[发明专利]基于电磁耦合无线能量传输的空间大功率导电旋转关节

摘要

基于电磁耦合无线能量传输的空间大功率导电旋转关节，包括无线电力传输机构和驱动机构，其中无线电力传输机构又包括高频逆变模块(2)、电磁发射系统(3)、电磁接收系统(4)、整流模块(5)、导电滑环(6)，驱动结构包括电机驱动器(8)、电机(9)、减速器(10)和转轴(11)；高频逆变模块(2)、电磁发射系统(3)和导电滑环(6)固定于旋转侧外壳(14)上，电磁接收系统(4)、整流模块(5)、电机驱动器(8)、电机(9)、减速器(10)固定于静止侧外壳(15)上，静止侧外壳(15)上通过顶端轴承(16)和底端轴承(17)支撑在旋转侧外壳(14)内部。本发明可以实现太阳发电阵和发射天线阵的非接触电力连接，提高空间太阳能电站的工作寿命。

主权项

基于电磁耦合无线能量传输的空间大功率导电旋转关节，其特征在于：包括无线电力传输机构和驱动机构，其中无线电力传输机构又包括高频逆变模块(2)、电磁发射系统(3)、电磁接收系统(4)、整流模块(5)、导电滑环(6)，驱动结构包括电机驱动器(8)、电机(9)、减速器(10)和转轴(11)；高频逆变模块(2)、电磁发射系统(3)和导电滑环(6)固定于旋转侧外壳(14)上，电磁接收系统(4)、整流模块(5)、电机驱动器(8)、电机(9)、减速器(10)固定于静止侧外壳(15)上，静止侧外壳(15)上通过顶端轴承(16)和底端轴承(17)支撑在旋转侧外壳(14)内部；旋转侧外壳(14)的末端通过紧固螺栓(13)与太阳电池阵(1)的中心转轴固定，二者保持相对静止，静止侧外壳(15)末端通过紧固螺栓(13)与发射天线阵(7)的中心转轴固定，二者保持相对静止；转轴(11)的一端穿过静止侧外壳(15)和旋转侧外壳(14)后与太阳电池阵(1)的中心转轴同轴，转轴(11)的另一端与减速器(10)同轴相连；太阳电池阵(1)引出的电源线缆从旋转侧外壳(14)的末端底部的功率线通孔进入并与高频逆变模块(2)的输入端连接，太阳电池阵(1)引出的信号线从旋转侧外壳(14)末端底部的信号线通孔穿入导电滑环(6)；电磁发射系统(3)紧贴旋转侧外壳(14)的内侧，电磁发射系统(3)的线圈与高频逆变模块(2)的输出端连接；电磁接收系统(4)的线圈螺旋绕于磁芯(12)上，磁芯(12)固定于发射天线阵(7)的基座上；电机(9)的转轴与减速器(10)同轴相连，电机(9)的后端固定于静止侧外壳(15)，整流模块(5)和电机驱动器(8)分别固定于静止侧外壳(15)的上端和下端；电磁接收系统(4)的线圈与整流模块(5)的输入端相连，整流模块(5)的输出端以及导电滑环(6)的信号出线端均与发射天线阵(7)相连；太阳电池阵(1)内部的太阳敏感器将太阳方位信息通过导电滑环(6)传送给发射天线阵(7)，发射天线阵(7)内部的控制计算机获得太阳方位信息后计算出太阳电池阵所需旋转的角度，并将旋转的角度对应的电机旋转圈数指令通过信号线发送给电机驱动器(8)，电机驱动器(8)根据指令产生脉冲信号来驱动电机(9)，电机(9)的转轴通过减速器(10)提升转矩后带动转轴(11)旋转所需角度，完成太阳电池阵(1)的对日跟踪定向；太阳电池阵(1)收集的太阳能转换成直流电功率，通过线缆传送给高频逆变模块(2)，高频逆变模块(2)将直流电功率逆变成交流电功率来驱动电磁发射系统(3)，电磁发射系统(3)通过线圈以电磁耦合能量传输形式将电能发送给电磁接收系统(4)的线圈，整流模块(5)将电磁接收系统(4)接收到的交流电功率变换为直流电功率，再经过线缆输送给发射天线阵(7)。