向。

两个具有相同共振频率的共振物体能有效地交换能量,与此同时,非共振时则较少消耗能量。在耦合共振系统(如声、电、磁、核)中,往往会有一个强耦合机制。如果能在设计的系统中充分利用这种机制,能量转移预计将非常有效。以这种方式进行的中距离能量传输几乎可以是全向的。环境物体的干涉和能量损失均很小。

上述考虑适用于自然界各种共振现象。在这里,我们采用了磁场共振。由于大多数普通的材料不与磁场相互作用,磁场共振特别适合日常应用。我们在兆级频率实现非辐射近场的磁耦合机制。初看起来,这种能量转移使人想起了通常的磁感应,但是,请大家注意,通常的电磁感应在中距离应用中效率极低。

上述特定区域有效的中距离能量传输发生在强耦合共振时。采用耦合模理论CMT 来描述这一物理系统,得到线性方程组如下:

 

ED2M系统中核心部件为驱动模块-Driver,其功能为整个系统提供信号源,实现电能的转换并激励发射线圈A,以满足共振线圈阵列的要求。为负载提供电能的Load由单铜环B和全波整流部分组成。

ED2M系统中另外四个组件——自共振线圈阵列,一个是源线圈阵列 S,T,一个是受体线圈阵列 D,R。其中源线圈被恒定频率驱动,两个设备间具有耦合系数 k。能量被 D 接收后对负载做功。

源线圈阵列 S通过电感耦合到信号发生电路;受体线圈通过电感耦合到负载。自共振线圈阵列依靠调节S和T,D和R之间的距离达到共振。

系统工作示意图

注: A 是半径6cm的单铜环,这是驱动电路的一部分。该驱动电路,输出正弦波。S、T D、R 分别是独立的源和受体。 B 是带负载的铜环。S D 在一条线上。 

硬件配置

发射端

发射端是整个系统的核心,包括驱动模块、发射线圈、源线圈阵列、电源插头;

驱动模块

外观尺寸:W*D*L=30.4*20.4*100mm;

模块采用全密封形式,全面防水,可以达到较高的防护等级, 以适应于多种应用场合。外壳采用铝合金材料,具有良好的散热性能,同时外壳上有M3安装螺丝,以方便安装固定,同时也可以附加额外散热器。

模块满负荷工作时温度会比较高,此时需要在原有散热基础上附加额外散热器或增加散热风扇进行散热。即使您的散热条件没做好,也不必担心模块因过热而损坏,因模块本身具有热保护功能,当模块温度超过60±5℃时,模块会自动切断电源进行保护,当其冷却到30℃时模块会重新进入工作状态。

 

发射线圈

线圈直径: D=120mm

铜环线径:d=1mm

源线圈阵列

中间线圈为源线圈阵列的S:D=100mm

警告:正常工作时S上有高压存在,与黄色外壳模块连接部分因导体裸露已用热缩管进行保护,切勿拆开!线圈本身有绝缘保护可触摸。

源线圈阵列的T:D=85mm

铜环线径:   d=1mm

警告:正常工作时T上有高压存在,与蓝色外壳模块连接部分因导体裸露已用热缩管进行保护,切勿拆开!线圈本身有绝缘保护可触摸。

T在系统中所起的作用是为了和S配合,共同构成一个共振线圈阵列。

通过调整两者之间的距离可以使其进入共振状态,不同的距离共振强度会有所不同,因而也可以通过距离调节发射端的发射功率,摆放的位置在线圈的两侧均可。

电源插头

模块本身上的电源插头为母头,为了方便客户转接,随货我们还会提供与其配套的公头。

完整的发射端

 

接收端

接收端包括接收线圈、受体线圈阵列、全桥整流板;

接收线圈

线圈直径: D=120mm

铜环线径:d=1mm

源线圈阵列

中间线圈为受体线圈阵列的D:D=100mm

受体线圈阵列的R:D=10mm

全桥整流板

如图所示外围线圈是接收线圈,内部线圈是受体线圈阵列的D,绿色电路为全桥整流板。

完整的接收端

整个系统配合起来的效果(距离50cm)

 

最终调试结果(距离100cm)

 

 

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