無線感應(yīng)輸電天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及無線感應(yīng)輸電天線，該輸電天線包括前表層面板與后表層面板，所述前表層面板為鋁制蜂窩層面板，所述后表層面板為鋁制層面板，所述前表層面板與后表層面板之間設(shè)有采用多絞線混合銅線繞空心骨架脫模制成的線圈。該輸電天線采用多絞線混合線圈、蜂窩面板技術(shù)減少趨膚效應(yīng)、增加自激波束指向性，使用傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)單改進(jìn)即可達(dá)到3-5倍的傳輸效率。
【專利說明】無線感應(yīng)輸電天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力行業(yè)電能傳輸設(shè)備，特別是涉及一種用于高功率能量傳輸?shù)臒o線感應(yīng)輸電天線。
【背景技術(shù)】
[0002]由于無線感應(yīng)輸電技術(shù)自十九世紀(jì)上半頁(yè)誕生以來，電磁鐵問世不久、電磁感應(yīng)現(xiàn)象剛剛被發(fā)現(xiàn)，英國(guó)的一位牧師和自然哲學(xué)家尼古拉斯卡蘭就設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的無線輸電裝置:通過改變一個(gè)線圈的電流，使旁邊另一個(gè)線圈的兩端間產(chǎn)生火花。麥克斯韋用他那組優(yōu)美的方程建立了完整的電磁理論體系，促成了無線通信的誕生，也使人們對(duì)無線輸電興趣更濃。電學(xué)的先驅(qū)、交流電之父特斯拉試圖利用地球本身和大氣電離層為導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)無線輸電，為此在紐約建造了一個(gè)29米高的發(fā)射塔，但由于資金耗盡，他雄心勃勃的計(jì)劃并未能實(shí)現(xiàn)。此后，人們嘗試過微波、激光等許多方法，但都未能付諸實(shí)用。近兩百年間，電燈、電話、廣播、電視和互聯(lián)網(wǎng)給世界帶來了一次又一次翻天覆地的變化，無線輸電技術(shù)卻似乎總在原地打轉(zhuǎn)，無數(shù)人的奇思妙想和勇敢嘗試并沒有帶來實(shí)質(zhì)性突破。
[0003]追其主要原因部分是由于天線技術(shù)的發(fā)展明顯沒有電子技術(shù)發(fā)展迅速，由于無線輸電技術(shù)的特殊性傳統(tǒng)天線理論不適用，提高無線輸電技術(shù)實(shí)用性的前提條件是設(shè)計(jì)、制造出一型全天候工作、高效率、大功率的天線系統(tǒng)。
[0004]目前無線輸電感應(yīng)供電系統(tǒng)所使用的天線多是使用漆包線繞制并用樹脂膠固定的手段制造，無法承載大功率電能傳輸，同時(shí)傳輸距離相對(duì)極為有限。本發(fā)明在傳輸功率與傳輸距離上均有極大地提升，同時(shí)蜂窩式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可有效提高抗風(fēng)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種無線感應(yīng)輸電天線，以實(shí)現(xiàn)高效率、大功率、全天候的收發(fā)一體共振耦合天線。
[0006]工作原理:
本發(fā)明基于縫隙天線原理設(shè)計(jì)，在談縫隙式平板天線工作原理之前，讓我們了解一下有關(guān)波導(dǎo)的情況。波導(dǎo)是用金屬材料制成的不同形狀，內(nèi)空外封閉傳輸信號(hào)的腔形導(dǎo)體，它有園波導(dǎo)、橢圓波導(dǎo)、方波導(dǎo)、矩形波導(dǎo)等。目前常用的高頻頭前端腔體就是一種圓波導(dǎo)，單極化高頻頭的饋源部分有的就是矩形波導(dǎo)。波導(dǎo)實(shí)際上就是一種傳輸超高頻信號(hào)一微波信號(hào)的導(dǎo)線(體)，當(dāng)傳輸?shù)男盘?hào)頻率低時(shí)，可以用普通電線傳輸。傳輸信號(hào)頻率高時(shí)，普通電線衰減會(huì)很大，就得用電纜傳輸，電纜的傳輸衰減要小些。當(dāng)傳輸頻率再高時(shí)，如微波，同時(shí)又希望傳輸?shù)乃p很小，此時(shí)就必須用波導(dǎo)來傳輸了，它的傳輸衰減非常小，要比電纜衰減小很多。所以在高端產(chǎn)品里，比如通信系統(tǒng)，常用波導(dǎo)傳輸。