CN109742871A - 空间无线电能传送方法、装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供空间无线电能传送方法、装置及应用，涉及无线电能传送方法及装置和多自由度电动机技术领域。包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导单元；位置检测引导单元可以使电机转子基于确定的最佳接收方向转动，使距离无线能量发射线圈最近的接收线圈旋转到充电的最佳位置；无线能量发射装置信号器和无线能量接收装置信号器实现对电池的自动充电功能。本发明具有传送位置自主定位准确，充电操作简单，可靠，方便，节能，节时，充电效率高和用途广泛的特点，大大减少了电能浪费。既可为运动中的运动装置充电，又可用于蓄电池的充电。有较好的经济效益和社会效益。

Description

空间无线电能传送方法、装置及应用

技术领域

本发明涉及无线电能传送方法及装置和多自由度电动机技术领域。特别是涉及一种适合空间多***装置的空间无线电能传送方法、装置及应用。

背景技术

近年来，随着现代社会的发展和进步，对于多自由度运动装置的应用，多自由度永磁电机的应用越来越广泛，在航空航天、军事等方面有着非常光明的前景。在三维空间中，多自由度电机可以驱动旋转和转换成两个以上的轴向。与单台电机相比，多台电机的应用范围更广，体积更小，成本更低，性能得到提高。

电机通常采用传统的机械轴承连接结构，具有摩擦损耗大、产热大等缺点。这些原因导致了电机应用的局限性。转子的动态特性将受到机械轴承的摩擦阻力的影响，从而降低电机效率和使用寿命。此外，传统的多磁流变磁场很容易失去控制。电机在悬挂模式下难以工作，难以提高控制精度。为了解决传统轴承结构电机的问题，研究人员增加了对电机轴承结构和驱动方式的研究。多自由度电机正朝着更高效、环保、高精度定位、更易集成和小型化的方向发展。

多自由度电动机可以解决传统多维驱动元件的缺点，达到理想的运动。视觉***是机器人和人体领域最重要的传感设备之一。目前，视觉传感器“机眼”的发展取得了长足的进步，但仍落后于行走、臂关节运动等其他功能。多自由度电机在视觉***中的应用，可以极大地促进机器人视觉***的发展。多自由度电机逐渐成为电机领域的重要的研究内容，各种新型多自由度电机不断被成功研发并得到推广。复合驱动多自由度电机的出现解决了传统上采用多个一维驱动元件实现多自由度运动而导致的***复杂、效率低下、精度不够、费用高昂、动态性能差等缺点。

在无线电能传送领域，当需要给密闭球壳内物体进行充电时，充电设备的充电信号的覆盖范围通常会大于充电终端实际需求的范围。但是，充电设备发送的充电信号中有很大一部分没有被转化为电能，造成大量能源浪费。而且在密闭的空间内无法定位接收线圈的位置。

发明内容

本发明的目的在于提供空间无线电能传送方法、装置及应用，主要解决现有技术存在的给密闭球壳内物体进行充电时充电设备的充电信号的覆盖范围过大、在密闭空间中无法找到最佳传送位置、传送效率低以至造成大量能源浪费的问题。本发明具有传送位置自主定位准确，充电操作简单，可靠，方便，节能，节时，充电效率高和用途广泛的特点，大大减少了电能浪费。尤其适用于无线电能向非磁屏蔽材料制成的密闭运动空间，或向由金属材料或由非磁屏蔽材料制成的非密闭空间的内部传送，包括多自由度运动电机的无线电能充电；既可为运动中的运动装置充电，又可用于蓄电池的充电。有较好的经济效益和社会效益。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种空间无线电能传送方法，其特征在于，包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导单元；

