【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电能传输领域，具体涉及可应用于无人机无线充电系统的高抗偏移及超低杂散磁场的磁耦合结构。
技术介绍
1、旋翼式无人机，凭借其卓越的操控性能、灵活的垂直起降能力、紧凑小巧的体积以及出色的环境适应能力，在科研探索、民用技术应用等多个领域都展现出了广泛的应用前景。然而，在能量供应与补给方面，旋翼式无人机却存在一定的局限性[1]-[2]。传统的能量补给方式往往需要人工干预，不仅效率低下，还可能在恶劣环境下对人员安全构成威胁。因此，寻求一种高效、便捷的能量补给方式成为了无人机技术发展的迫切需求。
2、无人机无线充电技术作为一种创新的非接触式能量补充方式，恰好满足了这一需求。它能够与无人机有效结合，实现全自动化的能量补给，大大提高了无人机的作业效率和安全性。然而，在无人机无线充电系统的研发过程中，磁耦合结构作为核心部件，其设计难度不容忽视。由于无人机的结构特点和使用环境的多样性，磁耦合结构需要根据无人机的具体需求进行定制化设计，以满足无人机对高抗偏移性能和轻量化磁耦合结构的要求[3]-[5]。
3、当前的无人机无线充电系统虽然取得了一定的成果，但仍存在诸多缺陷。据相关文献[6]显示，通过叠加多个平面方形线圈，虽然可以在一定程度上提高系统的抗偏移能力，但传输功率却会因此大打折扣，无法满足无人机对高效能量传输的需求。此外，文献[7]-[9]中还提到了接收线圈会增加无人机的风阻，影响无人机的飞行性能，并且可能干扰云台的安装位置，影响无人机的拍摄和监测功能。这些问题都限制了无人机无线充电技术的普及应用。>
4、总而言之，尽管无人机无线充电技术已经取得了一定的研究成果，但在传输效率、能量损耗、系统偏移以及无人机操控性能等方面仍面临着诸多挑战。特别是发射线圈采用单极型结构时，其空间杂散磁场较为显著，无线充电系统工作时可能对无人机的电气设备安全构成威胁，这不仅影响了无人机的正常运行，还可能对无人机的使用寿命和可靠性造成不良影响。
5、因而，为解决上述问题，本专利技术以无人机的高抗偏移及超低杂散磁场为设计目标，提出相应的磁耦合结构设计方法。
6、[1]"ieee standard for drone applications framework,"ieee std1936.1-2021.,pp.1-28,dec.17,2021.
7、[2]武帅，蔡春伟，陈轶，等.多旋翼无人机无线充电技术研究进展与发展趋势[j].电工技术学报，2022，37(03):555-565.
8、[3]wu shuai，cai chunwei，liu xichen，et al.compact and free-positioningomnidirectional wireless power transfer system for unmanned aerial vehiclecharging applications[j].ieee transactions on power electronics，2022，37(8)：8790-8794.
9、[4]wang feng，sun xiaoping，he xinlu，et al.research on energy optimalcontrol strategy of dc pv-energy storage system for unmanned aerial vehicle[j].ieee journal of emerging and selected topics in power electronics，2021，9(3)：2643-2651
10、[5]mou xiaolin，daniel gladwin，jiang jing，et al.near-field wirelesspower transfer technology for unmanned aerial vehicles:a systematical review[j].ieee journal of emerging and selected topics in power electronics，2023，4(1)：147-158.
11、[6]sampath jayalath，azeem khan.design,challenges,and trends ofinductive power transfer couplers for electric vehicles:a review[j].ieeejournal of emerging and selected topics in power electronics，2021，9(5)：6196-6218.
12、[7]duan shijie，zhang hongzhi，wang yanan，et al.unmanned aerial vehiclewireless power transfer system with light-weight and low leakage fluxinterference[c].2022ieee international power electronics and applicationconference and exposition(peac)，2022guangzhou，guangdong，china，2022.
13、[8]bie zhi，zhang jiantao,song kai，et al.a free-rotation asymmetricmagnetic coupling structure of uav wireless charging platform with conformalpickup[j].ieee transactions on industrial electronics，2022，69(10)：10154-10161.
14、[9]ke dawen，liu chunhua，jiang chaoqiang，and zhao fei.design of aneffective wireless air charging system for electric unmanned aerial vehicles[c].iecon 2017-43rd annual conference of the ieee industrial electronicssociety，beijing，china，2017.
技术实现思路
1、针对现有无人机无线充电系统抗偏移性能较低，且存在杂散磁场影响系统传输的问题，本专利技术提出了一种具有高抗偏移及超低杂散磁场特性的复合屏蔽式磁耦合结构。该磁耦合结构以超低杂散磁场特性及高抗偏移性能为设计目标，通过磁耦合结构的设计与优化，实现了轻量化、高抗偏移性能及超低杂散磁场特性，提高无人机无线充电系统的适用性。
2、为达本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高抗偏移及超低杂散磁场的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：包括发射平台与设置于无人机起落架内的接收结构，所述发射平台包括固定平面，固定平面上方设置有铁氧体屏蔽层，铁氧体屏蔽层上方设置有发射线圈LP1,“工”型磁芯，“工”型磁芯上绕制单极型线圈LP2；所述接收结构包括两组“I”型磁芯结构及绕制在“I”上的螺旋线圈。
2.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述复合屏蔽式磁耦合结构利用了铁氧体屏蔽层和“工”型磁芯的无源屏蔽特性及发射线圈LP1的有源屏蔽特性。
3.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述屏蔽特性发射线圈LP1采用平面螺旋绕制，其绕制内径与“工”型磁芯相同,线圈采用紧密绕制方式，通过测试外部杂散磁场确定绕制圈数。
4.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述屏蔽特性发射线圈LP1与单极型线圈LP2采用异名端串联连接。
5.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述“工”型磁芯由多个“U”型磁芯拼接组成，且“工”型磁芯直径小于两起落架的间距。>
6.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：“I”型磁芯内切于起落架内径，且其与发射平台呈垂直设置。
7.根据权利要求6所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述螺旋线圈在“I”型磁芯上沿着起落架长度方向呈螺旋绕制，且螺旋线圈垂直于发射平台。
8.根据权利要求7所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：两组线圈分别置于无人机两起落架内，且两螺旋线圈链接方式采用同名端串联连接。
...【技术特征摘要】
1.一种高抗偏移及超低杂散磁场的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：包括发射平台与设置于无人机起落架内的接收结构，所述发射平台包括固定平面，固定平面上方设置有铁氧体屏蔽层，铁氧体屏蔽层上方设置有发射线圈lp1,“工”型磁芯，“工”型磁芯上绕制单极型线圈lp2；所述接收结构包括两组“i”型磁芯结构及绕制在“i”上的螺旋线圈。
2.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述复合屏蔽式磁耦合结构利用了铁氧体屏蔽层和“工”型磁芯的无源屏蔽特性及发射线圈lp1的有源屏蔽特性。
3.根据权利要求1所述的复合屏蔽式磁耦合结构，其特征在于：所述屏蔽特性发射线圈lp1采用平面螺旋绕制，其绕制内径与“工”型磁芯相同,线圈采用紧密绕制方式，通过测试外部杂散磁场确定绕制圈数。
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