【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的初、次級(jí)線圈 由于整個(gè)系統(tǒng)在高頻下工作，對(duì)于器件和線圈都有較高的要求，因此設(shè)計(jì)諧振的初、次級(jí)線圈就成了本項(xiàng)目尤為重要的一點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)表明，在較低頻率下，普通的細(xì)漆包線即可傳輸電能，但由于頻率較低，在傳電過(guò)程中能損較大；，多股漆包線的傳輸電能的效果最好，因?yàn)槎喙删€可以增大有效的通流面積，減小了集膚效應(yīng)的影響[12]，會(huì)比同等截面積的單匝線圈的品質(zhì)因數(shù)Q提高30%50%；如果頻率繼續(xù)增大到2MHz以上，用多股線反而不是一個(gè)很好的選擇，因?yàn)槎喙删€在高頻下反而會(huì)使介電損失增大。對(duì)于有些線圈，它有最小的能量損失，而對(duì)于一個(gè)多層線圈，當(dāng)L/D=（t為繞組厚度）時(shí)，能損最?。划?dāng)t、L、D滿足3t+2L=D時(shí)，能損也是最小的。對(duì)于漆包線圈，L/D=。因此我們選用線徑68mm的鍍銀扁銅線作為我們的諧振線圈的材料，這種材料在高頻下特性良好，外圍的鍍銀層可以使線圈表面的導(dǎo)電性能大大提高，而線徑的增大則可以使品質(zhì)因數(shù)Q也有增加。線圈的制作，參數(shù) 導(dǎo)線材料：銀的導(dǎo)電能力比銅大，鍍銀扁銅線圈導(dǎo)電性能比漆包銅線圈好，因此渡銀扁銅線圈Q值比漆包銅線圈大，但由于渡銀線圈造價(jià)較貴，本實(shí)驗(yàn)中任采用銅線圈。A線圈選用線徑為鍍銀銅線圈；，直徑為12cm，匝數(shù)為10的漆包線圈；，直徑為12cm，匝數(shù)為10匝的漆包線圈。，直徑為4cm，匝數(shù)為20匝的漆包線圈。 高頻整流濾波電路整流電路就是將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路,本裝置采用橋式整流電路,如下圖4中的整流橋D,它是四只整流二極管連接成的橋式電路，根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦?在正弦波的正負(fù)周期內(nèi)整流二極管兩兩交替導(dǎo)通,整流橋的輸出端輸出一個(gè)單向的脈動(dòng)電壓,再經(jīng)濾波電容濾波就可以得到較為平滑的直流電壓。圖4整流二極管的輸入輸出波形圖如下圖5所示圖5:上流過(guò)的電流為：流過(guò)二極管的電流為二極管承受的反向電壓為 本文所設(shè)計(jì)的輸入電壓為高頻交流510V,因?yàn)榱鬟^(guò)負(fù)載的脈動(dòng)電壓包含直流分量和交流分量,其中二次諧波的幅度最大,所以整流二極管的耐壓值必須大于10V,耐流值不小于5A。電磁諧振的原理闡釋：磁場(chǎng)和電場(chǎng)本身就能夠存儲(chǔ)能量，通過(guò)電磁共振在頻率相同的兩端形成駐波，進(jìn)而傳送能量，當(dāng)沒(méi)有負(fù)載的時(shí)候能量在電場(chǎng)和磁場(chǎng)之間轉(zhuǎn)化沒(méi)有損失，接上負(fù)載后能量就被傳遞給，當(dāng)傳遞的能量大于負(fù)載所需的能量時(shí)，負(fù)載端的多余能量返還給發(fā)送端，這樣就可以保證能量傳輸?shù)母咝市??？芍?，完美的電磁諧振在理論上能達(dá)到的效率會(huì)相當(dāng)高。通過(guò)調(diào)諧[9]讓線圈之間諧振，是相當(dāng)重要和必要的。電學(xué)方面的試驗(yàn)中，效率是相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本試驗(yàn)中，效率主要是由電磁感應(yīng)和電磁諧振所影響。眾所周知，電磁感應(yīng)部分只要線圈之間密切耦合，即可達(dá)到高效傳輸，密切耦合也很容易達(dá)到。所以，電磁諧振成為了影響效率的主要因素。在 Qf圖（品質(zhì)頻率圖）上線圈與電容匹配關(guān)系類似于正態(tài)分布。即在某一特定頻率點(diǎn)上，Q值達(dá)到峰值；在其附近區(qū)域，Q也會(huì)達(dá)到一個(gè)比較理想的效果；而超出這個(gè)范圍，Q值急劇衰減到難以利用的范圍。兩個(gè)諧振線圈由于工藝及其自身的差異，不可能達(dá)到完全相同，所以兩個(gè)諧振線圈的最佳諧振頻率也不可能完全相同，在相同頻率點(diǎn)下，Q值也因此不會(huì)達(dá)到峰值。諧振線圈越接近，越類似，諧振頻率點(diǎn)也就越靠近，兩個(gè)諧振線圈在Qf圖上的重疊部分會(huì)增加，整個(gè)系統(tǒng)所能利用的Q值就是在這個(gè)重疊部分里的最大值，最大Q值所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)也就是整個(gè)裝置的諧振頻率。這個(gè)頻率接近于單個(gè)線圈的諧振頻率卻不是單個(gè)線圈最大Q值所對(duì)應(yīng)的諧振頻率。在理論上，Q值若能達(dá)到100以上，它的傳電效果及其效率是比較可觀的。