同時(shí)波導(dǎo)的駐波比好，反射小，可以保證傳輸?shù)男盘?hào)絕大部分由入口端傳輸?shù)匠隹诙?。另外，波?dǎo)又是一個(gè)封閉的傳輸線，可以完全保證波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)不受外界各種干擾，而且也可保證波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)不會(huì)輻射出波導(dǎo)，從而保證了傳輸信號(hào)的質(zhì)量和數(shù)量。需要強(qiáng)調(diào)的是，波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘?hào)是以場(chǎng)的形式存在的。
[0007]由此我們知道了波導(dǎo)有如此之多的優(yōu)越性，它的高質(zhì)量也要求波導(dǎo)的生產(chǎn)工藝水平很高、生產(chǎn)成本也很高，標(biāo)準(zhǔn)的波導(dǎo)制作工藝嚴(yán)格，內(nèi)壁加工的光潔度很高，波導(dǎo)很貴，Im波導(dǎo)的價(jià)格要數(shù)千元，甚至有的高達(dá)萬元。如可變橢圓波導(dǎo)，價(jià)格就相當(dāng)昂貴。我們現(xiàn)在使用的低價(jià)位高頻頭中的波導(dǎo)是很難把它稱作波導(dǎo)的，把它稱之為粗制濫造的波導(dǎo)決不為過。
[0008]當(dāng)知道了什么是波導(dǎo)后，我們?cè)倏纯床▽?dǎo)傳輸信號(hào)的情況。由于波導(dǎo)內(nèi)傳輸?shù)氖请姶挪?，自然在波?dǎo)的內(nèi)壁上會(huì)激勵(lì)出表面電流，在正常情況下，這個(gè)表面電流是沿著波導(dǎo)的同一方向流動(dòng)。若是在波導(dǎo)上出現(xiàn)了一個(gè)小裂縫的話，電流傳輸受到裂縫的切斷，改變了表面電流的流線。裂縫受到激勵(lì)便在裂縫兩端產(chǎn)生出電磁場(chǎng)，電磁場(chǎng)沿裂縫的分布呈正弦規(guī)律。
[0009]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
無線感應(yīng)輸電天線，該輸電天線包括前表層面板與后表層面板，所述前表層面板為鋁制蜂窩層面板，所述后表層面板為鋁制層面板，所述前表層面板與后表層面板之間設(shè)有采用多絞線混合銅線繞空心骨架脫模制成的線圈。
[0010]進(jìn)一步，所述蜂窩層面板上設(shè)置有電磁渦流擾流片。
[0011]進(jìn)一步，所述前表層面板與所述線圈之間設(shè)有3cm的共振間隙用于形成有效共振。
[0012]進(jìn)一步,所述空心骨架直徑為30cm。
[0013]進(jìn)一步，所述線圈為多絞線混合銅線繞空心骨架120圈脫模制成的線圈。
[0014]進(jìn)一步，所述前后表層面板上設(shè)有若干密集小孔。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
本發(fā)明新型無線感應(yīng)輸電天線將使無線輸電系統(tǒng)實(shí)用性達(dá)到前所未有的高度。可以由同類產(chǎn)品2-3厘米的傳輸距離，拓展到300-400厘米，同時(shí)可將同類產(chǎn)品2-5瓦傳輸功率，拓展到30-50瓦。通過應(yīng)用多絞線混合線圈、蜂窩面板技術(shù)減少趨膚效應(yīng)、增加自激波束指向性，使用傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)單改進(jìn)即可達(dá)到3-5倍的傳輸效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1:本發(fā)明無線感應(yīng)輸電天線主視圖；
圖2:本發(fā)明無線感應(yīng)輸電天線側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，如圖1-2所示，無線感應(yīng)輸電天線使用多絞線混合銅線繞直徑30厘米的空心骨架120圈脫模制成線圈1，由于使用了多絞線混合銅線解決承載能力弱的問題，并使用鋁制蜂窩表層面板2做波導(dǎo)共振耦合。鋁制蜂窩表層面板與線圈中空結(jié)構(gòu)具有3厘米的共振間隙可有效形成共振。兩者結(jié)合在增強(qiáng)效率的同時(shí)，可以承載較高級(jí)別的工作電流。同時(shí)在鋁制蜂窩表層面板上應(yīng)用了電磁渦流擾流片3降低大負(fù)荷狀態(tài)下由電磁渦流導(dǎo)致的發(fā)熱與諧振串?dāng)_問題。
