【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及供電或配電的電路裝置或系統。
技術介紹
1、自主水下航行器是在水下自主航行、自動推進和導引并自動執行預定任務的一種水下運載體，其在海洋環境觀測和水下搜救等方面扮演著重要角色。水下航行器大多采用電池供電，由于其體積和重量限制，無法攜帶大量電池，同時由于電池儲能有限，因此需要對其進行電能補給。
2、傳統的電能補給方式是有線電能補給，依靠水下濕插拔技術，在船舶、海底基站等供電平臺通過電纜向水下航行器供電，該技術成本高、難度大、插頭壽命短，易產生接觸火花、可靠性和安全性不高。
3、為了克服傳統有線電能補給方式插頭壽命短、易產生接觸火花、可靠性和安全性不高的技術問題，本領域技術人員基于已有的無線充電技術提出了水下無線充電的電能補給方案，具有自主性高和安全性好的優點。
4、隨著水下無線充電技術的發展，其傳輸功率逐漸提高，但水下航行器與水下充電基站自主對接的誤差以及海流沖擊引起的水下無線充電裝置初級側和次級側線圈相對位置的改變，會引發線圈互感的改變，進而帶來兩個方面的問題：一是會引起次級側輸出電壓的改變，當次級側的電壓幅值變化較大時可能會超過后級dc-dc或電池的電壓閾值范圍，造成不可逆的損壞；二是會導致無線充電效率的降低。為解決這些問題，現有的方法多從線圈結構的角度出發，運用多線圈來應對線圈互感狀態改變的問題，但卻增加了無線充電裝置的復雜度，并且這種方法僅具有特定的抗軸向或徑向偏移能力，局限性較大，無法應對較大范圍的線圈互感狀態改變。
5、此外，目前針對回轉體航行器，為了達到防橫
技術實現思路
1、為了克服水下航行器與水下充電基站自主對接的誤差以及海流沖擊引起的水下無線充電裝置初級側和次級側線圈相對位置的改變，所引發的線圈互感改變帶來的不利影響，以及克服現有運用多線圈來應對線圈互感狀態改變時局限性較大且增加了裝置復雜度的弊端，同時克服環形線圈導致的安裝不變、加工可操作性較低的弊端，本專利技術提出了一種針對回轉體航行器(如自主水下航行器、遙控水下航行器等)的防橫滾的水下無線電能發射裝置、充電裝置和充電塢。
2、本專利技術的技術方案是：
3、一種防橫滾的水下無線電能發射裝置，包括初級側電路；初級側電路包括高頻逆變器、初級側線圈和初級側電能補償電路；其特殊之處在于：還包括導引裝置和控制模塊；
4、初級側線圈為120°弧形瓦片結構，設置在導引裝置上，通過導引裝置調節初級側線圈的軸向位置和/或周向位置，使之與水下無線電能接收裝置中的120°弧形瓦片結構的次級側線圈對齊；
5、控制模塊用于計算初級側線圈與所述次級側線圈之間的互感，并基于所述互感采用擾動觀測算法控制所述導引裝置工作；
6、所述擾動觀測算法是通過將第n次調節初級側線圈后的互感與第n-1次調節初級側線圈后的互感比較，若第n次調節后的互感小于第n-1次調節后的互感，則表明調節方向有誤；若第n次調節后的互感大于第n-1次調節后的互感，且與仿真得到的最佳互感的差大于等于設定閾值，表明調節方向正確但調節步長不夠；n≥1。
7、進一步地，導引裝置包括周向角度調節單元和軸向位移調節單元；
8、周向角度調節單元包括第一電機、齒輪傳動機構、環形導軌和導引架；齒輪傳動機構包括外嚙合的主動齒輪和從動齒輪，以及位于從動齒輪內側用于對其進行支撐的支撐輪；從動齒輪與環形導軌沿同軸間隔設置；導引架設置在軸向位移調節單元的下方，并位于環形導軌和從動齒輪的上方；導引架具有軸向間隔設置的第一安裝臂和第二安裝臂；第一安裝臂上設有用于安裝主動齒輪的第一齒輪軸和用于安裝支撐輪的支撐軸，第二安裝臂上設有用于與環形導軌配合以實現輔助運動、導向以及在豎直方向上約束環形導軌防止其脫落的導輪；初級側線圈安裝在從動齒輪與環形導軌的內側壁上，一端與從動齒輪固定連接，另一端與環形導軌固定連接；
9、軸向位移調節單元包括固定架、第二電機、絲杠、第一滑塊、導桿、第二滑塊和安裝板；第二電機的輸出軸與絲杠連接；固定架用于支撐和安裝第二電機和安裝板，固定架為環狀中空平板，其中空部分用于為軸向位移調節單元的運動部件讓位；第一滑塊上加工有螺紋孔，絲杠通過該螺紋孔與第一滑塊配合，構成螺旋傳動機構；第二滑塊上加工有導向孔，與絲杠平行設置的導桿穿過該導向孔中，與第二滑塊構成直線導向機構；所述直線導向機構有兩組，平行設置在所述絲杠的兩側；安裝板有兩塊，分別設置在導桿的兩端與之固定連接，絲杠的兩端分別穿過兩個安裝板，且相對于安裝板能靈活轉動。
10、進一步地，齒輪傳動機構還包括兩個輔助齒輪，這兩個輔助齒輪均與從動齒輪外嚙合，位于主動齒輪的兩側但不與主動齒輪接觸；導引架的第一安裝臂上海設有用于安裝所述兩個輔助齒輪的兩個第二齒輪軸，所述第一齒輪軸和支撐軸均位于所述兩個第二齒輪軸之間。
