磁感應線圈磁場分布測試陣列及測試系統技術方案

本發明專利技術涉及無線充電技術領域，公開了一種磁感應線圈磁場分布測試陣列及測試系統，該陣列包括：L×M×N個陣列元，陣列元通過連接桿連接形成L×M×N的陣列，陣列元包括：無線收發器及同心設置的固定環、旋轉環和PCB線圈板，旋轉環直徑小于固定環的直徑，且可旋轉地安裝在固定環內，固定環和旋轉環之間的間隙中還設有控制旋轉環旋轉的第一步進電機，PCB線圈板直徑小于旋轉環的直徑，且可旋轉地安裝在旋轉環內，PCB線圈板和旋轉環之間的間隙中還設有控制PCB線圈板旋轉的第二步進電機，L≥2，M≥2，N≥2。本發明專利技術能夠準確且直觀地展示載流線圈周圍空間電磁場的分布情況的問題。

【技術實現步驟摘要】
磁感應線圈磁場分布測試陣列及測試系統
本專利技術涉及無線充電
，特別涉及一種磁感應線圈磁場分布測試陣列及測試系統。
技術介紹
目前，由于磁感應式電磁充電技術相對簡單、生產使用成本低并且傳輸效率高，被普遍應用于電動汽車、手機等常用設備的無線充電技術中，是現在應用最廣泛的無線充電技術。電磁感應的原理是在初級線圈施加一定頻率的交流電，通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端，其根本原理是利用電磁感應原理。而載流線圈的空間磁力線分布如圖1所示，對于載流線圈空間磁場的分布，通常是用公式計算出不同位置的磁場強度及方向，或者使用磁場強度測試儀測試人為的測試不同位置的磁場強度(僅只用于驗證公式計算的正確性)，無法直觀的地測試并展示載流線圈周圍空間電磁場的分布情況。而且電動汽車充電線圈由于需要提供較大的充電能量，所以其線圈體積尺寸較大，在空間中產生的磁力線范圍也相對較大，按照上述方法往往不能準確測量出不同位置的磁場強度及方向，因此無法直接分析出在不同位置充電的傳輸效率。
技術實現思路
本專利技術提出一種磁感應線圈磁場分布測試陣列及測試系統，解決了現有技術中無法準確且直觀地展示載流線圈周圍空間電磁場的分布情況的問題。本專利技術的磁感應線圈磁場分布測試陣列，包括：L×M×N個陣列元，所述陣列元通過連接桿連接形成L×M×N的陣列，所述陣列元包括：無線收發器及同心設置的固定環、旋轉環和PCB線圈板，所述旋轉環直徑小于所述固定環的直徑，且可旋轉地安裝在固定環內，固定環和旋轉環之間的間隙中還設有控制所述旋轉環旋轉的第一步進電機，所述PCB線圈板直徑小于所述旋轉環的直徑，且可旋轉地安裝在旋轉環內，PCB線圈板和旋轉環之間的間隙中還設有控制所述PCB線圈板旋轉的第二步進電機，所述PCB線圈板上還設有用于測量線圈上感應電勢的測量電路，無線收發器分別連接所述測量電路、第一步進電機和第二步進電機，所述連接桿可拆卸地連接兩個陣列元的固定環，L≥2，M≥2，N≥2。其中，所述連接桿為可伸縮式連接桿。其中，對于陣列的每一維方向上的所有連接桿，這些連接桿和與其連接的陣列元的旋轉環的旋轉軸線位置關系均保持一致。其中，所述無線收發器安裝在所述旋轉環上。其中，所述旋轉環的旋轉軸線與所述PCB線圈板的旋轉軸線垂直。其中，所述固定環包括：同心設置第一固定環和第二固定環，且各自所在的圓面相互垂直，所述第一固定環和第二固定環一體成型。本專利技術還提供了一種磁感應線圈磁場分布測試系統，包括：上位機和上述任一項所述的磁感應線圈磁場分布測試陣列，上位機無線連接每個無線收發器，所述上位機通過所述無線收發器獲取第一步進電機和第二步進電機各自的轉動信息，及PCB線圈板測出的感應電勢強度，并且向第一步進電機和第二步進電機分別發送轉動指令。本專利技術的磁感應線圈磁場分布測試陣列的若干陣列元在磁場中測試感應電勢強度及對應旋轉環和PCB線圈板分別旋轉的角度，并且讓兩個電機旋控制旋轉環和PCB線圈板轉至感應電勢最大的點對應的角度，從而直觀的反映出空間中磁力線的分布。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為載流線圈的空間磁力線分布圖；圖2為本專利技術實施例的磁感應線圈磁場分布測試陣列示意圖；圖3為圖2中陣列的一個陣列元的結構正視圖；圖4為圖2中陣列的一個陣列元立體圖；圖5為2×2×2的陣列的示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本實施例的磁感應線圈磁場分布測試陣列如圖2～4所示，包括：L×M×N個陣列元，所述陣列元通過連接桿8連接形成L×M×N的陣列。陣列元包括：無線收發器(圖中未示出)及同心設置的固定環1、旋轉環2和PCB線圈板3。旋轉環2直徑小于固定環1的直徑，且可旋轉地安裝在固定環1內，固定環1和旋轉環2之間的間隙中還設有控制旋轉環2旋轉的第一步進電機4。PCB線圈板3直徑小于旋轉環2的直徑，且可旋轉地安裝在旋轉環2內，PCB線圈板3和旋轉環2之間的間隙中還設有控制PCB線圈板3旋轉的第二步進電機5。PCB線圈板3上還設有用于測量線圈上感應電勢的測量電路(圖中未示出，可設置在PCB線圈板3內部，也可以設置在PCB線圈板3表面)。無線收發器分別連接測量電路、第一步進電機4和第二步進電機5。連接桿8可拆卸地連接兩個陣列元的固定環1，這樣便于根據待測的載流線圈大小確定需要的陣列大小，即便于減少或增加陣列元，以形成不同大小的陣列。其中，L≥2，M≥2，N≥2。具體地，第一步進電機4和第一轉軸6沿旋轉環2的徑向設置，分別固定在固定環1上，從而實現第一步進電機4驅動旋轉環2旋轉。第二步進電機5和第二轉軸7沿PCB線圈板3的徑向設置，分別固定在旋轉環2上，從而實現第二步進電機5驅動PCB線圈板3旋轉。本實施例中，連接桿8為可伸縮式連接桿，這樣便于根據待測的載流線圈大小調節兩個陣列元之間的距離。在使用相同數量陣列元構成的陣列進行測試時，可通過改變連桿距離獲得不同位置關系下的磁場分布情況。理論上距離越近測試越準確，越能夠真實地反映磁力線分布。本實施例中，如圖5所示，對于陣列的每一維方向上的所有連接桿8，這些連接桿8和與其連接的陣列元的旋轉環2的旋轉軸線位置關系均保持一致。這樣在初始狀態下，很容易調整各陣列元的PCB線圈板位置關系一致，即調整到相同的初始位置。本實施例中，無線收發器安裝在旋轉環2上，旋轉環2位于固定環1和PCB線圈板3中間，方便布線將無線收發器和測量電路、第一步進電機4、第二步進電機5連接。例如：固定環1和旋轉環2可以是絕緣材料，在固定環1和旋轉環2上涂覆金屬涂層，第一轉軸6和第二轉軸7為金屬材料，從而不需要導線就能將無線收發器和測量電路、第一步進電機4、第二步進電機5連接，以避免旋轉時纏繞。本實施例中，旋轉環2的旋轉軸線與所述PCB線圈板3的旋轉軸線垂直。這樣PCB線圈板3的旋轉調節范圍更大，使得磁感應線圈磁場分布測試陣列的適用性更廣，而且也不需要事先預估磁力線的大致方向來調整各個陣列元的位置。本實施例中，固定環1包括：同心設置第一固定環和第二固定環，且各自所在的圓面相互垂直，第一固定環和第二固定環一體成型，該結構使得整個陣列元更加牢固，而且方便連接桿8在上下左右方向上連接相鄰的陣列元。本專利技術還提供了一種磁感應線圈磁場分布測試系統，包括：上位機和上述任一項所述的磁感應線圈磁場分布測試陣列，上位機無線連接每個無線收發器，所述上位機通過所述無線收發器獲取第一步進電機4和第二步進電機5各自的轉動信息，及PCB線圈板3測出的感應電勢強度，并且向第一步進電機4和第二步進電機5分別發送轉動指令。陣列中的每個陣列元均與上位機連接，由上位機采集其感應電勢測試結果以及控制兩個步進電機旋轉。測試時由上位機控制量兩個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁感應線圈磁場分布測試陣列，其特征在于，包括：L×M×N個陣列元，所述陣列元通過連接桿連接形成L×M×N的陣列，所述陣列元包括：無線收發器及同心設置的固定環、旋轉環和PCB線圈板，所述旋轉環直徑小于所述固定環的直徑，且可旋轉地安裝在固定環內，固定環和旋轉環之間的間隙中還設有控制所述旋轉環旋轉的第一步進電機，所述PCB線圈板直徑小于所述旋轉環的直徑，且可旋轉地安裝在旋轉環內，PCB線圈板和旋轉環之間的間隙中還設有控制所述PCB線圈板旋轉的第二步進電機，所述PCB線圈板上還設有用于測量線圈上感應電勢的測量電路，無線收發器分別連接所述測量電路、第一步進電機和第二步進電機，所述連接桿可拆卸地連接兩個陣列元的固定環，L≥2，M≥2，N≥2。

