一种全方位无线电能传输的耦合机构的制作方法

1.本实用新型涉及一种全方位无线电能传输的耦合机构，属于无线电能传输技术领域。


背景技术：

2.早在上世纪70年代的美国尼古拉
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特斯拉就提出无线充电的概念。无线电能传输是电源与用电设备之间无需接触实现电能传输，而传统的有线充电由于机构磨损会使电气设备存在安全隐患，如今笔记本电脑、手机、数码相机等可充电的电子设备已经普遍应用。近几年无线电能传输技术广发的应用于电子便捷设备，电耦合机构设计方面开展的工作主要集中在提高设备的传输功率、抗偏移性能、动态充电以及汽车电磁环境分析等方面，然而现有技术的无线电能传输的耦合结构往往需要将设备放在某个固定位置才能达到最佳充电效果，不能在改变相对位置时继续达到无线充电的最佳耦合状态，比如在航空航天方面，航天员外出时并不能保持固定姿势，从而达不到最佳耦合状态。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种全方位无线电能传输的耦合机构。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种全方位无线电能传输的耦合机构，包括：发射端和接收端，所述发射端和接收端均包括平面耦合线圈和旋转机构；
5.所述旋转机构用于对平面耦合线圈进行全方位旋转；
6.还包括控制模块，用于控制旋转机构，以保持发射端的平面耦合线圈和接收端的平面耦合线圈始终在最高耦合状态；
7.所述发射端的平面耦合线圈用于产生交变磁场，接收端的平面耦合线圈产生相应的磁谐振。
8.进一步的，还包括支撑机构，用于支撑旋转机构和平面耦合线圈。
9.进一步的，所述平面耦合线圈采用平面螺旋线圈。
10.进一步的，所述支撑机构包括内圆支架，外圆支架以及用于支撑内圆支架和外圆支架的底座；
11.所述旋转机构包括内圆支架第一旋转机构和内圆支架第二旋转机构；
12.所述内圆支架第一旋转机构包括内电机、第一旋转轴、第二旋转轴、旋转槽，其中旋转槽设在内圆支架上，第一旋转轴的一端位于旋转槽中，与旋转槽滑动连接，第一旋转轴的另一端与平面耦合线圈连接；内电机固定在与旋转槽相对的一侧的内圆支架上，内电机的转轴与第二旋转轴的一端连接，第二旋转轴的另一端与平面耦合线圈连接；所述第一旋转轴、第二旋转轴位于所述平面耦合线圈的直径延长线上；
13.所述内圆支架第二旋转机构包括外电机、齿轮、滚珠、衔接齿轮、主动齿轮，其中外电机固定的在底座上，内圆支架上固定有齿轮，内圆支架的最外侧设有第一滑槽，外圆支架
的内圈设有第二滑槽，第一滑槽和第二滑槽之间设有所述滚珠，所述衔接齿轮分别与所述齿轮与主动齿轮齿合连接，主动齿轮连接外电机的转轴。
14.进一步的，所述内圆支架和外圆支架均采用非金属支架。
15.进一步的，所述内电机和外电机采用微型伺服电机。
16.进一步的，所述控制模块包括蓝牙模块、红外传感器模块和核心控制机；
17.所述红外传感器，用于采集接收端或发射端的平面耦合线圈的位置信息，并传输给核心控制机，核心控制机通过蓝牙模块输出控制信号给发射端或接收端的内电机和外电机，调整平面耦合线圈，保持发射端的平面耦合线圈和接收端的平面耦合线圈始终在最高耦合状态。
18.一种用于航天服的全方位无线电能传输的耦合机构，该耦合机构采用所述的耦合机构；
19.其中，所述发射端设置于航天器上，所述接收端设置于宇航员的航天服上。
20.进一步的，还包括无线充电限位绳，宇航员通过无线充电限位绳连接航天器。
21.本实用新型所达到的有益效果：
22.本实用新型基于无线电能传输结合旋转机构，实现全方位任意角度的无线充电，接收端也可以任意角度旋转，使发射线圈以及接收线圈始终保持在最高耦合状态。
附图说明
23.图1是本实用新型的结构示意图；
24.图2是本实用新型的发射端和接收端的结构示意图；
25.图3是本实用新型的控制模块示意图；
26.图4是本实用新型的外电机驱动内圆支架旋转的结构示意图；
27.图5是本实用新型的内电机使平面螺旋线圈旋转的具体结构示意图。
具体实施方式
