[发明专利]一种冰箱传感器用无线电能传输谐振器及能量分配方法

摘要

本发明公开了一种冰箱传感器用无线电能传输谐振器及能量分配方法，包括谐振器发射线圈，谐振器接收线圈，谐振器发射线圈补偿电容，谐振器接收线圈补偿电容，谐振器中继线圈，谐振器中继线圈补偿电容；谐振器接收线圈可以随传感器布置于冰箱前后、左右、上下六个平面的任意平面上。引入中继线圈的设计，以提高中远距离无线传输的能效特性。考虑冰箱内部传感器功率需求、空间位置等因素，调节接收端谐振匹配电容的值，可实现能量的按需分配和有效传输。本发明可对冰箱内部为数众多的传感器元件进行直接供电或对其蓄电池充电，提高了传感器供电的稳定性，并使传感器脱离电源和导线的束缚，空间布局更为自由。

主权项

1.一种冰箱传感器用无线电能传输谐振器的多负载能量分配设计方法，其特征在于：冰箱传感器用无线电能传输谐振器包括谐振器发射线圈(1)，谐振器接收线圈(2)，谐振器发射线圈补偿电容(3)，谐振器接收线圈补偿电容(4)；谐振器发射线圈(1)设置在冰箱上下两储藏室之间的隔热材料层中，谐振器发射线圈(1)的平面与冰箱上下两面保持平行，谐振器发射线圈(1)与谐振器发射线圈补偿电容(3)串联；将谐振器接收线圈(2)与谐振器接收线圈补偿电容(4)串联，其输出端经后级整流稳压电路连接传感器，谐振器接收线圈(2)随所述传感器的分布设置在冰箱前后、左右、上下六个平面的任意平面上；所述的冰箱传感器用无线电能传输谐振器的多负载能量分配设计方法具体为：①设定无线电能传输谐振器的工作频率为f₀，其中，500kHz≤f₀≤1000kHz；②根据谐振器发射线圈(1)的电感量L₁，匹配谐振器发射线圈补偿电容(3)的电容值C₁，满足：C₁＝1/(4π²f₀²L₁)；③接收线圈相对于发射线圈的互感为：μ₀真空中的磁导率；N₁发射线圈/中继线圈的匝数；N₂任意接收线圈的匝数；θ是两线圈平面的夹角；k是计算系数；m是积分模数，0≤m＜1；r₁、r₂分别为发射线圈和接收线圈的半径；K(m)第一类全椭圆积分；E(m)第二类全椭圆积分；④设定冰箱内部含有n个传感器，每个传感器所需接收的无线电能传输有功功率为P_i，i＝1,2,…,n，则有：其中：S_i为每个传感器所需接收的无线电能传输视在功率；M_1i为发射线圈(1)与第i个接收线圈(2)之间的互感；U为高频电源输入谐振器发射线圈(1)的电压有效值；R_Li为第i个传感器的负载电阻值；R₁为谐振器发射线圈(1)与电源的总内阻；R_2i为第i个传感器接收线圈的内阻值；L_2i为第i个传感器接收线圈的电感值；C_2i为第i个传感器谐振电容的电容值；⑤根据负载的功率需求，调整谐振器接收线圈补偿电容(4)。