[发明专利]一种应用于航天飞行器的导轨式无线供能系统

说明书

本发明涉及磁场耦合的无线电能传输(MC‑WPT)技术领域，具体公开了一种应用于航天飞行器的导轨式无线供能系统，包括导轨式耦合机构，导轨式耦合机构包括导轨式发射机构和接收机构；导轨式发射机构包括U形槽状磁芯，以及沿U形槽状磁芯的长度方向布置在U形槽状磁芯中的发射线圈；接收机构包括I形磁芯以及缠绕在I形磁芯上的接收线圈；无线传能时，接收机构位于所述U形槽状磁芯的上方。本发明设计了针对航天飞行器内壁为金属的环境下的导轨式耦合机构，U形槽状磁芯的设计可屏蔽金属对磁耦合的影响，实现了以无线的方式为用电设备提供电能，该技术接口简单、供电灵活，具有通用性，安全和可靠性高，且成本较低，易于实现，有利于工程推广应用。

技术领域

本发明涉及磁场耦合的无线电能传输(MC-WPT，Magnetic Coupling WirelessPower Transfer)技术领域，尤其涉及一种应用于航天飞行器的导轨式无线供能系统。

背景技术

随着航天工业及武器系统的发展，对于轻量化、小型化、模块化的供电设备的需求越来越急迫。对于特殊环境下的供电设备，例如航天飞行器、旋转机械等设备使用传统的导线供电会影响其灵活性，还会增加用电安全隐患，给工程实际应用带来了挑战。无线电能传输(WPT，Wireless Power Transfer)技术的出现提供了安全、环保、便捷、易维护的供电方式，得到了国内外众多学者的关注和研究，共同推动这一新型的供电方式不断发展。其中磁场耦合的无线电能传输(MC-WPT，Magnetic Coupling Wireless Power Transfer)技术是目前最受关注的技术之一，在电动汽车、家用电器、水下设备供电等领域逐步得到推广应用。

在航天飞行器中，当前主要通过供配电系统以导线的方式为电气设备或者传感器供电，该供电方式的主要缺点如下：

(1)接口复杂。由于航天飞行器中用电设备较多，各设备之间信号接口标准不一，导致电缆网接口较为复杂；

(2)灵活度低。航天飞行器中电缆长度一般固定，导致用电设备需固定安装位置，无法根据需要灵活调整；

(3)通用化水平低。航天飞行器中所有设备均通过电缆网连接实现电能的供给和信号的传输，不同型号的航天飞行器的电缆网一般不能通用，需要进行针对设计；

(4)安全性低。航天飞行器内所有用电设备均存在线缆连接的关系，一旦设备出现故障，难以实现与其它设备断开物理连接，存在一定的风险；

(5)经济成本高。航天飞行器中电缆网价格昂贵，成本较高。

发明内容

本发明提供一种应用于航天飞行器的导轨式无线供能系统，解决的技术问题在于：提供一种适用于航天飞行器的无线供电系统，其接口简单、供电灵活，具有通用性，安全和可靠性高，且成本较低，易于实现。

为解决以上技术问题，本发明提供一种应用于航天飞行器的导轨式无线供能系统，包括导轨式耦合机构，所述导轨式耦合机构包括导轨式发射机构和接收机构；

所述导轨式发射机构包括U形槽状磁芯，以及沿所述U形槽状磁芯的长度方向布置在所述U形槽状磁芯中的发射线圈；所述接收机构包括I形磁芯以及缠绕在所述I形磁芯上的接收线圈；

无线传能时，所述接收机构位于所述U形槽状磁芯的上方。

优选的，所述U形槽状磁芯的底面与航天飞行器的金属内壁间隔有空隙。

优选的，无线传能时，所述接收线圈的缠绕方向与所述U形槽状磁芯的长度方向一致。

优选的，所述发射线圈为导线，与所述U形槽状磁芯等长。