11、進一步地，環形導軌的外緣上具有沿其軸向的外伸結構，導輪的兩端具有用于約束環形導軌以防止其掉落的限位結構，該限位結構與導輪的主體在徑向上存在用于容納環形導軌的外緣的安裝空間，環形導軌的外緣位于該安裝空間內，二者的配合尺寸能保證環形導軌能夠裝入且不會從中脫落，同時還能將導引架沿軸向的運動通過導輪傳遞給環形導軌。
12、進一步地，控制模塊用于計算初級側線圈與所述次級側線圈之間的互感，并基于所述互感采用擾動觀測算法在充電前控制所述導引裝置工作以實現對接，并在充電期間控制所述導引裝置工作以實現抗擾動。
13、本專利技術還提供了一種防橫滾的水下無線充電裝置，其特殊之處在于：包括水下無線電能接收裝置和上述的水下無線電能發射裝置；所述水下無線電能接收裝置中的次級側線圈采用120°弧形瓦片結構。
14、本專利技術還提供了一種水下充電塢，包括水下充電基站；其特殊之處在于：還包括上述的防橫滾的水下無線充電裝置；所述水下無線充電裝置包括水下無線電能發射裝置和水下無線電能接收裝置，水下無線電能發射裝置搭載在水下充電基站上，水下無線電能接收裝置搭載在水下航行器上。
15、本專利技術的優點：
16、1、本專利技術的無線充電裝置包括初級側線圈、次級側線圈和導引裝置；為了減小初級側線圈與次級側線圈的軸向對接誤差，導引裝置能夠調節初級側線圈的軸向位置；為了方便安裝，提高加工可操作性，初級側線圈和次級側線圈均采用120°瓦片結構，但此時二者易在周向產生錯位(即發生橫滾)，因此，本專利技術設計的導引裝置還能夠調節初級側線圈的周向角度，在周向上防止初級側線圈與次級側線圈產生橫滾。因此，本專利技術能夠應對不同狀態下初級側和次級側線圈之間互感的改變。
17、2、本專利技術的無線充電裝置不需要額外設置傳感器來確定線圈對接狀態，只需通過初、次級線圈電路參數來確定互感系數，便可精準確定線圈對接狀態，裝置更為簡單，可靠性更高。
18、3、本專利技術的無線本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種防橫滾的水下無線電能發射裝置，包括初級側電路；初級側電路包括高頻逆變器、初級側線圈和初級側電能補償電路；其特征在于：還包括導引裝置和控制模塊；
2.根據權利要求1所述的防橫滾的水下無線電能發射裝置，其特征在于：導引裝置包括周向角度調節單元和軸向位移調節單元；
3.根據權利要求2所述的防橫滾的水下無線電能發射裝置，其特征在于：齒輪傳動機構還包括兩個輔助齒輪，這兩個輔助齒輪均與從動齒輪外嚙合，位于主動齒輪的兩側但不與主動齒輪接觸；導引架的第一安裝臂上海設有用于安裝所述兩個輔助齒輪的兩個第二齒輪軸，所述第一齒輪軸和支撐軸均位于所述兩個第二齒輪軸之間。
4.根據權利要求3所述的防橫滾的水下無線電能發射裝置，其特征在于：環形導軌的外緣上具有沿其軸向的外伸結構，導輪的兩端具有用于約束環形導軌以防止其掉落的限位結構，該限位結構與導輪的主體在徑向上存在用于容納環形導軌的外緣的安裝空間，環形導軌的外緣位于該安裝空間內，二者的配合尺寸能保證環形導軌能夠裝入且不會從中脫落，同時還能將導引架沿軸向的運動通過導輪傳遞給環形導軌。
5.根據權利要求1-
6.一種防橫滾的水下無線充電裝置，其特征在于：包括水下無線電能接收裝置和權利要求1-5任一所述的水下無線電能發射裝置；所述水下無線電能接收裝置中的次級側線圈采用120°弧形瓦片結構。
7.一種水下充電塢，包括水下充電基站；其特征在于：還包括權利要求6所述的防橫滾的水下無線充電裝置；所述水下無線充電裝置包括水下無線電能發射裝置和水下無線電能接收裝置，水下無線電能發射裝置搭載在水下充電基站上，水下無線電能接收裝置搭載在水下航行器上。
...【技術特征摘要】
1.一種防橫滾的水下無線電能發射裝置，包括初級側電路；初級側電路包括高頻逆變器、初級側線圈和初級側電能補償電路；其特征在于：還包括導引裝置和控制模塊；
2.根據權利要求1所述的防橫滾的水下無線電能發射裝置，其特征在于：導引裝置包括周向角度調節單元和軸向位移調節單元；
3.根據權利要求2所述的防橫滾的水下無線電能發射裝置，其特征在于：齒輪傳動機構還包括兩個輔助齒輪，這兩個輔助齒輪均與從動齒輪外嚙合，位于主動齒輪的兩側但不與主動齒輪接觸；導引架的第一安裝臂上海設有用于安裝所述兩個輔助齒輪的兩個第二齒輪軸，所述第一齒輪軸和支撐軸均位于所述兩個第二齒輪軸之間。
4.根據權利要求3所述的防橫滾的水下無線電能發射裝置，其特征在于：環形導軌的外緣上具有沿其軸向的外伸結構，導輪的兩端具有用于約束環形導軌以防止其掉落的限位結構，該限位結構與導輪的主體在徑向上存在用于容納環形導軌的外緣的安裝空間，環形導軌的外緣...
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