无线能量发射单元包括：无线能量发射控制模块、无线能量发射线圈、无线能量发射模块信号器；

无线能量接收单元包括：无线能量接收模块信号器、无线能量接收模块和无线能量转换模块，无线能量接收模块包括电机控制的无线能量接收线圈；

位置检测引导单元包括：位置传感模块，处理模块和信号模块；用于发送请求进行充电的第一信号并通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，经处理模块处理后使信号放大，信号模块发送信号，使无线能量接收单元的无线能量接收模块的电机转子转动使无线能量发射线圈旋转到充电的最佳接收方向位置，接收充电信号；无线能量转换模块将无线能量接收线圈接收的电能转换为电池的充电电能；无线能量发射模块信号器和无线能量接收装置信号器实现对运动装置充电或蓄电池充电；

所述空间传送包括向非磁屏蔽材料制成的密闭运动空间，或向由金属材料或由非磁屏蔽材料制成的非密闭空间的内部传送。

优选的，其特征在于：所述的无线能量接收模块为圆周分布式无线能量接收模块，其无线能量接收线圈为在圆周方向成角度分布有3个以上的串联式圆形电感线圈。

进一步的，其特征在于：当位置传感模块检测到无线能量转换模块给予运动装置充电或蓄电池充电的充电电量达到第二阈值时将检测到的信号经处理器处理后发送第二信号给无线能量接收模块，无线能量接收模块响应所述第二信号停止接收充电信号，停止接收无线能量发射线圈的能量。

进一步的，其特征在于无线能量发射控制模块中预设有充电电量值，当无线电能发射模块信号器检测到对运动装置充电或蓄电池充电的充电量小于充电预设的第一阀值时，即向无线能量发射线圈输送电能进行充电。

一种上面任一项所述的空间无线电能传送方法所用的装置，其特征在于，包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导装置；

无线能量发射单元包括：无线能量发射控制模块、无线能量发射线圈、无线能量发射装置信号器；无线电能传送发射线圈与无线能量发射装置信号器相连；无线能量发射控制模块包括，通过高频逆变器电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射线圈供电，无线能量发射单元将无线能量发射至无线能量接收单元；

无线能量接收单元包括：无线能量接收装置信号器、无线能量接收装置、无线能量转换模块；无线能量接收装置中包括由电机控制的无线能量接收线圈；无线能量接收装置信号器与无线能量接收装置接收线圈相连，无线能量接收单元接收无线能量发射单元发射的无线能量；

位置检测引导装置包括位置传感器和电机，位置传感器检测发送单元无线能量发射线圈发送请求给位置检测引导模块进行充电的第一信号并通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，经处理模块处理后使信号放大并发送信号，当无线能量接收模块信号器接收到位置引导模块的信号使电机转子转动使无线能量发射线圈旋转到充电的最佳接收方向位置，接收充电信号；无线能量转换模块将无线能量接收线圈接收的电能转换为电池的充电电能；无线能量发射模块信号器和无线能量接收装置信号器实现对运动装置充电或蓄电池充电。

优选的，其特征在于，所述的无线能量接收装置为圆周分布式无线能量接收装置，接收来自无线能量发射装置的能量，无线能量接收线圈为在圆周方向成角度分布有3个以上的串联式圆形电感线圈。

如上面任一项所述的空间无线电能传送方法和装置的应用，其特征在于，用于多自由度运动电机的无线电能传送；无线电能发射线圈放在旋转电机定子外表面的任意位置；圆周分布式无线能量接收装置安装在旋转电机密闭中空的转子内部，可与无线能量发射线圈形成最佳的充电位置；旋转电机转子和定子之间空隙部分设置位置检测引导装置，无线电能转换模块连接在圆周分布式无线能量接收装置的多线圈无线能量接收线圈和转子内部；无线电能传送发射线圈上安装有无线能量发射装置信号器，圆周分布式无线能量接收装置上安装有无线能量接收装置信号器。

优选的，其特征在于，圆周分布式无线能量接收装置放置在空间多自由度运动装置中空转子内表面，以转子轴为中心，在与转子轴垂直的平面上以固定角度通过圆周形式分布多个线圈。

