一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，包括发射装置和接收装置；发射装置中的线圈呈梅花状结构；梅花状结构的线圈包括若干个花瓣线圈，若干个花瓣线圈的一端相互连通，另一端朝同一方向弯曲形成半球体结构；发射装置和接收装置之间进行无线电能传输。发射装置和接收装置通过磁耦合谐振系统传递电能。本发明专利技术能够代替传统的供电电缆，应用在宇航产品当中可以有效的减小宇航产品总体的重量，间接增加了飞行器的有效载荷，释放了宇航产品的内部空间，极大的降低了宇航产品的研制成本。研制成本。研制成本。

【技术实现步骤摘要】
一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置


[0001]本专利技术属于无线电能传输领域，具体属于一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置。

技术介绍

[0002]传统有线电能传输由于线缆的频繁拔插容易导致电缆受损而致短路、起火甚至引发更严重的事故，而且线缆也会限制各种电子设备的使用场景。无线电能传输技术的发展开始于法拉第电磁感应定律的提出，其能蓬勃发展并得到大面积的应用也是为了解决传统有线电能传输技术自身存在的短板。
[0003]无线电能传输技术的发展分为平板式无线电能传输和空间无线电能传输两个方向，这两个方向的主要区别在于接收装置在功率拾取时的状态，前者要求接收装置必须满足与发射装置平行的相对位置进行工作，后者则更强调接收装置可以在更加自由的位置进行工作。而空间无线电能传输技术根据装置的驱动方式可分为多驱动和单驱动，多驱动以多个控制其相位的电源分别驱动正交线圈来产生旋转磁场，单驱动以单个电源驱动特殊的发射装置来产生全方向磁场。
[0004]多驱动空间无线电能技术的发展由两正交圆形线圈构成的发射装置开始，向更多线圈个数和更多线圈形状发展；单驱动空间无线电能技术的发展则一直在设计满足更多工作特性要求的特殊发射装置。
[0005]现阶段各个宇航产品包括各类飞行器、运载器和卫星，其内部的电源模块都是非常重要的分系统，承担着电能的产生、存储、变换、调节和管理的职能。目前宇航各个产品的主要供电方式为传统的有线电能传输，因此需要大量的供电电缆，一个运载器内电缆重量可达数百公斤，再者电缆接口种类和个数过大也加大了研制到安装过程中的难度，又加上宇航产品特殊的工作环境，电缆容易发生损伤、短路进而引发产品的质量问题。
[0006]综上所述，现有技术中的电能传输装置对于宇航工作空间有明显的短板。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，用于解决现有技术中电能传输装置应用于宇航工作空间时的短板，本专利技术能够代替传统的供电电缆，应用在宇航产品当中可以有效的减小宇航产品总体的重量，间接增加了飞行器的有效载荷，释放了宇航产品的内部空间，极大的降低了宇航产品的研制成本。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，包括发射装置和接收装置；
[0010]所述发射装置中的线圈呈梅花状结构；梅花状结构的线圈包括若干个花瓣线圈，若干个花瓣线圈的一端相互连通，另一端朝同一方向弯曲形成半球体结构；
[0011]所述发射装置和接收装置之间进行无线电能传输。
[0012]优选的，所述发射装置和接收装置通过磁耦合谐振系统传递电能。
[0013]进一步的，所述磁耦合谐振系统包括电源调理模块、负载供给模块和两个谐振补偿模块；所述电源调理模块的输入端连接电源，电源调理模块的输出端连接其中一个谐振补偿模块的输入端；其中一个谐振补偿模块的输出端连接梅花发射装置；梅花发射装置与接收装置之间进行无线电能传输；接收装置连接另一个谐振补偿模块的输入端，另一个谐振补偿模块的输出端连接负载供给模块。
[0014]优选的，所述发射装置中包括谐振电容Cp，谐振电容Cp连通线圈的一端，线圈的另一端连通内阻Rp，内阻Rp和谐振电容Cp连通交流电压源U形成回路；所述接收装置中包括谐振电容Cs；谐振电容Cs连通接收线圈的一端，接收线圈的另一端连通内阻Rs的一端，内阻Rs的另一端连通等效负载电阻Rl的一端，等效负载电阻Rl的另一端连通谐振电容Cs。
[0015]优选的，所述线圈的直径范围为1mm
‑
100mm。
[0016]优选的，所述线圈采用铜合金制成。
[0017]优选的，所述梅花状结构线圈的花瓣线圈数量为四个。
