本發(fā)明屬于無線充電線圈結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)以及一種包括該初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能線圈裝置。

背景技術(shù)：

1、水下航行器等水下裝備具有水文收集、海底地形探測、資源勘探等多種應(yīng)用。當(dāng)前電動(dòng)力水下航行器的充電主要有人工手動(dòng)充電以及水下對(duì)接充電。水下對(duì)接充電通過在海底、海面或其他位置安裝固定/漂浮的充電站，航行器在執(zhí)行任務(wù)過程中可以自行返回充電站進(jìn)行充電，具有方便快捷、自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。

2、無線充電是一種水下對(duì)接充電技術(shù)，其通過航行器上的次級(jí)線圈與充電站處的初級(jí)線圈相互耦合傳遞能量，具有無物理連接、可避免連接元件腐蝕和損壞、減少漏電風(fēng)險(xiǎn)等優(yōu)勢(shì)。然而，在常規(guī)的無線充電線圈裝置中，初級(jí)線圈的方位是固定的，在次級(jí)線圈距離較遠(yuǎn)或尺寸與初級(jí)線圈相比較小或較大時(shí)，磁場耦合強(qiáng)度較低，導(dǎo)致電能傳輸效率低，無法適應(yīng)不同體積和位置以及對(duì)應(yīng)功率需求的水下裝備的高效充電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的無線充電線圈裝置無法適應(yīng)不同水下裝備高效充電的問題，而提供了一種用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)以及一種包括該初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能線圈裝置。本發(fā)明將初級(jí)線圈陣列安裝在儲(chǔ)囊的彈性膜上，針對(duì)不同體積和位置以及對(duì)應(yīng)功率需求的回轉(zhuǎn)型水下裝備，可改變儲(chǔ)囊中介質(zhì)充入量來調(diào)節(jié)彈性膜形狀，以改變線圈的位置和朝向，從而實(shí)現(xiàn)磁場耦合強(qiáng)度的最大化，保證不同水下裝備的高效充電。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、本發(fā)明的一方面提供了一種用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，包括殼體、彈性膜、介質(zhì)充放器和多個(gè)初級(jí)線圈；

4、殼體呈上端敞開的中空箱狀，彈性膜是可變形的、在靜置狀態(tài)下呈弧形、且固連至殼體上端，殼體和彈性膜形成具有密封腔室的儲(chǔ)囊；

5、所述多個(gè)初級(jí)線圈嵌置在彈性膜上，且與彈性膜的軸線平行地等間隔布置成多排多列；

6、介質(zhì)充放器用于儲(chǔ)存絕緣介質(zhì)并且在初級(jí)線圈與回轉(zhuǎn)型水下裝備上的次級(jí)線圈對(duì)接充電時(shí)將絕緣介質(zhì)充入儲(chǔ)囊的腔室中以使彈性膜產(chǎn)生形變并與裝備貼合而改變初級(jí)線圈的方位、以及在充電完成后將所充入的絕緣介質(zhì)排出以使彈性膜恢復(fù)形變。

7、進(jìn)一步地，絕緣介質(zhì)為絕緣油或絕緣氣體。

8、進(jìn)一步地，介質(zhì)充放器包括儲(chǔ)艙、泵和兩個(gè)導(dǎo)管，儲(chǔ)艙和泵設(shè)置在殼體外，兩個(gè)導(dǎo)管分別連接泵與儲(chǔ)艙以及泵與儲(chǔ)囊。

9、進(jìn)一步地，絕緣介質(zhì)為絕緣油，彈性膜的面向腔室的表面上附有用于屏蔽磁場的鐵氧體層。

10、進(jìn)一步地，絕緣介質(zhì)為絕緣氣體，彈性膜的面向腔室的表面上附有電磁屏蔽層。

11、進(jìn)一步地，初級(jí)線圈的數(shù)量為九個(gè)，且布置成三排三列。

12、本發(fā)明的另一方面提供了一種用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能線圈裝置，包括上述用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，還包括用于設(shè)置在回轉(zhuǎn)型水下裝備上的次級(jí)線圈結(jié)構(gòu)。