本系統(tǒng)B、直徑為12cm，匝數(shù)為10匝的漆包線圈，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定器Q值在最佳狀態(tài)時(shí)為400。 調(diào)諧本裝置實(shí)驗(yàn)過(guò)程最重要的是主體諧振部分的調(diào)諧。調(diào)諧效果的好壞直接影響到了實(shí)驗(yàn)是否可以繼續(xù)進(jìn)行以及裝置效率的大小。(1）整個(gè)裝置第一部分調(diào)諧過(guò)程如下圖所示電磁信號(hào)電磁信號(hào)調(diào)諧過(guò)程一使用高頻Q表，選擇合適的匹配電容，測(cè)試出實(shí)驗(yàn)所用線圈的諧振頻率及Q值的大小，并記錄。將信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率調(diào)為上步所測(cè)的頻率，選擇合適的輸出電壓，輸出。信號(hào)發(fā)生器接入第一級(jí)發(fā)射線圈，由發(fā)射線圈發(fā)出電磁信號(hào)給待調(diào)諧線圈，在待調(diào)諧線圈后放置一帶負(fù)載（LED二極管）的末端接受線圈，通過(guò)負(fù)載來(lái)判斷是否達(dá)到諧振。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，接收線圈上所接的負(fù)載LED二極管發(fā)光，而改變頻率會(huì)使二極管亮度變暗，即證明了在最初的頻率下，待調(diào)諧線圈達(dá)到了諧振。為了排除此時(shí)傳電是受電磁感應(yīng)的影響，只需把待諧振線圈拿掉即可。實(shí)驗(yàn)表明，在拿掉待諧振線圈后，LED二極管不發(fā)光。而將接受線圈直接靠近發(fā)射線圈時(shí)，必須在一個(gè)很近的范圍內(nèi)才能是LED二極管發(fā)光，因此可證明，是電磁諧振，而不是電磁感應(yīng)在整個(gè)系統(tǒng)中起作用。實(shí)驗(yàn)所測(cè)得不同頻率下的Q值： 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：相同頻率作用下，對(duì)于不同線徑、匝數(shù)的線圈，具有不同Q值；不相同頻率作用下，同一線圈也具有不同Q值。、C線圈Q值最大，然后進(jìn)行微調(diào)，可使效果達(dá)到最佳。(2）整個(gè)裝置第二部分調(diào)諧過(guò)程如下圖所示 調(diào)諧過(guò)程二 在已確定的裝置下進(jìn)行第二步調(diào)試，接收端改用示波器來(lái)演示，使調(diào)諧效果更加精確。在已調(diào)諧的發(fā)射線圈與示波器之間放入另一個(gè)待調(diào)諧線圈，由信號(hào)發(fā)生器發(fā)射電磁信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置與上一步調(diào)諧成功后的參數(shù)相同，是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)諧振的頻率是在單個(gè)線圈諧振頻率的附近，調(diào)節(jié)頻率容易實(shí)現(xiàn)。信號(hào)發(fā)生器輸出電磁信號(hào)，在示波器上觀察，如果波形的峰值達(dá)到最大值，即產(chǎn)生了最好的效果，此時(shí)默認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)已達(dá)到諧振。之后，將示波器換為帶有LED發(fā)光二極管的終端接收線圈，可觀察到LED發(fā)光二極管產(chǎn)生一個(gè)令人很滿意的亮度。拉遠(yuǎn)兩個(gè)諧振線圈間的距離，或者改變信號(hào)發(fā)生器的頻率，都會(huì)使LED發(fā)光二極管產(chǎn)生一個(gè)亮度變暗的趨勢(shì)，即證明了，在這個(gè)調(diào)試的頻率下，整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了諧振。之后，將兩個(gè)諧振線圈逐漸拉遠(yuǎn)距離，在一個(gè)能使負(fù)載正常工作的距離，即為此系統(tǒng)的默認(rèn)工作距離。 太陽(yáng)能電池板將所發(fā)電能儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)，蓄電池輸出的12V直流電，通過(guò)可調(diào)DCDC直流轉(zhuǎn)換器，分兩路輸出：一路輸出直流5V，供給高頻信號(hào)震蕩發(fā)生器；一路輸出524V直流供給高頻功率放大器；高頻信號(hào)振蕩發(fā)生模塊發(fā)出3MHz的正弦波，進(jìn)過(guò)看寬頻帶高頻功放模塊后發(fā)出25W功率，然后經(jīng)過(guò)整流濾波電路，將交流電變成5V直流電，然后經(jīng)過(guò)高頻分離式變壓器，輸出5V—200mA直流電，傳遞給手機(jī)（本實(shí)驗(yàn)所用手機(jī)為三星I9300，充電電流1A ）等負(fù)載。轉(zhuǎn)動(dòng)接收器，發(fā)現(xiàn)在大約300176。的范圍內(nèi)，接收端仍可有效工作。改變接收端與發(fā)射線圈的距離測(cè)得效率與距離關(guān)系如下圖：效率