无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器。磁耦合结构应用于自主式水下航行器，包括设置在充电坞上的发射端和设置在自主式水下航行器上的接收端，所述发射端包括发射线圈和设置于所述发射线圈远离所述自主式水下航行器一侧的发射磁芯。本发明专利技术可以帮助自主式水下航行器实现海底无线充电，解决了自主式水下航行器续航能力差、充电困难的问题。该磁耦合结构的发射端，在发射线圈的一侧设置发射磁芯，降低了发射磁芯对发射线圈的限制，增加了发射线圈设置的灵活；且发射端的磁芯与自主式水下航行器之间留有距离，避免海水压力改变发射磁芯的参数，从而提高该系统的对于水下无线充电的适应性。

【技术实现步骤摘要】
无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统
本专利技术涉及无线充电
，特别是一种无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统。
技术介绍
海洋中蕴藏着大量的生物资源和矿产资源，但人类对于海洋的了解还少之甚少。自主式水下航行器AUV(Autonomousunderwatervehicle)正是帮助人类认识海洋、探索海洋的重要工具。近些年，尽管AUV已经在海洋国防安全、海洋环境观测、海洋资源勘探等方面发挥了重要作用。但受AUV自身体积和负载能力限制，所搭载的电池容量有限，续航问题一直限制了AUV的进一步发展。对AUV进行充电的传统方法有两种：第一种是每次AUV电池电量耗尽时，打捞至母船，打开电池仓更换满电的电池或接入外部充电电路进行充电，这种方式过于繁琐，并且增加了运行和维护的成本；另一种方式是采用湿插拔的水密插头，这种方式不需要再每次打开电池仓，但是湿插拔的水密插头经过多次插拔操作后会发生老化，有短路的危险。此外，以上两种方式都需要母船作为保障，降低了AUV的隐蔽性，而且必须有人为干预，降低了AUV的工作效率，无法实现无人值守的目标。以非导线接触的方式对AUV进行无线充电的方法不会产生电火花、不需要人为干预，是解决AUV续航问题、实现无人值守目标的理想方法。目前，已经提出一些对AUV进行无线充电的磁耦合装置，在发射端，常常将发射线圈缠绕于发射磁芯上，造成发射线圈的形状、匝数受发射磁芯的限制，造成发射线圈的设置受限；且在海底充电时，发射磁芯与AUV基本贴合，受海水压力影响，发射端的壳体被挤压，直接导致发射磁芯受压，甚至变形，造成发射磁芯的磁导率发生变化，影响系统的正常工作。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种无线充电的磁耦合结构，应用于自主式水下航行器，包括设置在充电坞上的发射端和设置在自主式水下航行器上的接收端，所述发射端包括发射线圈和设置于所述发射线圈的远离所述自主式水下航行器一侧的发射磁芯，所述发射磁芯与所述自主式水下航行器之间留有距离。可选地，所述距离的最小尺寸为所述发射线圈的厚度。可选地，所述发射磁芯和所述发射线圈中，至少一者的轮廓与所述自主式水下航行器的轮廓一致。可选地，所述发射线圈包括沿所述自主式水下航行器的周向布置的第一线圈和第二线圈。可选地，所述接收端包括接收线圈，所述接收线圈为空心线圈。可选地，所述接收线圈沿所述自主式水下航行器的径向设置。可选地，所述发射端和所述接收线圈均设有一个，所述接收线圈的一端与所述自主式水下航行器的内壁贴合，另一端沿所述自主式水下航行器的径向延伸。可选地，所述接收线圈沿所述径向的尺寸小于或者等于所述自主式水下航行器的半径。可选地，所述发射端沿所述自主式水下航行器的径向相对设置有两个；两个所述发射端之间设置有一个所述接收线圈，所述接收线圈沿所述自主式水下航行器径向的两端均与所述自主式水下航行器的内壁贴合；或者，两个所述发射端之间设置有两个所述接收线圈，两个所述接收线圈沿两个所述发射线圈的相对方向排布。本专利技术的另一方面提供了一种自主式水下航行器系统，包括自主式水下航行器和对自主式水下航行器进行无线充电的充电坞，所述系统包括如上任一项所述的磁耦合结构，其中，所述发射端设置在所述充电坞上，所述接收端设置在所述自主式水下航行器上。本专利技术提供的无线充电的磁耦合结构，能够帮助水下自主航行器实现海底无线充电，解决了自主式水下航行器续航能力差、充电困难的问题。该磁耦合结构的发射端，在发射线圈的一侧设置发射磁芯，降低了发射磁芯对发射线圈的限制，增加了发射线圈设置的灵活性；且发射磁芯与自主式水下航行器之间留有距离，在海底充电时，即使受海水压力影响，发射端的壳体受压变形，也不会直接与发射磁芯贴合，发射磁芯不会感知该压力，因此，基本不会影响发射磁芯的磁导率，进而保证整个充电系统的正常运行，从而提高磁耦合结构对水下无线充电的适应性。