[发明专利]一种评估影响无线电能传输效率因素的装置及方法

权利要求书

1.一种评估影响无线电能传输效率因素的装置，其特征在于，包括动力装置(2)、支撑轴(3)、总控台(1)、伸缩轴(7)、操作杆(11)、第一放置盘(4)、发射线圈(6)、第二放置盘(8)、接收线圈(9)、工频电源、万用表(15)及计算机(12)；

动力装置(2)及支撑轴(3)均设置于总控台(1)内，支撑轴(3)的下端与动力装置(2)相连接，支撑轴(3)的上端穿出总控台(1)，伸缩轴(7)的下端沿支撑轴(3)的上端插入于支撑轴(3)内，操作杆(11)的一端连接于伸缩轴(7)上，第一放置盘(4)位于总控台(1)上，发射线圈(6)位于第一放置盘(4)内，第二放置盘(8)固定于操作杆(11)的另一端上，接收线圈(9)位于第二放置盘(8)内，第二放置盘(8)位于第一放置盘(4)的正上方，工频电源与发射线圈(6)相连接，万用表(15)与接收线圈(9)相连接，计算机(12)与万用表(15)的输出端、动力装置(2)的控制端及伸缩轴(7)的控制端相连接。

2.根据权利要求1所述的评估影响无线电能传输效率因素的装置，其特征在于，第一放置盘(4)通过第一固定螺母(5)固定于总控台(1)上，第二放置盘(8)通过第二固定螺母(10)固定于操作杆(11)上。

3.根据权利要求1所述的评估影响无线电能传输效率因素的装置，其特征在于，工频电源通过整流电路及高频逆变电路与发射线圈(6)相连接。

4.根据权利要求1所述的评估影响无线电能传输效率因素的装置，其特征在于，接收线圈(9)通过导线(13)与万用表(15)相连接。

5.根据权利要求1所述的评估影响无线电能传输效率因素的装置，其特征在于，第一放置盘(4)上设置有第一凹槽，发射线圈(6)位于所述第一凹槽内，第二放置盘(8)上设置有第二凹槽，接收线圈(9)位于所述第二凹槽内。

6.一种评估影响无线电能传输效率因素的方法，其特征在于，基于权利要求1所述的评估影响无线电能传输效率因素的装置，包括以下步骤：

计算机(12)控制伸缩轴(7)进行伸缩，以调节接收线圈(9)与发射线圈(6)之间的间距，计算机(12)控制动力装置(2)工作，动力装置(2)带动支撑轴(3)及伸缩轴(7)进行转动，以调节接收线圈(9)与发射线圈(6)之间的空间角度，同时调节发射线圈(6)与接收线圈(9)的形状、匝数及线径，然后计算机(12)控制工频电源发出交流电并作用于发射线圈(6)上，接收线圈(9)与发射线圈(6)相耦合，通过万用表(15)检测接收线圈(9)上的电流参数，得接收线圈(9)与发射线圈(6)之间不同间距、接收线圈(9)与发射线圈(6)之间的空间角度、发射线圈(6)及接收线圈(9)的形状、匝数及线径下的无线电能传输效率；

还包括获取距离影响因子k₁、角度影响因子k₂、线圈形状影响因子γ、第一线圈线径影响因子ε、第二线圈线径影响因子δ及无线电能传输效率因子β；

具体的，获取距离影响因子k₁的具体操作为：

计算机(12)计算无线电能传输效率随接收线圈(9)与发射线圈(6)之间距离的变化曲线，则距离影响因子k₁为：

其中，p₂为当前接收线圈(9)与发射线圈(6)之间间距对应的无线电能传输效率值，p₁为接收线圈(9)与发射线圈(6)之间间距为0时对应的无线电能传输效率值，a₂为当前接收线圈(9)与发射线圈(6)之间间距，a₁＝0；

获取角度影响因子k₂的具体操作为：

计算机(12)计算无线电能传输效率随接收线圈(9)与发射线圈(6)之间空间角度的变化曲线，则角度影响因子k₂为：

其中，p₄为当前接收线圈(9)与发射线圈(6)之间空间角度对应的无线电能传输效率值，p₃为接收线圈(9)与发射线圈(6)平行时的无线电能传输效率值，θ₂为当前接收线圈(9)与发射线圈(6)之间的空间角度，θ₁为0°；

获取线圈形状影响因子γ的具体操作为：

计算机(12)计算接收线圈(9)与发射线圈(6)之间不同间距下接收线圈(9)的接收效率随线圈形状的变化曲线，则线圈形状影响因子γ为：

其中，A₁为采用圆形线圈时该变化曲线与坐标轴所围的面积值，A₂为采用其他形状线圈时该变化曲线与坐标轴所围面积值；

获取第一线圈线径影响因子ε的具体操作为：

计算机(12)计算接收线圈(9)与发射线圈(6)之间不同间距下接收线圈(9)的接收效率随线圈匝数的变化曲线，则第一线圈线径影响因子ε为：

其中，A₄为50匝圆形线圈对应变化曲线与坐标轴所围区域的面积值，A₃为n匝圆形线圈对应变化曲线与坐标轴所围区域的面积值；

获取第二线圈线径影响因子δ的具体操作为：

计算机(12)计算接收线圈(9)与发射线圈(6)之间不同间距下接收线圈(9)的接收效率随线圈线径的变化曲线，则第二线圈线径影响因子δ为：

其中，A₆为线径1mm的圆形线圈对应变化曲线与坐标轴所围区域的面积值，A₅为线径为m毫米圆形线圈对应变化曲线与坐标轴所围区域的面积值；

获取无线电能传输效率因子β的具体操作为：

计算机(12)计算不同线圈匝数、不同线径及不同形状下，接收线圈(9)的接收效率随接收线圈(9)与发射线圈(6)之间间距的变化曲线，则无线电能传输效率因子β为：

β＝A7εγδ；

其中，A₇为该变化曲线与坐标轴所围区域的面积值，ε为线圈匝数影响因子，γ为线圈形状影响因子，δ为线圈线径影响因子。