[發明專利]一種無線充電耦合機構、無線電能傳輸系統及方法

有效

• 申請號: 202110856139.6
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113629893B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 吳曉銳;肖靜;韓帥;尹立群;龔文蘭;吳寧;陳紹南;陳衛東;盧健斌;阮詩雅;郭敏;郭小璇;孫樂平;趙立夏
• 申請（專利權）人: 廣西電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40;H02J50/00;H02J7/00
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 45117
• 代理人: 黎華艷;裴康明

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種無線充電耦合機構、無線電能傳輸系統及方法。無線充電耦合機構，包括能量發射裝置和能量接收裝置；能量發射裝置包括能量發射線圈；能量接收裝置包括能量接收線圈；能量發射線圈包括第一線圈組和第二線圈組；第一線圈組和第二線圈組的形狀一樣；第一線圈組產生X軸方向的磁場，第二線圈組產生Y軸方向的磁場；本發明通過兩組線圈產生沿X軸方向和Y軸方向兩個維度的水平磁場，無論能量接收線圈沿X軸方向還是Y軸方向擺放，能量發射線圈均能夠實現無線電能傳輸，較傳統的單個雙D型線圈擴充了一個自由度，實現為能量接收端進行多自由度無線充電。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，具體涉及一種無線充電耦合機構、無線電能傳輸系統及方法。

背景技術

機器人智能巡檢具有自主性好、巡檢質量高等優點，大幅提升了巡檢的智能化水平，機器人巡檢方式代替傳統的人工巡檢方式已成為發展趨勢。而目前巡檢機器人的供電方式大多基于有線充電或人工換電方式，存在靈活性差、可靠性低、智能化水平低等問題。無線充電技術為解決上述接觸式供電或人工換電方式存在的問題提供了思路，由于其擺脫了物理介質的束縛，具有靈活、可靠、安全等優點，在機器人智能巡檢領域應用越來越廣泛。

目前，機器人無線充電系統接收端較多采用螺線管型線圈水平放置于機器人機身底部，配合單個雙D型發射線圈產生的水平方向發射磁場，參見圖1，圖1中，螺線管型線圈與單個雙D型發射線圈相互耦合。然而，單個雙D型發射線圈只產生一個水平方向的磁場，螺線管型接收線圈需要與發射磁場相互平行才能較好地耦合磁場，以接收能量，這對接收端停靠精度要求高，無線充電自由度低。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種無線充電耦合機構、無線電能傳輸系統及方法，具體技術方案如下：

一種無線充電耦合機構，包括能量發射裝置和能量接收裝置；

所述能量發射裝置包括能量發射線圈；所述能量接收裝置包括能量接收線圈；

所述能量發射線圈包括第一線圈組和第二線圈組；所述第一線圈組和第二線圈組分別包括兩個互為軸對稱圖形的線圈；所述第一線圈組的對稱軸為Y軸，所述第二線圈組的對稱軸為X軸；所述第一線圈組和第二線圈組的形狀一樣；

所述第一線圈組產生X水平方向的磁場，所述第二線圈組產生Y水平方向的磁場；

所述能量接收線圈沿X軸方向放置時，所述能量接收線圈與所述第一線圈組相互耦合；所述能量接收線圈沿Y軸方向放置時，所述能量接收線圈與第二線圈組相互耦合。

優選地，所述第一線圈組和第二線圈組分別包括兩個互為軸對稱的等腰梯形線圈；四個等腰梯形線圈處于同一平面，并且四個等腰梯形線圈的上底邊靠近坐標原點。

優選地，所述四個等腰梯形線圈的參數一致。

優選地，所述能量發射線圈包括發射端補償線圈；

所述四個等腰梯形線圈的上底邊靠近原點，且彼此首尾相連，形成一個未繞制線圈的正方形區域；

所述發射端補償線圈設置在所述正方形區域。

?優選地，所述能量發射裝置還包括磁芯和磁屏蔽器件，所述磁芯和所述磁屏蔽器件均為平面式方形結構，所述磁芯設置在所述磁屏蔽器件和所述能量發射線圈之間。

一種無線電能傳輸系統，包括

原邊電能發射電路、副邊電能接收電路；

所述原邊電能發射電路包括順序連接的直流電源、全橋逆變電路、原邊諧振補償網絡、以及所述的無線充電耦合機構的所述能量發射線圈；

所述副邊電能接收電路包括順序連接的所述的無線充電耦合機構的所述能量接收線圈、副邊諧振補償網絡、整流濾波電路以及負載；