【技術特征摘要】
1.一種磁感應線圈磁場分布測試陣列，其特征在于，包括：L×M×N個陣列元，所述陣列元通過連接桿連接形成L×M×N的陣列，所述陣列元包括：無線收發器及同心設置的固定環、旋轉環和PCB線圈板，所述旋轉環直徑小于所述固定環的直徑，且可旋轉地安裝在固定環內，固定環和旋轉環之間的間隙中還設有控制所述旋轉環旋轉的第一步進電機，所述PCB線圈板直徑小于所述旋轉環的直徑，且可旋轉地安裝在旋轉環內，PCB線圈板和旋轉環之間的間隙中還設有控制所述PCB線圈板旋轉的第二步進電機，所述PCB線圈板上還設有用于測量線圈上感應電勢的測量電路，無線收發器分別連接所述測量電路、第一步進電機和第二步進電機，所述連接桿可拆卸地連接兩個陣列元的固定環，L≥2，M≥2，N≥2。2.如權利要求1所述的磁感應線圈磁場分布測試陣列，其特征在于，所述連接桿為可伸縮式連接桿。3.如權利要求1所述的磁感應線圈磁場分布測試陣列，其特征在于，對于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾舒帆，李亞娟，鄒曉川，朱自科，張自長，陳萬才，蘇紅，張穎超，何洪偉，王穎勝，
申請(專利權)人：云南省計量測試技術研究院，
類型：發明
國別省市：云南;53