CN110445228A - 导轨式移动机器人无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导轨式移动机器人无线充电装置，其特征在于，所述充电装置包括：高频电源模块(1)，用于将电网侧的工频交流电转换成高频的高压交流电；磁耦合机构(2)，包括发射单元(21)、接收单元(22)，用于将所述高频电源模块(1)转换的所述高压交流电转化为电流；负载模块(3)，用于利用所述磁耦合机构(2)的电流为所述机器人动力电池充电。在机器人接收侧运动过程中始终能保证电能传输，实现机器人在移动过程中充电的目标。
Description
技术领域
本发明属于无线电能传输技术领域，具体涉及一种导轨式移动机器人无线充电装置。
背景技术
随着新能源与智能控制技术的高速发展，机器人、电动汽车等新能源产品进入人们的生活中，但是，如何为他们保证充足的续航动力成为人们需要解决的问题。传统的接触式传导充电技术布线繁杂，空间占用大，使用中频繁插拔易磨损，且可能产生接触火花引发安全问题。近年来，专家学者提出的无线电能传输技术(wireless power transfer，WPT)为解决有线充电技术存在的问题提供了新的思路。
目前无线电能传输常用的磁耦合机构普遍都是平板型的线圈和磁芯，对于静止状态下的机器人充电较为方便实用，但随着机器人功用种类的增多，机器人大部分时间处于运动状态，静止式的充电方式不仅影响机器人的工作效率，而且充电时线圈的位置偏移还会大大影响充电效率，造成不便。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种导轨式移动机器人无线充电装置。为达到上述目的，本发明实施例提出的一种导轨式移动机器人无线充电装置，所述充电装置包括：高频电源模块，用于将电网侧的工频交流电转换成高频的高压交流电。
磁耦合机构，包括发射单元、接收单元，用于将所述高频电源模块转换的所述高压交流电转化为电流。
负载模块，用于利用所述磁耦合机构的电流为所述机器人动力电池充电。
所述高频电源模块与所述发射单元电连接，所述接收单元与所述负载模块电连接。
根据本申请的一个实施例，所述发射单元包括：发射侧磁芯、发射侧线圈和发射侧LC谐振回路。
根据本申请的一个实施例，所述接收单元包括：接收测磁芯，接收测线圈、接收测LC谐振回路。
根据本申请的一个实施例，所述发射侧LC谐振回路(213)采用电感电容串联形式的补偿网路电路。根据本申请的一个实施例，所述发射侧磁芯采用“工”字形导轨式磁芯，所述“工”字形导轨式磁芯构成一个磁极。
根据本申请的一个实施例，所述发射侧线圈单端导线一端沿所述磁芯沿顺时针方向(或者逆时针方向)绕制，相邻的所述磁芯采用相反方向绕制，所述单端导线将所述磁芯全部绕制完成后，所述单端导线另一端与所述单端导线一端重合绕制。
根据本申请的一个实施例，所述接收测线圈采用两组绕线方向相反的线圈串接的绕制方式。根据本申请的一个实施例，所述发射侧LC谐振回路采用电感电容串联形式的补偿网路电路。
根据本申请的一个实施例，所述接收测LC谐振回路(223)采用电感电容串联形式的补偿网路电路。
通过本申请提供的导轨式移动机器人无线充电装置的技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：高频电源模块和磁耦合模块发射单元相连接可埋于地下，节省空间；磁耦合模块接收单元可与负载模块中整流电路及动力电池相连接，方便充电。使机器人在运动过程中可以完成充电，节省时间，提高效率。
本发明的附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本申请实施例公开的导轨式移动机器人无线充电装置方框图；
图2为本申请实施例公开的磁耦合机构的正视结构图；
图3为本申请实施例公开的磁耦合机构的接收侧线圈的俯视图。
附图标记：1-高频电源模块、2-磁耦合机构、21-发射单元、22-接收单元、3-负载模块、211-发射侧磁、212-发射侧线圈、213-发射侧LC谐振回路、221-接收测磁芯、222-接收测线圈、223-接收测LC谐振回路。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合流程示意图对本发明的实施流程进行详细说明。
本发明设计的是一种导轨式移动机器人无线充电装置，其拓扑机构如图1所示，包括高频电源模块，用于将电网侧的工频交流电转换成高频的高压交流电；
磁耦合机构，包括发射单元、接收单元，用于将所述高频电源模块转换的所述高压交流电转化为电流；
负载模块，用于利用所述磁耦合机构的电流为所述机器人动力电池充电；
所述高频电源模块与所述发射单元电连接，所述接收单元与所述负载模块电连接。
