CN114425956B - 一种用于无人机充电的磁耦合充电设备以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于无人机充电的磁耦合充电设备以及系统，该设备的发射线圈由其铁氧体板的中心处向其边缘处盘绕设置在铁氧体的一侧板面上，发射线圈的输电端与产生高频激励电流的输电装置连接，以使发射组件能够形成预设的交变磁场，接收组件的接收线圈缠绕在软磁体芯的外侧，接收组件安装在无人机起落架的横杆的任一位置上，并与无人机充电的充电控制装置连接，以为无人机机载电池充电。可见，接收组件直接设置于无人机已有的起落架的横架上，并未改变无人机的外形结构，能够避免对无人机外形的额外改装。同时，无人机降落在发射组件上方时即使相对出现横向、纵向和旋转偏移，也不会影响其为无人机充电，能够满足抗偏移性能的技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种用于无人机充电的磁耦合充电设备以及系统。
背景技术
目前，由于无人机具有成本低、灵活性高等优势，已在农林植保、侦查监视和运输配送等领域扮演了重要角色。但续航能力不足和巡航范围受限已成为限制无人机发展的一个重要因素。而至今执行任务范围有限的问题一直未获得有效改善，续航问题已发展成为限制无人机进一步广泛应用的重要问题。
无线充电技术具有安全、灵活、易于实现充电过程无人值守等优势，成为当前解决无人机续航问题的一个有效手段。但由于无人机的外形结构特殊、载荷能力弱且降落后出现的相对偏移(包含横向偏移、纵向偏移和旋转偏移)程度大，这使得无人机无线充电设备在对于其抗偏移性能提出极高要求。
发明内容
本发明提供一种用于无人机充电的磁耦合充电设备以及系统，以在无需改变无人机外形的基础下，满足抗偏移性能的技术要求。
一方面，本申请实施例提供了一种用于无人机充电的磁耦合充电设备，该设备包括：
发射组件，包括铁氧体板和发射线圈，所述发射线圈由所述铁氧体板的中心处向其边缘处盘绕设置在所述铁氧体板的一侧板面上，且位于所述铁氧体板的外边缘之内，所述发射线圈的输电端用于与产生设定频率激励电流的输电装置连接，所述铁氧体板的另一侧板面用于安装在外部的承载体上；
接收组件，包括软磁体芯和接收线圈，所述接收线圈缠绕在所述软磁体芯的外侧，安装在所述无人机起落架的横杆上，用于与所述无人机充电的充电控制装置连接，以为所述无人机充电。
本申请的一个实施例中，所述发射线圈包括第一发射线圈组和第二发射线圈组，且所述第一发射线圈组和所述第二发射线圈组包括数量相同的发射线圈；所述第一发射线圈组的输电端和所述第二发射线圈组的输电端均与所述输电装置电连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置向所述第一发射线圈组和所述第二发射线圈组提供设定频率激励电流，使得所述第一发射圈组和所述第二发射圈组形成相位差为180度和幅值可控的交流电流。
本申请的一个实施例中，所述第一发射线圈组的每一发射线圈和所述第二发射线圈组的每一发射线圈以相互间隔、且方向相同的方式盘绕设置在所述铁氧体板的板面上，且各所述第一发射线圈组的各发射线圈依次连接，各所述第二发射线圈组的各发射线圈依次连接，所述第一发射线圈组的接电端和所述第二发射线圈组的接电端均与所述输电装置连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置分别向所述第一发射线圈组和所述第二发射线圈组输入相位差为180度和幅值可控的交流电流。
本申请的一个实施例中，所述第一线圈组的每一发射线圈和所述第二发射线圈组的每一发射线圈以相互间隔、且方向相反的方式盘绕设置在所述铁氧体板的板面上，且各所述第一发射线圈组的各发射线圈和与各自相邻的所述第二发射线圈组的各发射线圈依次连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置分别向所述第一发射线圈组和所述第二发射线圈组输入相同的交流电流。
本申请的一个实施例中，所述接收组件包括第一软磁矩形体，所述第一软磁矩形体的长度方向与起落架底部的横杆的轴线平行；或/和
所述接收组件还包括第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈分别沿着所述第一软磁矩形体的长度方向缠绕在所述第一软磁矩形体上，且所述第一接收线圈的横截面和所述第二接收线圈的横截面相互垂直，以使得所述发射组件形成磁通的垂直磁通分量贯穿所述第一接收线圈的横截面，水平磁通分量贯穿所述第二接收线圈的横截面，所述第一接收线圈的横截面与与铁氧体板的板面夹角小于或等于预设角度，第二接收线圈的横截面与与铁氧体板的板面夹角大于第一预设角度。