优选的，其特征在于，位置检测引导模块设置有四个，分别位于定子与转子之间，均匀分布可确保信号的多方位覆盖。

本发明的积极效果是：本发明提供空间无线电能传送方法、装置及应用，主要解决现有技术存在的给密闭球壳内物体进行充电时充电设备的充电信号的覆盖范围过大、在密闭空间中无法找到最佳传送位置、传送效率低以至造成大量能源浪费的问题。本发明具有传送位置自主定位准确，充电操作简单，可靠，方便，节能，节时，充电效率高和用途广泛的特点，大大减少了电能浪费。尤其适用于无线电能向非磁屏蔽材料制成的密闭运动空间，或向由金属材料或由非磁屏蔽材料制成的非密闭空间的内部传送，包括多自由度运动电机的无线电能充电；既可为运动中的运动装置充电，又可用于蓄电池的充电。

本发明避免了拆卸装置内部电池进行充电的麻烦，在多自由度运动装置旋转过程中也避免了外接线不方便的问题，设计的无线电能接受装置提高了充电的效率和减少了电能损耗，且通过位置检测装置实现了自主定位的功能，实现了在密闭空间中无法找到最佳位置的问题，对于充电操作简单可靠。有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例多自由度空间运动装置的正视示意图。

图2为图1的侧视示意图。

图3为图1多自由度空间运动装置未充电状态示意图。

图4为图1多自由度空间运动装置充电状态示意图。

图5为本发明无线电能传送装置用于多自由度电机实施例1示意图。

图6为本发明无线电能传送装置用于多自由度电机实施例2示意图。

图7为图5电机转子(三线圈能量接收器)与无线能量发射线圈间的交互示意图。

图8为图5电机转子(三线圈能量接收器)接收无线能量发射线圈的能量的流程示意图。

图9为电机转子(三线圈能量接收器)与无线能量发射线圈间的交互示意图。

图10为电机转子(三线圈能量接收器)接收无线能量发射线圈的能量的流程示意图。

图11为三线圈能量接收器以无线电能传送的方式获得能量的流程示意图。

图12为实施例例中的LC双边式无线电能传输电路图。

图13为无线能量发射控制模块工作原理示意图。

图14为位置检测引导模块的工作原理示意图。

图15为多自由度空间运动装置无线能量传输总体示意图

图中各标号含义：1—定子，2—转子，3—位置检测引导模块，4—无线能量发射线圈，5—圆周分布式无线能量接收装置，6—无线能量接收装置信号器，7—无线能量发射装置信号器，8—无线能量转换模块，9—无线能量发射控制模块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

请参阅图1-图12，现对空间无线电能传送方法、装置及应用进行说明。

作为本发明的一个具体实施方式，本发明采用的技术方案是：一种空间无线电能传送方法，其特征在于，包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导单元；

无线能量发射单元包括：无线能量发射控制模块、无线能量发射线圈、无线能量发射模块信号器；

无线能量接收单元包括：无线能量接收模块信号器、无线能量接收模块和无线能量转换模块；无线能量接收模块包括电机控制的无线能量接收线圈；

位置检测引导单元包括：位置传感模块，处理模块和信号模块；用于发送请求进行充电的第一信号并通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，经处理模块处理后使信号放大，信号模块发送信号，使无线能量接收单元的无线能量接收模块的电机转子转动使无线能量发射线圈旋转到充电的最佳接收方向位置，使无线能量接收装置信号器接收充电信号；无线能量转换模块将无线能量接收线圈接收的电能转换为电池的充电电能；无线能量发射模块信号器和无线能量接收装置信号器实现对运动装置充电或蓄电池的自动充电；

所述空间传送包括向非磁屏蔽材料制成的密闭运动空间，或向由金属材料或由非磁屏蔽材料制成的非密闭空间的内部传送。

作为本发明的一个具体实施方式，优选的，其特征在于：所述的无线能量接收模块为圆周分布式无线能量接收模块，其无线能量接收线圈为在圆周方向成角度分布有3个以上的串联式圆形电感线圈。

作为本发明的一个具体实施方式，进一步的，其特征在于：当位置传感模块检测到充电电量达到第二阈值时将检测到的信号经处理器处理后发送第二信号给无线能量接收模块，无线能量接收模块响应所述第二信号停止接收充电信号，停止充电。

