[发明专利]应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的组合嵌套式无源屏蔽线圈及其磁耦合机构

说明书

本发明提出应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的组合嵌套式无源屏蔽线圈及其磁耦合机构。所述无源屏蔽线圈包括第一线圈、第二线圈和第三线圈；所述第一线圈、第三线圈和第二线圈依次排列共同构成组合嵌套式无源屏蔽线圈，所述组合嵌套式无源屏蔽线圈嵌套在接收线圈内部。本发明所述线圈一方面可以进一步减少磁耦合机构的体积，另一方面可以进一步降低屏蔽线圈与接收线圈的距离，因此可以用更小的线圈面积实现更好的屏蔽效果，利于轻量化的实现。

技术领域

本发明属于移动设备的动态无线供电技术领域，特别是涉及应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的组合嵌套式无源屏蔽线圈及其磁耦合机构。

背景技术

工业机器人是我国的重要战略科技产业，《中国制造2025》规划明确将工业机器人列入大力推动突破发展十大重点领域之一。巡检机器人是工业机器人的一项重要应用。传统的人工巡检方式存在劳动强度大、工作效率低、缺乏准确度与及时性等不足，在高原、缺氧、寒冷等特殊环境或恶劣天气条件下还存在较大安全风险，而巡检机器人具有全自主、高效率、全天候巡检、巡检精度准、安全系数高、环境适应能力强等优点，因此巡检机器人的广泛应用成为工业巡检的迫切需求。

如图1所示，吊轨式巡检机器人悬挂于导轨下方运动，因此需要满足重量小的要求。对于采用无线电能传输技术(WPT)的吊轨式巡检机器人，可以去除电池来降低吊轨式巡检机器人的重量，但是由于传统的WPT系统的磁耦合机构电磁屏蔽装置包含铁氧体磁心，因此会额外造成系统体积和重量的增加，所以对应用于吊轨式巡检机器人的WPT系统电磁屏蔽装置进行轻量化设计就显得尤为重要。

目前WPT系统电磁屏蔽的方式主要有铁氧体磁心等磁性材料屏蔽、铝板等金属导体屏蔽、有源线圈屏蔽和无源线圈屏蔽。为了实现轻量化的设计，不宜采取前两种方式。有源线圈屏蔽可以很大程度降低系统的重量，但是需要额外的控制器来控制屏蔽电流的大小和相位，并且为了不对系统耦合性能产生不利影响，屏蔽线圈的面积往往较大，不适用于对安装尺寸有限制的场合。无源线圈屏蔽是轻量化设计的最佳选择，但是传统的无源屏蔽线圈往往采取单极型线圈结构，其屏蔽能力与感应电流的大小相关，并且会对发射线圈与接收线圈间的耦合磁场产生削弱作用。采用组合线圈结构往往能够进一步提升无源线圈的屏蔽能力，并且对发射线圈与接收线圈间的耦合磁场起到保护作用。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的组合嵌套式无源屏蔽线圈及其磁耦合机构。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的组合嵌套式无源屏蔽线圈，所述无源屏蔽线圈包括第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5；所述第一线圈3、第三线圈5和第二线圈4依次排列共同构成组合嵌套式无源屏蔽线圈，所述组合嵌套式无源屏蔽线圈嵌套在接收线圈内部。

本发明提出包含所述的组合嵌套式无源屏蔽线圈的磁耦合机构，所述磁耦合机构包括无线供电系统发射导轨1、单极型接收线圈2和组合嵌套式无源屏蔽线圈；第一线圈3和第二线圈4位于所述组合嵌套式无源屏蔽线圈的两侧，分别嵌套在所述单极型接收线圈2的两侧，第三线圈5位于所述组合嵌套式无源屏蔽线圈的中间，置于所述单极型接收线圈2空心处，所述单极型接收线圈2设置在无线供电系统发射导轨1的一侧，其高度和无线供电系统发射导轨1一致，并与无线供电系统发射导轨1之间存在一定的传输距离。

进一步地，所述单极型接收线圈2为矩形线圈。

进一步地，所述第一线圈3、第二线圈4和第三线圈5均为螺线管线圈。

本发明所述应用于吊轨式巡检机器人无线供电系统的组合嵌套式无源屏蔽线圈及其磁耦合机构，一方面可以进一步减少磁耦合机构的体积，另一方面可以进一步降低屏蔽线圈与接收线圈的距离，因此可以用更小的线圈面积实现更好的屏蔽效果，利于轻量化的实现。

附图说明

图1是吊轨式巡检机器人示意图；