本申请的一个实施例中，所述发射线圈包括第三发射线圈组和第四发射线圈组，且所述第三发射线圈组和所述第四发射线圈组包括数量相同的发射线圈；所述第三发射线圈组的输电端和所述第四发射线圈组的输电端均与所述输电装置电连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置向所述第三发射线圈组和所述第四发射线圈组供电，使得所述第三发射圈组和所述第四发射圈组形成相位差为90度和幅值可控的交流电流。
本申请的一个实施例中，所述第三线圈组的每一发射线圈和所述第四发射线圈组的每一发射线圈以相互间隔、且方向相同的方式盘绕设置在所述铁氧体板的板面上，且各所述第三发射线圈组的各发射线圈依次连接，各所述第四发射线圈组的各发射线圈依次连接，所述第三发射线圈组的接电端和所述第四发射线圈组的接电端均与所述输电装置连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置分别向所述第一发射线圈组和所述第二发射线圈组输入相位差为90度和幅值可控的交流电流。
本申请的一个实施例中，所述接收组件包括第二软磁矩形体，所述第二软磁矩形体的长度方向与起落架底部的横杆的轴线平行，或/和
所述接收组件还包括第三接收线圈，所述第三接收线圈沿着所述第二软磁矩形体的长度方向缠绕在所述第二软磁矩形体上，以使所述发射组形成的由中心向四周扩散的磁通的水平磁通分量贯穿所述第三接收线圈的横截面，所述第三接收线圈的横截面与与铁氧体板的板面夹角大于第二预设角度。
本申请的一个实施例中，所述发射组件包括位置控制器，所述位置控制器向无人机发送本发射组件对应的身份标识和当前位置，以使所述无人机依据接收到的身份标识确定与本无人机绑定的接收组件匹配的目标发射组件，并依据所述目标发射组件对应的当前位置，向所述目标发射组件所在位置处降落，以在所述目标发射组件上充电；或/和
所述磁耦合充电设备还包括供电控制器，所述供电控制器在确定所述无人机的充电控制装置已接通所述发射组件的情况下，确定所述发射组件对应的身份标识，根据所述身份标识控制所述充电控制装置向所述发射组件输入与该身份标识对应的相位和幅值的交流电流；
或/和
所述磁耦合充电设备还包括盖板，所述盖板覆盖在所述发射线圈上。
另一方面，本申请实施例提供了一种用于无人机充电的磁耦合充电系统，该磁耦合充电系统包括上述实施例中任一项的磁耦合充电设备、充电控制装置和用于承载所述磁耦合充电设备的承载体。
本申请实施例提供了一种用于无人机充电的磁耦合充电设备以及系统，该设备的发射线圈由其铁氧体板的中心处向其边缘处盘绕设置在铁氧体的一侧板面上，且位于铁氧体板的外边缘之内，发射线圈的输电端与为发射线圈输入交流电流的输电装置连接，以使发射组件能够发射出预设的交变磁场，接收组件的接收线圈缠绕在其软磁体芯的外侧，接收组件安装在无人机起落架的横杆的任一位置上，并与无人机充电的充电控制装置连接，以为充电控制装置充电。可见，本实施例的接收组件直接设置于无人机已有的起落架的横架上，并未改变无人机的外形结构，能够避免对无人机外形的额外改装。同时，无人机降落在发射组件上方时即使相对出现偏移，也不会影响其为无人机充电，能够满足抗偏移性能的技术要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于无人机充电的磁耦合充电设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的发射组件的第一种结构示意图；
图3是本发明实施例提供的发射组件的第二种结构示意图；
图4是本发明实施例提供的接收组件的第一种结构示意图；
图5是本发明实施例提供的另一种用于无人机充电的磁耦合充电设备的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的接收组件的第二种结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。
请参见图1，图1为本申请实施例提供的一种用于无人机充电的磁耦合充电设备的结构示意图，该设备包括：发射组件1和接收组件2。
其中，发射组件1包括铁氧体板11和发射线圈12，所述发射线圈12由所述铁氧体板11的中心处向其边缘处盘绕设置在所述铁氧体板的一侧板面上，且位于所述铁氧体板11的外边缘之内，所述发射线圈12的输电端用于与产生设定频率激励电流的输电装置连接，所述铁氧体板的另一侧板面用于安装在外部的承载体上。接收组件2包括软磁体芯和接收线圈，所述接收线圈缠绕在所述软磁体芯的外侧，安装在所述无人机起落架的横杆上，用于与所述无人机充电的充电控制装置连接，以为所述无人机充电。
本实施例中，发射组件1的铁氧体板11可以采取圆形铁氧体板，也可以采用多边形铁氧体板，本实施例对此并不限定，作为一个具体实施例，当铁氧体板11采用圆形铁氧体板时，发射线圈12的圆心位于圆形铁氧体板的圆心上，并盘绕在圆形铁氧体板的板面上，其发射线圈12的直径小于圆形铁氧体板的直径。铁氧体板11能够阻隔发射线圈12产生的磁通向铁氧体板11另一侧板面所在的空间发射。