作为本发明的一个具体实施方式，进一步的，其特征在于无线能量发射控制模块中预设有充电电量值，当无线电能发射模块信号器检测到被充电量小于充电预设的第一阀值时，即向无线能量发射线圈输送电能进行充电。

作为本发明的一个具体实施方式，一种上面任一项所述的一种空间无线电能传送方法所用的装置，其特征在于，包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导装置3；

无线能量发射单元包括：无线能量发射控制模块9、无线能量发射线圈4、无线能量发射装置信号器7；无线电能传送发射线圈4与无线能量发射装置信号器7相连；无线能量发射控制模块9包括，通过高频逆变器电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射线圈供电；

无线能量接收单元包括：无线能量接收装置信号器6、无线能量接收装置5、无线能量转换模块8；无线能量接收装置5中包括由电机控制的无线能量接收线圈；无线能量接收装置信号器6与无线能量接收装置5接收线圈相连；

位置检测引导装置3包括位置传感器和电机，位置传感器检测发送单元无线能量发射线圈4发送请求进行充电的第一信号并通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，经处理模块处理后使信号放大并发送信号，使电机转子转动使无线能量发射线圈旋转到充电的最佳接收方向位置，接收充电信号；无线能量转换模块8将无线能量接收线圈接收的电能转换为电池的充电电能；无线能量发射模块信号器和无线能量接收装置信号器实现对运动装置充电或蓄电池充电。

作为本发明的一个具体实施方式，优选的，其特征在于，所述的无线能量接收装置5为圆周分布式无线能量接收装置，其无线能量接收线圈为在圆周方向成角度分布有3个以上的串联式圆形电感线圈。

作为本发明的一个具体实施方式，如上面任一项所述的一种空间无线电能传送方法和装置的应用，其特征在于，用于多自由度运动电机的无线电能传送；无线电能发射线圈4放在旋转电机定子外表面的任意位置；圆周分布式无线能量接收装置安装在旋转电机密闭中空的转子内部，可与无线能量发射线圈4形成最佳的充电位置；旋转电机转子和定子之间空隙部分设置位置检测引导装置3，无线电能转换模块8连接在圆周分布式无线能量接收装置的多线圈无线能量接收线圈和转子内部；无线电能传送发射线圈4上安装有无线能量发射装置信号器7，圆周分布式无线能量接收装置5上安装有无线能量接收装置信号器6。

作为本发明的一个具体实施方式，优选的，其特征在于，圆周分布式无线能量接收装置放置在空间多自由度运动装置中空转子内表面，以转子轴为中心，在与转子轴垂直的平面上以固定角度通过圆周形式分布多个线圈。

作为本发明的一个具体实施方式，优选的，其特征在于，位置检测引导模块3设置有四个，分别位于定子与转子之间，均匀分布可确保信号的多方位覆盖。

作为本发明的一个具体实施方式，以下作进一步说明。

参照图1、图2、图3、图4、图5本发明提出的一种适合空间多自由度运动装置的无线电能传送装置，包括:无线能量发射控制模块9、无线能量发射线圈4、无线能量发射装置信号器7、无线能量转换模块8、无线能量接收装置信号器6、圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5、位置检测引导模块3。

如图1和图5举例的多自由度电机所示，无线能量发射控制模块9在无线能量发射线圈的外部，无线电能发射控制模块中预设有充电电量值，当无线电能发射装置信号器7检测到转子内部电池小于充电预设的第一阀值时，其向无线电能发射线圈4输送电能对电机转子内部电池进行充电。无线能量发射控制模块9原理包括如图8所示通过高频逆变器电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射线圈供电。

如图1所示，无线能量发射线圈4预放在定子的外侧的任意位置。如图2所示，圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5安装在转子内部，其可以无线电能发射线圈对接并进行电能传送，旋转电机转子和定子之间空隙部分的位置检测引导装置3，可以通过信号传输给电机转子使其带动内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈4充电的最佳位置，具体的可由如图5所示的多自由度电机无线能量发射线圈4预放在定子的外侧的任意位置，圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5安装在电机转子的内部，其由三个电感线圈串联而成，以转子轴为中心，在与转子轴垂直的平面上每隔120°放置一个线圈，共在转子内表面放置三个线圈。