[0018]鋁制蜂窩表層面板位于多絞線工作線圈上方，多絞線工作線圈在驅(qū)動(dòng)后可以在周圍環(huán)境中形成輻射電磁場(chǎng)。經(jīng)下方鋁制反射面將能量集中在前方，從蜂窩表層面板的空洞發(fā)射出去。同時(shí)蜂窩表層面板與反射面構(gòu)成了電磁波的半反射與全反射結(jié)構(gòu)，類似激光器的工作原理起到了對(duì)波的自激放大作用。通過配合特殊驅(qū)動(dòng)設(shè)備可以顯著增強(qiáng)無線電能傳輸效率。
[0019]無線感應(yīng)輸電天線采用雙反射結(jié)構(gòu)，自激增強(qiáng)信號(hào)同時(shí)降低信號(hào)發(fā)散。該輸電天線具有第一和第二反射面。所述第一反射面采用鋁制平板表面光滑，平整度誤差低于0.4毫米。在第一反射面下方置有第二反射面，與第一反射面相同采用鋁制平板制造，表面開有10x10密集小孔，每孔大小為Ixl毫米。上下兩個(gè)反射面將對(duì)電磁信號(hào)進(jìn)行反射，形成雙反射結(jié)構(gòu)。雙反射結(jié)構(gòu)可對(duì)信號(hào)進(jìn)行多次反射增強(qiáng)，同時(shí)類似激光器的工作原理大大加強(qiáng)信號(hào)的指向度。在接收和發(fā)射模式下均可達(dá)到信號(hào)能量增強(qiáng)能力。同時(shí)，以工作線圈為工質(zhì)配合特殊的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，達(dá)到類似的自激放大能力。
[0020]無線感應(yīng)輸電天線具有多絞線混合線圈，滿足大負(fù)載工作要求。
[0021]使用6根0.05平方毫米的銅質(zhì)漆包線與一根0.1平方毫米的鋼絲做為芯線螺旋形繞制，因而形成多絞線混合線。同時(shí)，在繞制完成后使用F級(jí)絕緣漆寢潤(rùn)，增加整體絕緣度與完整性。使用多絞線混合線進(jìn)行繞制形成多絞線混合線圈，可以大大降低大電流工作狀態(tài)下導(dǎo)線的趨膚效應(yīng)，在本專利天線中工作線圈為交變電流，這將隨著發(fā)射功率的增大，通過電流隨之增大，所產(chǎn)生的趨膚效應(yīng)將大大增加天線損耗，降低傳送效率。
[0022]應(yīng)當(dāng)理解，以上借助優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的詳細(xì)說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對(duì)各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.無線感應(yīng)輸電天線，其特征在于，該輸電天線包括前表層面板與后表層面板，所述前表層面板為鋁制蜂窩層面板，所述后表層面板為鋁制層面板，所述前表層面板與后表層面板之間設(shè)有采用多絞線混合銅線繞空心骨架脫模制成的線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)輸電天線，其特征在于，所述蜂窩層面板上設(shè)置有電磁渦流擾流片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)輸電天線，其特征在于，所述前表層面板與所述線圈之間設(shè)有3cm的共振間隙用于形成有效共振。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)輸電天線，其特征在于，所述空心骨架直徑為30cmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)輸電天線，其特征在于，所述線圈為多絞線混合銅線繞空心骨架120圈脫模制成的線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線感應(yīng)輸電天線，其特征在于，所述前后表層面板上設(shè)有若干密集小孔。
【文檔編號(hào)】H01Q13/18GK103531915SQ201310505622
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】馬進(jìn), 丁斌, 張亞軍, 徐達(dá) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司