[0018]优选的，所述梅花状结构线圈的花瓣线圈均匀周向分布。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0020]本专利技术提供一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，通过将电能传输装置的发射装置设置成梅花状结构，梅花状结构发射的磁场分布均匀且集中于特定的工作空间内。无线电能传输装置是负责将能量在初级电场转化为磁场后，再在次级将耦合到的磁场转化为电场。发射装置和接收装置通过磁耦合谐振传递电能，电源调理和谐振补偿作为辅助电路同样发挥着提高能量传输效率的作用，最终将电能供给到负载。
附图说明
[0021]图1为“梅花”发射装置主视图；
[0022]图2为“梅花”发射装置俯视图；
[0023]图3为“梅花”发射装置左视图；
[0024]图4为磁耦合谐振系统框图；
[0025]图5为谐振补偿原理图；
[0026]图6为仿真步骤框图；
[0027]图7为仿真示意主视图；
[0028]图8为仿真示意俯视图；
具体实施方式
[0029]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0030]实施例
[0031]本专利技术一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，包括梅花发射装置。
[0032]“梅花”发射装置：从双正交线圈能使绕其中心做圆周运动的电灯泡保持常亮但亮度不稳定可以得出，双正交线圈虽然能发出方向性能较强的磁场，但磁场密度不均匀；而三正交线圈能发射出比双正交线圈方向性能更好且密度更均匀的磁场；无顶面立方体线圈可
以给绕其中心在一个带状面做圆周运动的接收装置充电；立方体三正交线圈可以给其顶面以上的设备无线传输电能且传输纵向自由度较高，但横向自由度较差。从上述可以得出三个结论：一是正交线圈可以发射出方向性能较好的磁场，可以满足接收装置在一定的运动模式下拾取电能；二是正交的线圈的个数与发射磁场的均匀度有关，但是在设计时需要取舍磁场矢量的加强和抵消；三是可以通过对发射装置的特殊设计来满足不同的传输要求，即不同的自由度定义。
[0033]因此本专利技术提供了一种单驱动的可以在工作空间内发射高方向性能空间磁场的“梅花”状发射装置，其发射的磁场分布均匀且集中于特定的工作空间内。其主视图、俯视图和左视图分别如附图1、附图2和附图3所示。
[0034]本专利技术的一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，包括发射装置和接收装置；发射装置中的线圈呈梅花状结构；梅花状结构的线圈包括若干个花瓣线圈，若干个花瓣线圈的一端相互连通，另一端朝同一方向弯曲形成半球体结构；发射装置和接收装置之间通过磁耦合谐振系统传递电能。
[0035]磁耦合谐振系统包括电源调理模块、负载供给模块和两个谐振补偿模块；电源调理模块的输入端连接电源，电源调理模块的输出端连接其中一个谐振补偿模块的输入端；其中一个谐振补偿模块的输出端连接梅花发射装置；梅花发射装置与接收装置之间进行无线电能传输；接收装置连接另一个谐振补偿模块的输入端，另一个谐振补偿模块的输出端连接负载供给模块。
[0036]本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，其特征在于，包括发射装置和接收装置；所述发射装置中的线圈呈梅花状结构；梅花状结构的线圈包括若干个花瓣线圈，若干个花瓣线圈的一端相互连通，另一端朝同一方向弯曲形成半球体结构；所述发射装置和接收装置之间进行无线电能传输。2.根据权利要求1所述的一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，其特征在于，所述发射装置和接收装置通过磁耦合谐振系统传递电能。3.根据权利要求2所述的一种宇航工作空间内多设备无线电能传输装置，其特征在于，所述磁耦合谐振系统包括电源调理模块、负载供给模块和两个谐振补偿模块；所述电源调理模块的输入端连接电源，电源调理模块的输出端连接其中一个谐振补偿模块的输入端；其中一个谐振补偿模块的输出端连接梅花发射装置；梅花发射装置与接收装置之间进行无线电能传输；接收装置连接另一个谐振补偿模块的输入端，另一个谐振补偿模块的输出端连接负载供给模块。4.根据权利要求1所述的一种宇航工作空间内多设备无...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡智斌，徐晨林，张毅，张宁，吴铭，张遂南，陈茜，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：