[發明專利]無線充電的磁耦合結構及自主式水下航行器系統

有效

• 申請號: 201811242777.3
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109177763B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 蔡春偉;武帥;秦沐;劉金泉;張言語;任秀云
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）;山東船舶技術研究院
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;H02J7/00;H02J50/10;H02J5/00
• 代理公司: 北京博訊知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11593
• 代理人: 柳興坤

本發明公開了一種無線充電的磁耦合結構及自主式水下航行器。磁耦合結構應用于自主式水下航行器，包括設置在充電塢上的發射端和設置在自主式水下航行器上的接收端，所述發射端包括發射線圈和設置于所述發射線圈遠離所述自主式水下航行器一側的發射磁芯。本發明可以幫助自主式水下航行器實現海底無線充電，解決了自主式水下航行器續航能力差、充電困難的問題。該磁耦合結構的發射端，在發射線圈的一側設置發射磁芯，降低了發射磁芯對發射線圈的限制，增加了發射線圈設置的靈活；且發射端的磁芯與自主式水下航行器之間留有距離，避免海水壓力改變發射磁芯的參數，從而提高該系統的對于水下無線充電的適應性。

技術領域

本發明涉及無線充電技術領域，特別是一種無線充電的磁耦合結構及自主式水下航行器系統。

背景技術

海洋中蘊藏著大量的生物資源和礦產資源，但人類對于海洋的了解還少之甚少。自主式水下航行器AUV(Autonomous underwater vehicle)正是幫助人類認識海洋、探索海洋的重要工具。近些年，盡管AUV已經在海洋國防安全、海洋環境觀測、海洋資源勘探等方面發揮了重要作用。但受AUV自身體積和負載能力限制，所搭載的電池容量有限，續航問題一直限制了AUV的進一步發展。對AUV進行充電的傳統方法有兩種：第一種是每次AUV電池電量耗盡時，打撈至母船，打開電池倉更換滿電的電池或接入外部充電電路進行充電，這種方式過于繁瑣，并且增加了運行和維護的成本；另一種方式是采用濕插拔的水密插頭，這種方式不需要再每次打開電池倉，但是濕插拔的水密插頭經過多次插拔操作后會發生老化，有短路的危險。此外，以上兩種方式都需要母船作為保障，降低了AUV的隱蔽性，而且必須有人為干預，降低了AUV的工作效率，無法實現無人值守的目標。

以非導線接觸的方式對AUV進行無線充電的方法不會產生電火花、不需要人為干預，是解決AUV續航問題、實現無人值守目標的理想方法。目前，已經提出一些對AUV進行無線充電的磁耦合裝置，在發射端，常常將發射線圈纏繞于發射磁芯上，造成發射線圈的形狀、匝數受發射磁芯的限制，造成發射線圈的設置受限；且在海底充電時，發射磁芯與AUV基本貼合，受海水壓力影響，發射端的殼體被擠壓，直接導致發射磁芯受壓，甚至變形，造成發射磁芯的磁導率發生變化，影響系統的正常工作。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種無線充電的磁耦合結構及自主式水下航行器系統。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供了一種無線充電的磁耦合結構，應用于自主式水下航行器，包括設置在充電塢上的發射端和設置在自主式水下航行器上的接收端，所述發射端包括發射線圈和設置于所述發射線圈的遠離所述自主式水下航行器一側的發射磁芯，所述發射磁芯與所述自主式水下航行器之間留有距離。

可選地，所述距離的最小尺寸為所述發射線圈的厚度。

可選地，所述發射磁芯和所述發射線圈中，至少一者的輪廓與所述自主式水下航行器的輪廓一致。

可選地，所述發射線圈包括沿所述自主式水下航行器的周向布置的第一線圈和第二線圈。

可選地，所述接收端包括接收線圈，所述接收線圈為空心線圈。

可選地，所述接收線圈沿所述自主式水下航行器的徑向設置。

可選地，所述發射端和所述接收線圈均設有一個，所述接收線圈的一端與所述自主式水下航行器的內壁貼合，另一端沿所述自主式水下航行器的徑向延伸。

可選地，所述接收線圈沿所述徑向的尺寸小于或者等于所述自主式水下航行器的半徑。

可選地，所述發射端沿所述自主式水下航行器的徑向相對設置有兩個；

兩個所述發射端之間設置有一個所述接收線圈，所述接收線圈沿所述自主式水下航行器徑向的兩端均與所述自主式水下航行器的內壁貼合；

或者，