[发明专利]空心立体谐振线圈、无线电能传输用耦合线圈及机械转轴用无线电能传输装置

说明书

本发明公开了一种空心立体谐振线圈、无线电能传输用耦合线圈及机械转轴用无线电能传输装置，空心立体谐振线圈，是由绕制方向相反且相距一定间隔的上下两部分组成的空心圆柱体线圈结构，工作频率为10khz‑1mhz，上下两部分的间距为0.5‑50mm。无线电能传输用耦合线圈的两个传输线圈均采用空心立体谐振线圈，且一个传输线圈套设在另一个线圈外围，位于内环的传输线圈为内环线圈，位于外环的传输线圈为外环线圈。机械转轴用无线电能传输装置包括轮状金属壳体，轮状金属壳体由内环壳体和外环壳体密封转动连接形成，内环线圈安装在内环壳体内，外环线圈安装在外环壳体内，内环壳体与转轴固定连接，实现了滑环系统的无线传能。

技术领域

本发明属于无线电磁场与能源传输领域，涉及一种空心立体谐振线圈、无线电能传输用耦合线圈及机械转轴用无线电能传输装置。

背景技术

太阳电池阵是航天器电源系统中的一个重要组成部分，在全世界已发射的航天器中，90% 以上都采用太阳电池阵－蓄电池组电源系统。由于卫星在轨道上位置的变化和卫星自旋等原因，太阳电池阵不能一直正对太阳，为了最大效率的利用太阳能，需要一种对日跟踪驱动装置控制太阳电池阵的转动，使其始终正对太阳照射的方向，这种驱动装置叫做太阳电池阵驱动装置( Solar Array Drive Assembly，SADA) 。SADA 的另一个作用是将太阳电池阵收集的能量通过滑环传到航天器内。在太阳电池阵对日跟踪过程中，太阳电池阵需要进行 360 度的连续转动，在现有的航天系统中，电功率及电信号的传输都是采用导电滑环实现的。

但是随着卫星的功能和要求越来越高，单个卫星搭载各种载荷执行众多任务，为了满足载荷的需求，卫星不得采用了单翼的结构，采用单翼结构后整星功率由星外传往星内，SADA成为唯一功率通路，在一定程度上，降低了整星功率的可靠性，唯一路径一旦发生问题将造成整星工作失效，使得单翼卫星的SADA 的可靠性尤为重要。另外，滑环结构在连续旋转中使用的接触式传导部件存在寿命短、可靠性差的问题，功率传输滑环中存在的接触和摩擦，使其成为卫星中最容易发生故障的部件之一，也成为制约航天器长寿命高可靠性高安全发展的瓶颈。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种空心立体谐振线圈、无线电能传输用耦合线圈及机械转轴用无线电能传输装置，以解决现有的太阳电池阵驱动装置采用的接触式传导部件存在寿命短、可靠性差的问题；以及现有的太阳电池阵驱动装置使用功率传输滑环制约航天器长寿命高可靠性高安全发展的问题。

本发明实施例所采用的第一技术方案是：空心立体谐振线圈，是由绕制方向相反且相距一定间隔的上下两部分组成的空心圆柱体线圈结构。

进一步的，所述的空心立体谐振线圈，工作频率为10khz-1mhz，上下两部分的间距为0.5-50mm。

进一步的，所述的空心立体谐振线圈，上下两部分的线圈总层数为2-40层，且上下两部分的线圈层数一致；

上下两部分中，相邻两层线圈的间距为0.1-10mm。

进一步的，所述的空心立体谐振线圈，由一根导电材料绕制形成。

本发明实施例所采用的第二技术方案是：无线电能传输用耦合线圈，两个传输线圈均采用如上所述的空心立体谐振线圈，且一个传输线圈套设在另一个线圈外围；

其中：

位于内环的传输线圈为内环线圈，位于外环的传输线圈为外环线圈。

进一步的，内环线圈和外环线圈的线圈总层数、上下两部分的间距、相邻两层线圈的间距均一致；

内环线圈和外环线圈之间的间距为0.2-20mm。

本发明实施例所采用的第三技术方案是：机械转轴用无线电能传输装置，包括：

轮状金属壳体，轮状金属壳体由内环壳体和外环壳体密封转动连接形成；

无线电能传输用耦合线圈，无线电能传输用耦合线圈安装在轮状金属壳体内；

其中：