[發明專利]一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統

在審

• 申請號: 201910068486.5
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109638982A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 朱立穎;劉治鋼;楊世春;張曉峰;馬亮;陳琦;閆嘯宇;何紅
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/80;H02J50/70
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 高麗萍

1.一種應用于可重構空間機械臂關節間的無線配電系統，其特征在于，包括均設置于可重構空間機械臂的各個關節內且相互連接的無線能量接收端和無線能量發射端且首關節僅設置無線能量發射端同時末關節僅設置無線能量接收端，所述無線能量發射端基于高頻逆變技術進行電壓變換并向無線能量接收端提供高頻能量，所述無線能量接收端接收高頻能量并利用整流技術進行電壓調節進而實現整流的調壓控制以及信號采集，相鄰兩關節中上一關節的所述無線能量發射端和下一關節的所述無線能量接收端通過電磁感應耦合進行無線電能傳輸同時通過無線通信進行數據交互。

2.根據權利要求1所述的無線配電系統，其特征在于，還包括設置于各個關節內的關節控制器且所述關節控制器連接所述無線能量接收端和/或所述無線能量發射端，所述關節控制器控制關節動作。

3.根據權利要求2所述的無線配電系統，其特征在于，所述無線能量發射端包括發射端控制電路、發射端無線通信單元以及與上級關節傳來的直流電源形成發射端回路的高頻逆變電路、發射線圈和發射端補償電容，所述高頻逆變電路將直流電源提供的發射端直流電壓轉換為發射端高頻交流電壓，所述發射線圈利用發射端高頻交流電壓轉換成的發射線圈高頻電流產生高頻磁場并向無線能量接收端提供高頻能量，所述發射端控制電路跟蹤控制發射端回路工作狀態和控制發射端無線通信單元進行無線通信。

4.根據權利要求3所述的無線配電系統，其特征在于，所述無線能量接收端包括接收端控制電路、接收端無線通信單元以及與所述關節控制器形成接收端回路的接收線圈、整流電路和接收端補償電容，所述接收線圈利用所述發射線圈產生的高頻磁場產生接收線圈高頻電流并轉換成接收線圈高頻交流電壓，所述整流電路將接收線圈高頻交流電壓變換成接收端直流電壓并供給關節控制器完成電能傳輸，所述接收端控制電路跟蹤控制接收端回路工作狀態、進行整流的調壓控制和信號采集以及控制接收端無線通信單元與發射端無線通信單元的無線通信，所述接收端無線通信單元通過無線通信與發射端無線通信單元進行數據交互。

5.根據權利要求3所述的無線配電系統，其特征在于，所述高頻逆變電路采用E類逆變電路且工作頻率范圍為60kHZ～150kHZ。

6.根據權利要求4所述的無線配電系統，其特征在于，所述整流電路采用E類整流電流。

7.根據權利要求4所述的無線配電系統，其特征在于，所述無線能量發射端還包括設置于發射線圈外側的原邊磁屏蔽機構；

和/或，所述無線能量接收端還包括設置于接收線圈外側的副邊磁屏蔽機構。

8.根據權利要求7所述的無線配電系統，其特征在于，所述發射線圈和所述接收線圈具有近場無線電能傳輸特性且均采用雙層平面螺旋結構；

和/或，所述發射線圈和所述接收線圈均采用多股并繞的利茲線；

和/或，所述發射線圈和所述接收線圈中均設置磁芯。

9.根據權利要求8所述的無線配電系統，其特征在于，所述發射端控制電路和所述接收端控制電路均采用包括但不限于微控制器、信號采集電路、AD轉換電路、故障保護電路、通信控制電路的結構。

10.根據權利要求9所述的無線配電系統，其特征在于，所述發射端無線通信單元和所述接收端無線通信單元均采用Zigbee無線通信模塊。