無線感應輸電天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及無線感應輸電天線，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、蜂窩面板技術減少趨膚效應、增加自激波束指向性，使用傳統(tǒng)發(fā)射機簡單改進即可達到3-5倍的傳輸效率。
【專利說明】無線感應輸電天線
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力行業(yè)電能傳輸設備，特別是涉及一種用于高功率能量傳輸?shù)臒o線感應輸電天線。
【背景技術】
[0002]由于無線感應輸電技術自十九世紀上半頁誕生以來，電磁鐵問世不久、電磁感應現(xiàn)象剛剛被發(fā)現(xiàn)，英國的一位牧師和自然哲學家尼古拉斯卡蘭就設計了一個簡單的無線輸電裝置:通過改變一個線圈的電流，使旁邊另一個線圈的兩端間產(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，也使人們對無線輸電興趣更濃。電學的先驅(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體來實現(xiàn)無線輸電，為此在紐約建造了一個29米高的發(fā)射塔，但由于資金耗盡，他雄心勃勃的計劃并未能實現(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質(zhì)性突破。
[0003]追其主要原因部分是由于天線技術的發(fā)展明顯沒有電子技術發(fā)展迅速，由于無線輸電技術的特殊性傳統(tǒng)天線理論不適用，提高無線輸電技術實用性的前提條件是設計、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，同時傳輸距離相對極為有限。本實用新型在傳輸功率與傳輸距離上均有極大地提升，同時蜂窩式結構設計可有效提高抗風能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對以上現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供一種無線感應輸電天線，以實現(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:
[0007]本實用新型基于縫隙天線原理設計，在談縫隙式平板天線工作原理之前，讓我們了解一下有關波導的情況。波導是用金屬材料制成的不同形狀，內(nèi)空外封閉傳輸信號的腔形導體，它有園波導、橢圓波導、方波導、矩形波導等。目前常用的高頻頭前端腔體就是一種圓波導，單極化高頻頭的饋源部分有的就是矩形波導。波導實際上就是一種傳輸超高頻信號一微波信號的導線(體)，當傳輸?shù)男盘栴l率低時，可以用普通電線傳輸。傳輸信號頻率高時，普通電線衰減會很大，就得用電纜傳輸，電纜的傳輸衰減要小些。當傳輸頻率再高時，如微波，同時又希望傳輸?shù)乃p很小，此時就必須用波導來傳輸了，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)，常用波導傳輸。同時波導的駐波比好，反射小，可以保證傳輸?shù)男盘柦^大部分由入口端傳輸?shù)匠隹诙恕Ａ硗?，波導又是一個封閉的傳輸線，可以完全保證波導內(nèi)傳輸?shù)男盘柌皇芡饨绺鞣N干擾，而且也可保證波導內(nèi)傳輸?shù)男盘柌粫椛涑霾▽?，從而保證了傳輸信號的質(zhì)量和數(shù)量。需要強調(diào)的是，波導內(nèi)傳輸?shù)奈⒉ㄐ盘柺且詧龅男问酱嬖诘摹?br> [0008]由此我們知道了波導有如此之多的優(yōu)越性，它的高質(zhì)量也要求波導的生產(chǎn)工藝水平很高、生產(chǎn)成本也很高，標準的波導制作工藝嚴格，內(nèi)壁加工的光潔度很高，波導很貴，Im波導的價格要數(shù)千元，甚至有的高達萬元。如可變橢圓波導，價格就相當昂貴。我們現(xiàn)在使用的低價位高頻頭中的波導是很難把它稱作波導的，把它稱之為粗制濫造的波導決不為過。
[0009]當知道了什么是波導后，我們再看看波導傳輸信號的情況。由于波導內(nèi)傳輸?shù)氖请姶挪?，自然在波導的?nèi)壁上會激勵出表面電流，在正常情況下，這個表面電流是沿著波導的同一方向流動。若是在波導上出現(xiàn)了一個小裂縫的話，電流傳輸受到裂縫的切斷，改變了表面電流的流線。裂縫受到激勵便在裂縫兩端產(chǎn)生出電磁場，電磁場沿裂縫的分布呈正弦規(guī)律。
[0010]本實用新型的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0011]無線感應輸電天線，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有采用多絞線混合銅線繞空心骨架脫模制成的線圈。
