[发明专利]无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统

说明书

本发明公开了一种无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器。磁耦合结构应用于自主式水下航行器，包括设置在充电坞上的发射端和设置在自主式水下航行器上的接收端，所述发射端包括发射线圈和设置于所述发射线圈远离所述自主式水下航行器一侧的发射磁芯。本发明可以帮助自主式水下航行器实现海底无线充电，解决了自主式水下航行器续航能力差、充电困难的问题。该磁耦合结构的发射端，在发射线圈的一侧设置发射磁芯，降低了发射磁芯对发射线圈的限制，增加了发射线圈设置的灵活；且发射端的磁芯与自主式水下航行器之间留有距离，避免海水压力改变发射磁芯的参数，从而提高该系统的对于水下无线充电的适应性。

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是一种无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统。

背景技术

海洋中蕴藏着大量的生物资源和矿产资源，但人类对于海洋的了解还少之甚少。自主式水下航行器AUV(Autonomous underwater vehicle)正是帮助人类认识海洋、探索海洋的重要工具。近些年，尽管AUV已经在海洋国防安全、海洋环境观测、海洋资源勘探等方面发挥了重要作用。但受AUV自身体积和负载能力限制，所搭载的电池容量有限，续航问题一直限制了AUV的进一步发展。对AUV进行充电的传统方法有两种：第一种是每次AUV电池电量耗尽时，打捞至母船，打开电池仓更换满电的电池或接入外部充电电路进行充电，这种方式过于繁琐，并且增加了运行和维护的成本；另一种方式是采用湿插拔的水密插头，这种方式不需要再每次打开电池仓，但是湿插拔的水密插头经过多次插拔操作后会发生老化，有短路的危险。此外，以上两种方式都需要母船作为保障，降低了AUV的隐蔽性，而且必须有人为干预，降低了AUV的工作效率，无法实现无人值守的目标。

以非导线接触的方式对AUV进行无线充电的方法不会产生电火花、不需要人为干预，是解决AUV续航问题、实现无人值守目标的理想方法。目前，已经提出一些对AUV进行无线充电的磁耦合装置，在发射端，常常将发射线圈缠绕于发射磁芯上，造成发射线圈的形状、匝数受发射磁芯的限制，造成发射线圈的设置受限；且在海底充电时，发射磁芯与AUV基本贴合，受海水压力影响，发射端的壳体被挤压，直接导致发射磁芯受压，甚至变形，造成发射磁芯的磁导率发生变化，影响系统的正常工作。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种无线充电的磁耦合结构及自主式水下航行器系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种无线充电的磁耦合结构，应用于自主式水下航行器，包括设置在充电坞上的发射端和设置在自主式水下航行器上的接收端，所述发射端包括发射线圈和设置于所述发射线圈的远离所述自主式水下航行器一侧的发射磁芯，所述发射磁芯与所述自主式水下航行器之间留有距离。

可选地，所述距离的最小尺寸为所述发射线圈的厚度。

可选地，所述发射磁芯和所述发射线圈中，至少一者的轮廓与所述自主式水下航行器的轮廓一致。

可选地，所述发射线圈包括沿所述自主式水下航行器的周向布置的第一线圈和第二线圈。

可选地，所述接收端包括接收线圈，所述接收线圈为空心线圈。

可选地，所述接收线圈沿所述自主式水下航行器的径向设置。

可选地，所述发射端和所述接收线圈均设有一个，所述接收线圈的一端与所述自主式水下航行器的内壁贴合，另一端沿所述自主式水下航行器的径向延伸。

可选地，所述接收线圈沿所述径向的尺寸小于或者等于所述自主式水下航行器的半径。

可选地，所述发射端沿所述自主式水下航行器的径向相对设置有两个；

两个所述发射端之间设置有一个所述接收线圈，所述接收线圈沿所述自主式水下航行器径向的两端均与所述自主式水下航行器的内壁贴合；

或者，