[发明专利]一种抗偏移共形化无人机无线充电磁耦合结构

说明书

本发明提出了一种抗偏移共形化无人机无线充电磁耦合结构，属于无线充电领域。解决了无人机自主无线充电传输效率低，位置精度要求较高的问题。它包括接收线圈和发射线圈，所述接收线圈以螺线管形式缠绕在机架横轴上，所述接收线圈数量为多个，每个机架横轴上均缠绕有若干个接收线圈，同一机架横轴两侧的接收线圈串联相反，异轴同侧的接收线圈串联方向相同，所述发射线圈为圆形结构，所述接收线圈设置在发射线圈上方，接收线圈与发射线圈耦合。它主要用于无人机无线充电。

技术领域

本发明属于无线充电领域，特别是涉及一种抗偏移共形化无人机无线充电磁耦合结构。

背景技术

无人机无线充电的接收端结构常安装于机腹位置或机架横轴的位置。机腹位置安装存在传输距离远、效率低，且机载端线圈较重、影响飞行的问题；机架横轴安装则需要精确对准，没有旋转偏移的容错特性。目前携带观测设备旋翼的无人机对于自主对位的位置精度较高，而对于旋转对准的精度较低，因此无人机自主无线充电系统需要优先解决磁耦合结构旋转不对准的问题。

以加入电流激励的单匝线圈为例，如图2所示，其产生的是圆周型磁力线，目前的无人机无线充电系统为了便于安装和不影响飞行，常采用平面接收线圈安装于机腹的设计，即利用其磁力线的垂直分量，由于线圈间间隔较远，耦合较弱，导致功率密度低。而将平面接收线圈置于脚架，也受限于线圈尺寸无法传输足够的能量。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种抗偏移共形化无人机无线充电磁耦合结构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种抗偏移共形化无人机无线充电磁耦合结构，它包括接收线圈和发射线圈，所述接收线圈以螺线管形式缠绕在机架横轴上，所述接收线圈数量为多个，每个机架横轴上均缠绕有若干个接收线圈，同一机架横轴两侧的接收线圈串联相反，异轴同侧的接收线圈串联方向相同，所述发射线圈为圆形结构，所述接收线圈设置在发射线圈上方，接收线圈与发射线圈耦合。

更进一步的，所述接收线圈与机架横轴之间以软磁材料贴附。

更进一步的，所述软磁材料为铁基纳米晶带材。

更进一步的，所述软磁材料的长度与接收线圈长度的比例范围为1～1.2。

更进一步的，所述接收线圈的数量为4个，每个机架横轴两侧各缠绕一个接收线圈，分别为第一接收线圈、第二接收线圈、第三接收线圈和第四接收线圈，所述第一接收线圈和第二接收线圈反向串联，所述第三接收线圈和第四接收线圈反向串联，所述第一接收线圈和第三接收线圈同向串联，所述第二接收线圈和第四接收线圈同向串联。

更进一步的，所述接收线圈的数量为8个或12个。

更进一步的，所述发射线圈与电源相连，所述电源为高频逆变电源，工作频率为20kHz～200kHz，多个接收线圈均通过整流滤波电路与无人机电池相连。

更进一步的，所述发射线圈与电源之间设置有第一补偿电容，所述多个接收线圈与整流滤波电路之间设置有第二补偿电容。

更进一步的，所述接收线圈和发射线圈均由利兹线绕制形成，工作频率为20kHz～100kHz选用单股线径0.1mm的利兹线，工作频率为100kHz～200kHz选用单股线径0.05mm的利兹线，利兹线股数为50～400股，载流密度不超过4A/mm²。

更进一步的，所述发射线圈采用多线圈正向串联形式，串联线圈的个数为2个、3个或4个，每个串联线圈的匝数为1～5匝。