[0012]進一步，所述蜂窩層面板上設置有電磁渦流擾流片。
[0013]進一步，所述前表層面板與所述線圈之間設有3cm的共振間隙用于形成有效共振。
[0014]進一步,所述空心骨架直徑為30cm。
[0015]進一步，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。
[0016]進一步，所述前后表層面板上設有若干密集小孔。
[0017]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0018]本實用新型新型無線感應輸電天線將使無線輸電系統(tǒng)實用性達到前所未有的高度?？梢杂赏惍a(chǎn)品2-3厘米的傳輸距離，拓展到300-400厘米，同時可將同類產(chǎn)品2-5瓦傳輸功率，拓展到30-50瓦。通過應用多絞線混合線圈、蜂窩面板技術減少趨膚效應、增加自激波束指向性，使用傳統(tǒng)發(fā)射機簡單改進即可達到3-5倍的傳輸效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1:本實用新型無線感應輸電天線主視圖；
[0020]圖2:本實用新型無線感應輸電天線側視圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本實用新型進行說明，如圖1-2所示，無線感應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做波導共振耦合。鋁制蜂窩表層面板與線圈中空結構具有3厘米的共振間隙可有效形成共振。兩者結合在增強效率的同時，可以承載較高級別的工作電流。同時在鋁制蜂窩表層面板上應用了電磁渦流擾流片3降低大負荷狀態(tài)下由電磁渦流導致的發(fā)熱與諧振串擾問題。
[0022]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)動后可以在周圍環(huán)境中形成輻射電磁場。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。同時蜂窩表層面板與反射面構成了電磁波的半反射與全反射結構，類似激光器的工作原理起到了對波的自激放大作用。通過配合特殊驅(qū)動設備可以顯著增強無線電能傳輸效率。
[0023]無線感應輸電天線采用雙反射結構，自激增強信號同時降低信號發(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。上下兩個反射面將對電磁信號進行反射，形成雙反射結構。雙反射結構可對信號進行多次反射增強，同時類似激光器的工作原理大大加強信號的指向度。在接收和發(fā)射模式下均可達到信號能量增強能力。同時，以工作線圈為工質(zhì)配合特殊的驅(qū)動機構，達到類似的自激放大能力。
[0024]無線感應輸電天線具有多絞線混合線圈，滿足大負載工作要求。
[0025]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，在繞制完成后使用F級絕緣漆寢潤，增加整體絕緣度與完整性。使用多絞線混合線進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)下導線的趨膚效應，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)生的趨膚效應將大大增加天線損耗，降低傳送效率。
[0026]應當理解，以上借助優(yōu)選實施例對本實用新型的技術方案進行的詳細說明是示意性的而非限制性的。本領域的普通技術人員在閱讀本實用新型說明書的基礎上可以對各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
【權利要求】
1.無線感應輸電天線，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)權利要求1所述的無線感應輸電天線，其特征在于，所述蜂窩層面板上設置有電磁渦流擾流片。
3.根據(jù)權利要求1所述的無線感應輸電天線，其特征在于，所述前表層面板與所述線圈之間設有3cm的共振間隙。
4.根據(jù)權利要求1所述的無線感應輸電天線，其特征在于，所述空心骨架直徑為30cm。
5.根據(jù)權利要求1所述的無線感應輸電天線，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)權利要求1所述的無線感應輸電天線，其特征在于，所述前后表層面板上設有若干密集小孔。
【文檔編號】H02J17/00GK203553359SQ201320658664
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權日:2013年10月24日
【發(fā)明者】馬進, 丁斌, 張亞軍, 徐達 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司