如图5所示的多自由度电机内部，无线电能转换模块8连接在圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5和电池之间，用于将圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5的电能转换为电池的充电电能，无线电能转换模块8如图8所示通过降压网络整流滤波，得到负载电池需要的直流电压。

位置检测引导模块3放置在如图5具体的多自由自由度电机的定子与转子之间，电机转子接收来自位置传感器发送的用于请求进行充电的第一信号，电机转子通过第一信号确定所述无线能量发射线圈4的位置，电机转子根据位置信息确定最佳接收方向，电机转子基于确定的最佳接收方向转动使其内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈4充电的最佳位置，并开始接收充电信号。位置传感器将检测到的信号传给控制单元进行处理后控制单元会对信号进行处理实施适应外界环境的变化，然后将信号发送给信号放大模块将接收到的f频率信号放大到合适的高频信号发送出去。

如图1和图5所示举例的多自由度电机的位置检测引导模块3设置有四个分别安装在转子与定子之间，均匀分布可确保信号的多方位覆盖。

如图1和图5所示举例的多自由度电机中的，圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5和无线能量发射装置4的结构上分别安装有对应的信号器6,7，所述无线能量发射装置信号器7发射第一信号为空间传输的电磁波，所述电机转子根据所述第一信号确定所述无线能量发射线圈4的位置信息，包括：所述电机转子根据接收到的所述第一信号的方向参数确定所述无线能量发射线圈4的位置信息。

无线能量发射装置信号器7发射第一信号，所述第一信号包含所述位置信息，所述电机转子根据所述第一信号确定所述无线能量发射线圈4的位置信息，包括：所述电机转子从所述第一信号中提取所述位置信息。

在所述电机转子基于确定的最佳接收方向转动使其内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈4充电的最佳位置，并开始接收充电信号。

所述圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5检测到电量达到第二阈值时接收所述位置传感器发送的第二信号。所述圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5响应所述第二信号，停止接收充电信号。

无线能量转换模块通过降压网络整流滤波，得到负载电池需要的直流电压。无线能量发射控制模块9原理包括：通过高频逆变器电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射线圈供电。

无线电能转换模块8连接在圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收线圈)5和转子内部电池之间，其用于将圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收线圈)5接收的电能转换为电池的充电电能。随后通过降压网络整流滤波，得到负载电池需要的直流电压。

无线电能发射线圈4放在旋转电机定子外表面的任意位置；圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5安装在旋转电机密闭中空的转子内部，其可与无线能量发射线圈4形成最佳的充电位置，进行能量传输，旋转电机转子和定子之间空隙部分的位置检测引导装置3，可以通过信号传输给电机转子使其带动内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈4充电的最佳位置。

圆周分布式无线能量接收装置5放在旋转电机中空密闭转子内部，为了有效提高***的耦合系数，由于影响耦合系数的因素之一是互感值的大小，由互感值公式：

可得线圈匝数N、半径r及线圈间距d对线圈互感起着决定性作用，所以本次设计了圆周分布式无线能量接收装置，它是中心对称结构的多线圈结构，其可以用中心对称方式任意添加多个线圈，本次以三线圈无线能量接收装置为例进行介绍，三线圈无线能量接收装置其由三个电感线圈串联而成，安装在转子内表面，能够有效的增加接收线圈的传输效率。在转子接收到旋转的信号的时候可以快速的将最近的接收线圈旋转到发射线圈处。

无线电能转换模块8连接在圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收线圈)5和转子内部电池之间，其用于将圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收线圈)5接收的电能转换为电池的充电电能。随后通过降压网络整流滤波，得到负载电池需要的直流电压。