28.为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.如图1和2所示，一种全方位无线电能传输的耦合机构，包括：发射端1和接收端2，所述发射端1和接收端2均包括平面耦合线圈3和旋转机构；
32.所述旋转机构用于驱动平面耦合线圈3进行旋转；
33.还包括控制模块，所述控制模块用于控制旋转机构，保持发射端2的平面耦合线圈
和接收端的平面耦合线圈始终在最高耦合状态；
34.所述发射端1的平面耦合线圈3用于产生交变磁场，接收端2的平面耦合线圈3产生相应的磁谐振。
35.还包括支撑机构，用于支撑旋转机构和平面耦合线圈3。
36.所述平面耦合线圈3采用平面螺旋线圈。
37.如图4和5所示，所述支撑机构包括底座4、内圆支架300和外圆支架200；所述旋转机构包括内圆支架第一旋转机构和内圆支架第二旋转机构；
38.所述内圆支架第一旋转机构包括内电机306、第一旋转轴302、第二旋转轴305、旋转槽301，其中旋转槽301设在内圆支架300上，第一旋转轴302的一端位于旋转槽301中，与旋转槽301滑动连接，第一旋转轴302的另一端与平面耦合线圈3连接；内电机306固定在与旋转槽301相对的一侧的内圆支架300上，内电机306的转轴与第二旋转轴305的一端连接，第二旋转轴305的另一端与平面耦合线圈3连接；所述第一旋转轴302、第二旋转轴305分别位于所述平面耦合线圈3的直径两端的延长线上；
39.所述内圆支架第二旋转机构包括外电机207、齿轮202、滚珠203、衔接齿轮205、主动齿轮206，其中外电机207固定的在底座4上，内圆支架300上固定有所述齿轮202，内圆支架300的最外侧设有第一滑槽304，外圆支架200的内圈设有第二滑槽，第一滑槽304和第二滑槽之间设有所述滚珠203，所述衔接齿轮205分别与所述齿轮202与主动齿轮206齿合连接，主动齿轮206连接外电机207的转轴。
40.所述内圆支架300和外圆支架200均采用非金属支架。
41.所述内电机306和外电机207采用微型伺服电机。
42.如图3所示，所述控制模块包括蓝牙模块、红外传感器模块和核心控制机；
43.所述红外传感器，用于采集接收端或发射端的平面耦合线圈的位置信息，并传输给核心控制机，核心控制机通过蓝牙模块输出控制信号给发射端或接收端的内电机和外电机，调整平面耦合线圈，保持发射端的平面耦合线圈和接收端的平面耦合线圈始终在最高耦合状态。
44.本实施例中，所述蓝牙模块采用ms50sf6蓝牙模块，通过红外传感器采集接收端或发射端的平面耦合线圈的位置信息，并通过ms50sf6蓝牙模块的无线蓝牙协议向核心控制机发送发射端和接收端的平面耦合线圈的位置信息；核心的控制机包括cpm2ah系列plc和cpm1a
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da041数模转化器，通过cpm2ah系列plc和cpm1a
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da041数模转化器进行数据处理，并通过ms50sf6蓝牙模块向微型伺服电机输出控制信号。
45.一种用于航天服的全方位无线电能传输的耦合机构，该耦合机构包括所述的发射端1和接收端2，其中，所述发射端1设置于航天器上，所述接收端2设置于宇航员的航天服上；发射端1、接收端2结构相同。在接收到彼此的位置信号时，发射端与接收端内电机和外电机协同驱动线圈部分同时旋转，实现耦合线圈始终在最高耦合状态。
46.还包括无线充电限位绳，宇航员通过无线充电限位绳连接航天器，用于保护宇航员的同时保证宇航员在无线充电的充电范围内。
47.本实施例的优点是基于无线电能传输结合已有的控制技术以及伺服电机，实现全方位任意角度的无线充电，接收端也可以任意角度旋转，使发射线圈以及接收线圈始终保持在最高耦合状态，而且充电过程宇航员姿态也可以任意变化，解决了宇航员出舱活动需
要电脐带电缆实现舱载供电且电脐带电缆制造工艺复杂问题，同时解决无线充电不需长期保持固定姿态充电等问题。
48.以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。