13、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

14、1、本發(fā)明的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，初級(jí)線圈陣列布置在構(gòu)成儲(chǔ)囊一部分的弧形彈性膜上，在水下裝備無線充電時(shí)，儲(chǔ)囊中可充入絕緣介質(zhì)，使得彈性膜變形膨脹并與裝備貼合，這一方面可控制彈性膜上的初級(jí)線圈的位置和朝向，使得各個(gè)初級(jí)線圈的磁場在次級(jí)線圈位置處疊加，磁場強(qiáng)度達(dá)到最大，實(shí)現(xiàn)聚能效果，提高無線充電效率；另一方面可將線圈耦合區(qū)域的海水排出，使線圈耦合區(qū)域幾乎不存在渦流損耗，由此提高電能傳輸效率，從而保證不同水下裝備的高效充電。

15、2、本發(fā)明中，絕緣介質(zhì)和彈性膜上的屏蔽層將初級(jí)線圈和次級(jí)線圈環(huán)繞，可將充電過程中線圈產(chǎn)生的高頻離散電磁場束縛在耦合器之間的空間內(nèi)，使得能夠至少部分地隔絕由線圈產(chǎn)生的高頻離散電磁場，防止其在線圈耦合區(qū)域外在水體中自由擴(kuò)散并形成渦流而引起充電系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)和能量損耗，進(jìn)一步提高了水下無線充電效率。

16、3、本發(fā)明的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能線圈裝置相對(duì)于現(xiàn)有無線充電線圈裝置，由于初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)中陣列布置的各個(gè)線圈的磁場在次級(jí)線圈位置疊加，磁場強(qiáng)度達(dá)到最大而實(shí)現(xiàn)聚能效果，還可將線圈耦合區(qū)域的海水排出，使線圈耦合區(qū)域幾乎不存在渦流損耗，提高了無線充電效率，使得裝置能夠適應(yīng)于不同體積和位置以及對(duì)應(yīng)功率需求的水下回轉(zhuǎn)型裝備的高效充電，適用性強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括殼體、彈性膜、介質(zhì)充放器和多個(gè)初級(jí)線圈；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述絕緣介質(zhì)為絕緣油或絕緣氣體。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述介質(zhì)充放器包括儲(chǔ)艙、泵和兩個(gè)導(dǎo)管，所述儲(chǔ)艙和所述泵設(shè)置在所述殼體外，兩個(gè)導(dǎo)管分別連接所述泵與所述儲(chǔ)艙以及所述泵與所述儲(chǔ)囊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述絕緣介質(zhì)為絕緣油，所述彈性膜的面向所述腔室的表面上附有用于屏蔽磁場的鐵氧體層。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述絕緣介質(zhì)為絕緣氣體，所述彈性膜的面向所述腔室的表面上附有電磁屏蔽層。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述初級(jí)線圈的數(shù)量為九個(gè)，且布置成三排三列。

7.一種用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能線圈裝置，其特征在于：包括權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)，還包括用于設(shè)置在回轉(zhuǎn)型水下裝備上的次級(jí)線圈結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了用于回轉(zhuǎn)型裝備無線充電的聚能初級(jí)線圈結(jié)構(gòu)及線圈裝置?？勺冃螐椥阅す踢B至殼體的弧形端，形成具有密封腔室的儲(chǔ)囊。布置成多排多列的多個(gè)初級(jí)線圈嵌置在彈性膜上。介質(zhì)充放器儲(chǔ)存絕緣介質(zhì)并且在初級(jí)線圈與裝備上的次級(jí)線圈對(duì)接充電時(shí)將介質(zhì)充入儲(chǔ)囊腔室中以使彈性膜產(chǎn)生形變并與裝備貼合而改變初級(jí)線圈的方位、以及在充電完成后將介質(zhì)排出以使彈性膜恢復(fù)形變。本發(fā)明一方面可控制彈性膜上初級(jí)線圈的位置和朝向，使得初級(jí)線圈的磁場在次級(jí)線圈位置處疊加，磁場強(qiáng)度達(dá)到最大，實(shí)現(xiàn)聚能效果，提高無線充電效率；另一方面可將線圈耦合區(qū)域的海水排出，使耦合區(qū)域幾乎不存在渦流損耗，由此提高電能傳輸效率，保證不同水下裝備的高效充電。

技術(shù)研發(fā)人員：田文龍,洪梁杰,程博,龐圣釗,毛昭勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15