应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置及其磁耦合机构制造方法及图纸

本发明专利技术提出应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置及其磁耦合机构。所述装置包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和空间嵌套型集成电感线圈；所述第一线圈、第二线圈和第三线圈构成组合嵌套式无源屏蔽线圈，位于单极型接收线圈空心处；所述空间嵌套型集成电感线圈嵌套在第二线圈上。本发明专利技术将分立的补偿电感集成到主线圈或者将多个分立补偿电感相互集成，从而减少了磁心的使用，降低系统重量，并减少补偿电感的安装空间。并减少补偿电感的安装空间。并减少补偿电感的安装空间。

【技术实现步骤摘要】
应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置及其磁耦合机构


[0001]本专利技术属于移动设备的动态无线供电
，特别是涉及应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置及其磁耦合机构。

技术介绍

[0002]工业机器人是我国的重要战略科技产业，巡检机器人是工业机器人的一项重要应用。传统的人工巡检方式存在劳动强度大、工作效率低、缺乏准确度与及时性等不足，在高原、缺氧、寒冷等特殊环境或恶劣天气条件下还存在较大安全风险，而巡检机器人具有全自主、高效率、全天候巡检、巡检精度准、安全系数高、环境适应能力强等优点，因此巡检机器人的广泛应用成为工业巡检的迫切需求。
[0003]如图1所示，吊轨式巡检机器人悬挂于导轨下方运动，因此需要满足重量小的要求。对于采用无线电能传输技术(WPT)的吊轨式巡检机器人，可以去除电池来降低吊轨式巡检机器人的重量，同时为了满足电机的驱动需求，常采用多频多线圈WPT系统。为了使WPT系统可以达到谐振状态，需要引入谐振补偿网络。为了避免采用额外的开关阵列，多频多线圈WPT系统的谐振补偿网络通常比较复杂，包含数个谐振电感和谐振电容元件，即使多接收端分别采用补偿元件个数少的串
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串补偿，为了保证同一时刻有且仅有一个接收端拾取能量，仍然需要引入解耦电路，增加补偿元件的数量。在过往的WPT系统设计中，补偿电容和补偿电感通常使用分立器件。由于补偿电容可以采用贴片式结构，并不会带来太多体积和重量上的增加，但是补偿电感却往往具有PQ或EE几何形状铁氧体磁心，无疑会额外造成WPT系统体积和重量的增加，所以针对应用于吊轨式巡检机器人WPT 系统的补偿电感进行轻量化设计就显得尤为重要。
[0004]考虑利用磁集成的方法，将分立的补偿电感集成到主线圈或者将多个分立补偿电感相互集成，从而减少磁心的使用，降低系统重量，并减少补偿电感的安装空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是为了解决现有技术中的问题，提出了应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置及其磁耦合机构。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置，所述装置包括第一线圈3、第二线圈4、第三线圈5 和空间嵌套型集成电感线圈6；所述第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5构成组合嵌套式无源屏蔽线圈，位于单极型接收线圈2空心处；所述空间嵌套型集成电感线圈6嵌套在第二线圈4上。
[0007]进一步地，所述第二线圈4为螺线管线圈。
[0008]进一步地，所述空间嵌套型集成电感线圈6嵌套在第二线圈4的上边长上。
[0009]进一步地，所述空间嵌套型集成电感线圈6为螺线管线圈结构。
[0010]进一步地，所述第一线圈3和第三线圈5结构相同，均为螺线管线圈结构。
[0011]本专利技术提出包含所述的空间嵌套型集成电感线圈装置的磁耦合机构，所述磁耦合机构包括无线供电系统发射导轨1、单极型接收线圈2和空间嵌套型集成电感线圈装置；所述组合嵌套式无源屏蔽线圈中的第一线圈3和第三线圈5嵌套在所述单极型接收线圈2的两条对边上，所述组合嵌套式无源屏蔽线圈中的第二线圈4设置在所述单极型接收线圈2 空心处，所述单极型接收线圈2设置在无线供电系统发射导轨1的一侧，其高度和无线供电系统发射导轨1一致，并与无线供电系统发射导轨1之间存在一定的传输距离。
[0012]进一步地，所述单极型接收线圈2为矩形线圈。