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1示出本专利技术提供的磁耦合结构中发射端的一种具体实施例的结构示意图；图2示出本专利技术提供的磁耦合结构中发射磁芯的一种具体实施例的结构示意图；图3示出本专利技术提供的磁耦合结构的一种具体实施例的结构示意图；图4示出本专利技术提供的磁耦合结构的另一种具体实施例的结构示意图；图5示出本专利技术提供的磁耦合结构的又一种具体实施例的结构示意图；图6本专利技术具体提供的自主式水下航向器系统进行充电时的结构示意图。图中，1、自主式水下航行器；2、发射端；21、发射线圈；211、第一线圈；212、第二线圈；22、发射磁芯；3、接收端；31、接收线圈。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请提供了一种自主式水下航行器系统，如图6所示，包括自主式水下航行器1、对自主式水下航行器1进行无线充电的充电坞以及磁耦合结构。如图1-6所示，磁耦合结构包括设置在充电坞上的发射端2和设置在自主式水下航行器1上的接收端3，发射端2包括发射线圈21和设置于发射线圈21的远离自主式水下航行器1一侧的发射磁芯22，发射磁芯22与自主式水下航行器1之间留有距离，即发射线圈21不绕设在发射磁芯22上。在自主式水下航行器1充电时，发射线圈21与自主式水下航行器1的外表面基本贴合，发射端2与接收端3通过无线方式进行充电。上述这种磁耦合结构，能够帮助自主式水下航行器实现海底无线充电，解决了自主式水下航行器1续航能力差、充电困难的问题。在一种实施例中，发射磁芯具有两个绕线部，发射线圈分别绕各绕线部绕制，这种结构，两个绕线部之间的空间有限，因此，在发射磁芯确定后，发射线圈的单圈直径和匝数就确定了，造成发射线圈受发射磁芯限制。而本专利技术的磁耦合结构的发射端2，在发射线圈21的一侧设置发射磁芯22，发射磁芯22不设置绕线部，直接位于发射线圈21的一侧，如此，发射线圈21的线圈直径和匝数不受发射磁芯22的限制，可以根据系统参数要求自由调整，因此，增加了发射线圈21设置的灵活性；且由于发射磁芯22硬度和脆性比较大，不设置绕线部，还能够便于发射磁芯22的加工；同时，该磁耦合结构不需要改变自主式水下航行器1的外形，降低了现有自主式水下航行器1的改造成本。可以理解地，发射端2和接收端3均包括壳体，自主式水下航行器1在水下进行充电时，虽然发射端2和接收端3受自身壳体的保护，但受海水压力的影响，外壳还是会有微小变形，若发射磁芯22与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线充电的磁耦合结构，应用于自主式水下航行器，其特征在于，包括设置在充电坞上的发射端和设置在自主式水下航行器上的接收端，所述发射端包括发射线圈和设置于所述发射线圈的远离所述自主式水下航行器一侧的发射磁芯，所述发射磁芯与所述自主式水下航行器之间留有距离。

【技术特征摘要】
1.一种无线充电的磁耦合结构，应用于自主式水下航行器，其特征在于，包括设置在充电坞上的发射端和设置在自主式水下航行器上的接收端，所述发射端包括发射线圈和设置于所述发射线圈的远离所述自主式水下航行器一侧的发射磁芯，所述发射磁芯与所述自主式水下航行器之间留有距离。2.根据权利要求1所述的磁耦合结构，其特征在于，所述距离的最小尺寸为所述发射线圈的厚度。3.根据权利要求1所述的磁耦合结构，其特征在于，所述发射磁芯和所述发射线圈中，至少一者的轮廓与所述自主式水下航行器的轮廓一致。4.根据权利要求1所述的磁耦合结构，其特征在于，所述发射线圈包括沿所述自主式水下航行器的周向布置的第一线圈和第二线圈。5.根据权利要求1所述的磁耦合结构，其特征在于，所述接收端包括接收线圈，所述接收线圈为空心线圈。6.根据权利要求1所述的磁耦合结构，其特征在于，所述接收线圈沿所述自主式水下航行器的径向设置。7.根据权利要求1-6任一项所述的磁耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡春伟，武帅，秦沐，刘金泉，张言语，任秀云，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，山东船舶技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37