位置检测引导装置3安装在电机定子和转子之间，电机转子接收来自位置传感器发送的用于请求进行充电的第一信号；所述电机转子通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置；所述电机转子根据位置信息确定最佳接收方向；所述电机转子基于确定的最佳接收方向转动，使距离无线能量发射线圈最近的线圈旋转到充电的最佳位置。位置传感器将检测到的信号传给控制单元进行处理后控制单元会对信号进行处理实施适应外界环境的变化，然后将信号发送给信号放大模块将接收到的f频率信号放大到合适的高频信号发送出去。

无线电能传送发射线圈4圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线电能传送接收装置)5上分别安装有对应的信号器，在无线电能传送发射线圈信号器7检测到电池电量小于第一阈值时，所述电机转子接收所述位置传感器发送的用于请求进行充电的第一信号，以便所述电机转子通过所述第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置；所述电机转子根据位置信息确定最佳接收方向，并根据最佳接收方向转动使其内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈4充电的最佳位置，无线电能传送接受线圈信号器6并开始接收充电信号。在检测到所述自身电量达到第二阈值时，所述圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)接收无线电能发射装置信号器7发送的第二信号，所述第二信号用于指示所述圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5停止接收充电信号。所述第一阈值小于所述第二阈值。

位置检测引导装置3发射第一信号为空间中传输的电磁波，所述电机转子根据所述第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，包括：所述电机转子根据接收到的所述第一信号的方向参数确定所述无线能量发射线圈的位置信息。

所述第一信号包含所述位置信息，所述电机转子根据所述第一信号确定所述无线能量发射线圈4的位置信息，包括：所述电机转子从所述第一信号中提取所述位置信息。

在无线电能传送发射线圈信号器7检测到电池电量小于第一阈值时，所述电机转子接收所述位置检测引导装置3发送的用于请求进行充电的第一信号，以便所述电机转子通过所述第一信号确定所述无线能量发射线圈4的位置；所述电机转子根据位置信息确定最佳接收方向，并根据最佳接收方向转动使其内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈充电的最佳位置，并开始接收充电信号。

在所述电机转子基于确定的最佳接收方向转动使其内部的圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5旋转到无线能量发射线圈4充电的最佳位置，并开始接收充电信号之后，还包括：所述圆周分布式无线能量接收装置(三线圈无线能量接收装置)5检测到电量达到第二阈值时接收所述无线能量发射装置信号器7发送的第二信号。所述三线圈无线能量接收装置5响应所述第二信号，停止接收充电信号。

可应用于转子部分为球形中空结构的空间多自由度运动装置，并可以为运动中的空间多自由度运动装置充电，也可应用于蓄电池的充电。该无线电能传输装置可提供最大15W的传输功率。

以上未述及部分本领域技术人员均能实施。

以上所述，为本次的发明成果的实施方案，本次发明就多自由度球形电机作为案例详细做了实施计划，但本发明不仅局限于球形电机的使用，对于圆周分布式无线能量接收装置，本次就一种中心对称式的三线圈无线能量接收装置做了详细的实施计划。

上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，依然可以在不脱离本发明原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述方案进行变化、修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换、改进等。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空间无线电能传送方法，其特征在于，包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导单元；

无线能量发射单元包括：无线能量发射控制模块、无线能量发射线圈、无线能量发射模块信号器；

无线能量接收单元包括：无线能量接收模块信号器、无线能量接收模块和无线能量转换模块；无线能量接收模块包括电机控制的无线能量接收线圈；

位置检测引导单元包括：位置传感模块，处理模块和信号模块；用于发送请求进行充电的第一信号并通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，经处理模块处理后使信号放大，信号模块发送信号，使无线能量接收单元的无线能量接收模块的电机转子转动使无线能量发射线圈旋转到充电的最佳接收方向位置，接收充电信号；无线能量转换模块将无线能量接收线圈接收的电能转换为电池的充电电能；无线能量发射模块信号器和无线能量接收装置信号器实现对运动装置充电或蓄电池充电；

所述空间传送包括向非磁屏蔽材料制成的密闭运动空间，或向由金属材料或由非磁屏蔽材料制成的非密闭空间的内部传送。

2.如权利要求1所述的空间无线电能传送方法，其特征在于：所述的无线能量接收模块为圆周分布式无线能量接收模块，其无线能量接收线圈为在圆周方向成角度分布有3个以上的串联式圆形电感线圈。