如图2所示，所述磁耦合机构包括发射单元包括：发射侧磁芯、发射侧线圈和发射侧LC谐振回路。发射单元包括：发射侧磁芯、发射侧线圈和发射侧LC谐振回路。所述接收单元包括：接收测磁芯，接收测线圈、接收测LC谐振回路。
所述发射侧磁芯采用“工”字型导轨式的磁芯排布构成一个磁极。
所述发射侧线圈为单磁极多匝绕制即起始端进线为单端导线，沿磁耦合发射机构，分别对每一个磁极进行多匝绕制，而相邻两磁极进线缠绕方向相反(即顺时针-逆时针-瞬时针)，到达导轨终端而后单端导线返回起始端，完成双磁极发射结构绕制。
所述发射侧LC谐振回路作为补偿网络采用电感电容串联的形式。
所述接收侧磁芯采用平板形置于所述接收侧线圈上以增强传输效果。
如图3所示为所述接收侧线圈的俯视图，所述接收侧线圈采用“DQ”绕线结构，即两组绕线方向相反的线圈串接，当磁场通过线圈内部从而形成环路电流，由于绕向相反，所形成的磁场集中于线圈中心位置，从而降低漏磁，提高***传输功率及效率。
所述接收侧LC谐振回路作为补偿网络同样采用电感电容串联的形式。
所述磁耦合机构的发射侧可按图2模型进行延伸，两个一组，在机器人接收侧运动过程中始终能保证电能传输，实现机器人在移动过程中充电的目标。
本发明设计的是一种导轨式移动机器人无线充电装置，从电源引入工频交流电后，经软启动、整流滤波、高频逆变之后转化为高频高压交流电传输到所述磁耦合结构发射侧，所述磁耦合结构发射侧将高频高压交流电转化为可变磁场，耦合传输到所述磁耦合结构接收侧，经整流滤波后给机器人内部放置的动力电池充电。
以上对依据本发明的优选实施例的导轨式移动机器人无线电能传输***进行了详尽描述,上述公开的实施例及说明书附图内容是为了更好的理解本发明,但关于该专利的电路和效益不应该被认为仅仅局限于上述所述的,上本发明保护并不限于限定本专利公开的范围,本领域普通技术人员对本发明实施例的替换、修改均在本发明的保护范围之内。已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (8)
1.导轨式移动机器人无线充电装置，其特征在于，所述充电装置包括：
高频电源模块(1)，用于将电网侧的工频交流电转换成高频的高压交流电；
磁耦合机构(2)，包括发射单元(21)、接收单元(22)，用于将所述高频电源模块(1)转换的所述高压交流电转化为电流；
负载模块(3)，用于利用所述磁耦合机构(2)的电流为所述机器人动力电池充电；
所述高频电源模块(1)与所述发射单元(21)电连接，所述接收单元(22)与所述负载模块(3)电连接。
2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述发射单元(21)包括：发射侧磁芯(211)、发射侧线圈(212)和发射侧LC谐振回路(213)。
3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，所述接收单元(22)包括：接收测磁芯(221)，接收测线圈(222)、接收测LC谐振回路(223)。
4.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述发射侧LC谐振回路(213)采用电感电容串联形式的补偿网路电路。
5.根据权利要求1或2所述的充电装置，其特征在于，所述发射侧磁芯(211)采用“工”字形导轨式磁芯，所述“工”字形导轨式磁芯构成一个磁极。
6.根据权利要求5所述的充电装置，所述发射侧线圈(212)单端导线一端沿所述磁芯沿顺时针方向(或者逆时针方向)绕制，相邻的所述磁芯采用相反方向绕制，所述单端导线将所述磁芯全部绕制完成后，所述单端导线另一端与所述单端导线一端重合绕制。
7.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述接收测线圈(222)采用两组绕线方向相反的线圈串接的绕制方式。
8.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述接收测LC谐振回路(223)采用电感电容串联形式的补偿网路电路。
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| CN201910615302.2A CN110445228A (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 导轨式移动机器人无线充电装置 |
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| CN106952710A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-07-14 | 福州大学 | 一种用于多负载的无线充电磁耦合结构及其电路 |
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