[0013]本专利技术所述应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置及其磁耦合机构，将分立的补偿电感集成到主线圈或者将多个分立补偿电感相互集成，从而减少了磁心的使用，降低系统重量，并减少补偿电感的安装空间。
附图说明
[0014]图1是吊轨式巡检机器人示意图；
[0015]图2是包含空间嵌套型无源屏蔽线圈的磁耦合机构示意图；
[0016]图3是正交解耦示意图；
[0017]图4是螺线管线圈磁场分布特征示意图；
[0018]图5是包含DD型集成电感线圈的磁耦合机构示意图；
[0019]图6是加入集成电感线圈后对屏蔽性能的影响对比结果图；其中，(a)未加入集成电感线圈，(b)加入DD型集成电感线圈，(c)加入空间嵌套型集成电感线圈。
[0020]图中标记说明：
[0021]1为无线供电系统发射导轨，2为单极型接收线圈，3为第一线圈，4为第二线圈，5 为第三线圈，6为空间嵌套型集成电感线圈，7为DD型集成电感线圈。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]结合图1
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图6，本专利技术提出应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置，所述装置包括第一线圈3、第二线圈4、第三线圈5和空间嵌套型集成电感线圈6；所述第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5构成组合嵌套式无源屏蔽线圈，位于单极型接收线圈2空心处；所述空间嵌套型集成电感线圈6嵌套在第二线圈4上。
[0024]所述第二线圈4为螺线管线圈。
[0025]所述空间嵌套型集成电感线圈6嵌套在第二线圈4的上边长上。
[0026]所述空间嵌套型集成电感线圈6为螺线管线圈结构。
[0027]所述第一线圈3和第三线圈5结构相同，均为螺线管线圈结构。
[0028]由于磁通的正交性，空间嵌套型集成电感线圈可以与组合嵌套式无源屏蔽线圈解耦，如图3所示。又由于螺线管线圈磁场的分布特征，其产生的穿入和穿出发射线圈和接收
线圈的磁通相互抵消，因此空间嵌套型集成电感线圈可以实现与发射线圈和接收线圈的空间解耦。
[0029]分析加入空间嵌套型集成电感线圈对系统屏蔽性能的影响，由于螺线管线圈的磁场分布特征，其发出的磁场主要在区域A和区域B存在着与漏磁的叠加和抵消，而在区域C 其磁力线主要是平行于接收线圈平面分布的，仅有少部分的分量与接收线圈平面垂直，如图4所示。因此，空间嵌套型集成电感线圈产生的磁场并不会对屏蔽性能产生太大的影响。
[0030]本专利技术提出包含所述的空间嵌套型集成电感线圈装置的磁耦合机构，所述磁耦合机构包括无线供电系统发射导轨1、单极型接收线圈2和空间嵌套型集成电感线圈装置；所述组合嵌套式无源屏蔽线圈中的第一线圈3和第三线圈5嵌套在所述单极型接收线圈2的两条对边上，所述组合嵌套式无源屏蔽线圈中的第二线圈4设置在所述单极型接收线圈2 空心处，所述单极型接收线圈2设置在无线供电系统发射导轨1的一侧，其高度和无线供电系统发射导轨1一致，并与无线供电系统发射导轨1之间存在一定的传输距离。
[0031]所述单极型接收线圈2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的空间嵌套型集成电感线圈装置，其特征在于，所述装置包括第一线圈(3)、第二线圈(4)、第三线圈(5)和空间嵌套型集成电感线圈(6)；所述第一线圈(3)、第二线圈(4)和第三线圈(5)构成组合嵌套式无源屏蔽线圈，位于单极型接收线圈(2)空心处；所述空间嵌套型集成电感线圈(6)嵌套在第二线圈(4)上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二线圈(4)为螺线管线圈。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述空间嵌套型集成电感线圈(6)嵌套在第二线圈(4)的上边长上。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述空间嵌套型集成电感线圈(6)为螺线管线圈结构。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一线圈(3)和第三线圈(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：董帅，魏博龙，陈跃博，朱春波，逯仁贵，魏国，宋凯，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：