3.如权利要求1所述的空间无线电能传送方法，其特征在于：当位置传感模块检测到无线能量转换模块给予运动装置充电或蓄电池充电的充电电量达到第二阈值时将检测到的信号经处理器处理后发送第二信号给无线能量接收模块，无线能量接收模块响应所述第二信号停止接收充电信号，停止接收无线能量发射线圈的能量。

4.如权利要求1、2或3所述的空间无线电能传送方法所用的装置，其特征在于无线能量发射控制模块中预设有充电电量值，当无线电能发射模块信号器检测到对运动装置充电或蓄电池充电的充电量小于充电预设的第一阀值时，即向无线能量发射线圈输送电能进行充电。

5.一种如权利要求1、2、3或4所述的空间无线电能传送方法所用的装置，其特征在于，包括：无线能量发射单元、无线能量接收单元和位置检测引导装置(3)；

无线能量发射单元包括：无线能量发射控制模块(9)、无线能量发射线圈(4)、无线能量发射装置信号器(7)；无线电能传送发射线圈(4)与无线能量发射装置信号器(7)相连；无线能量发射控制模块(9)包括，通过高频逆变器电路将直流电压转换为交流电压，***通过升压网络提高电压，为耦合发射线圈供电；无线能量发射单元将无线能量发射至无线能量接收单元；

无线能量接收单元包括：无线能量接收装置信号器(6)、无线能量接收装置(5)、无线能量转换模块(8)；无线能量接收装置(5)中包括由电机控制的无线能量接收线圈；无线能量接收装置信号器(6)与无线能量接收装置(5)接收线圈相连；无线能量接收单元接收无线能量发射单元发射的无线能量；

位置检测引导装置(3)包括位置传感器和电机，位置传感器检测发送单元无线能量发射线圈(4)发送请求给位置检测引导模块进行充电的第一信号并通过第一信号确定所述无线能量发射线圈的位置，经处理模块处理后使信号放大并发送信号，当无线能量接收模块信号器接收到位置引导模块的信号使电机转子转动使无线能量发射线圈旋转到充电的最佳接收方向位置，接收充电信号；无线能量转换模块(8)将无线能量接收线圈接收的电能转换为电池的充电电能；无线能量发射模块信号器和无线能量接收装置信号器实现对运动装置充电或蓄电池充电。

6.如权利要求5所述的空间无线电能传送方法所用的装置，其特征在于，所述的无线能量接收装置(5)为圆周分布式无线能量接收装置，接收来自无线能量发射装置的能量，其无线能量接收线圈为在圆周方向成角度分布有3个以上的串联式圆形电感线圈。

7.如权利要求1-6其中任一项所述的空间无线电能传送方法和装置的应用，其特征在于，用于多自由度运动电机的无线电能传送；无线电能发射线圈(4)放在旋转电机定子外表面的任意位置；圆周分布式无线能量接收装置安装在旋转电机密闭中空的转子内部，可与无线能量发射线圈(4)形成最佳的充电位置；旋转电机转子和定子之间空隙部分设置位置检测引导装置(3)，无线电能转换模块(8)连接在圆周分布式无线能量接收装置的多线圈无线能量接收线圈和转子内部；无线电能传送发射线圈(4)上安装有无线能量发射装置信号器(7)，圆周分布式无线能量接收装置(5)上安装有无线能量接收装置信号器(6)。

8.如权利要求7所述的一种对运动装置或蓄电池充电的无线电能传送方法所用的方法及装置的应用，其特征在于，圆周分布式无线能量接收装置放置在空间多自由度运动装置中空转子内表面，以转子轴为中心，在与转子轴垂直的平面上以固定角度通过圆周形式分布多个线圈。

9.如权利要求7所述的一种对运动装置或蓄电池充电的无线电能传送方法所用的方法及装置的应用，其特征在于，位置检测引导模块(3)设置有四个，分别位于定子与转子之间，均匀分布可确保信号的多方位覆盖。