本实施例中的设定频率激励电流可以为本领域知晓的高频率激励电流。
在一个实施例中，如图2～3所示，发射线圈12包括第一发射线圈组121和第二发射线圈组122，且所述第一发射线圈组121和所述第二发射线圈组122包括数量相同的发射线圈；所述第一发射线圈组121的输电端和所述第二发射线圈组122的输电端均与所述输电装置电连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置向所述第一发射线圈组121和所述第二发射线圈组122提供设定频率激励电流，使得所述第一发射线圈组121和所述第二发射线圈组122形成相位差为180度和幅值可控的交流电流。
在本实施例中，如图2所示，第一发射线圈组121和第二发射线圈组122可以相同也可以不同，第一发射线圈组121至少包括一个发射线圈，第二发射线圈组122包括与第一发射线圈组121相同数量的发射线圈，第一发射线圈组121和第二发射线圈组122加起来的发射线圈数量为偶数。第一发射线圈组121的输电端和第二发射线圈组122的输电端分别与输电装置电连接，在输电装置输入高频电流激励下产生磁场，磁场由铁氧体板11中心向四周扩散或由铁氧体板11四周向中心扩散，扩散磁场的水平磁通分量贯穿接收组件，并产生感应电流在经整流后输入无人机的充电控制装置。
需要说明的是输电装置输入电流的激励方式不一样，发射组件1产生的磁场形式也就不一样，作为一个具体实施例，如图2所示，所述第一发射线圈组121的每一发射线圈和所述第二发射线圈组122的每一发射线圈以相互间隔、且方向相同的方式盘绕设置在所述铁氧体板11的板面上，且各所述第一发射线圈组121的各发射线圈依次连接，各所述第二发射线圈组122的各发射线圈依次连接，所述第一发射线圈组121的接电端和所述第二发射线圈组122的接电端均与所述输电装置连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置分别向所述第一发射线圈组121和所述第二发射线圈组122输入相位差为180度和幅值可控的交流电流。在本实施例中，第一发射线圈组121的发射线圈与第二发射线圈组122的发射线圈以相同方向盘绕在铁氧体板11的板面上，在第一发射线圈的各发射线圈以顺时针盘绕在铁氧体板11的板面上时，第二发射线圈组122的各发射线圈也以顺时针盘绕在铁氧体板11的板面上。在第一发射线圈组121的各发射线圈以逆时针盘绕在铁氧体板11的板面上时，第二发射线圈组122的各发射线圈也以逆时针盘绕在铁氧体板11上。第一发射线圈组121的各发射线圈由位于铁氧体板11中心处的发射线圈向位于铁氧体板11外边缘处的发射线圈依次连接，相应的，第二发射线圈组122的各发射线圈由位于铁氧体板11中心处的发射线圈向位于铁氧体板11外边缘处的发射线圈依次连接。可见，本申请实施例提供的技术方案在输电装置向两组发射线圈提供电流时，由相位相差180度、可控幅值的高频电流激励，发射组件1上方形成一个脉动磁场。
在另一个实施例中，如图3所示，第一发射线圈组121的每一发射线圈和第二发射线圈组122的每一发射线圈以相互间隔、且方向相反的方式盘绕设置在所述铁氧体板11的板面上，且各所述第一发射线圈组121的各发射线圈依次连接，各所述第二发射线圈组122的各发射线圈依次连接，所述第一发射线圈组121的接电端和所述第二发射线圈组122的接电端均与所述输电装置连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置分别向所述第一发射线圈组121和所述第二发射线圈组122输入相位差为180度和幅值相同的交流电流。在本实施例中，第一发射线圈组121的发射线圈与第二发射线圈组122的发射线圈以相反方向盘绕在铁氧体板11的板面上，在第一发射线圈组121的各发射线圈以顺时针盘绕在铁氧体板11的板面上时，第二发射线圈组122的各发射线圈以逆时针盘绕在铁氧体板11的板面上。在第一发射线圈组121的各发射线圈以逆时针盘绕在铁氧体板11的板面上时，第二发射线圈组122的各发射线圈就以顺时针盘绕在铁氧体板11的板面上。第一发射线圈组121的各发射线圈与各自相邻的第二发射线圈组122的各发射线圈由位于铁氧体板11中心处的发射线圈向位于铁氧体板11外边缘处的发射线圈依次连接。可见，本申请实施例提供的技术方案输电装置向第一发射线圈组121和第二发射线圈组122中各发射线圈输入同一个电流，由于第一发射线圈组121和第二发射线圈组122以方向相反盘绕在铁氧体板11的板面上，使得在输电装置向两组发射线圈电流时，也能够形成相位相差180度、同幅值的高频电流，进而发射组件1能够在由相位相差180度、同幅值的高频电流激励，形成一个脉动磁场。以使得发射组件1中各发射线圈的设置可以确保无人机在横向、纵向和旋转错位下，接收组件1的水平磁通和垂直磁通的叠加总拾取能量基本一致，具有更强的抗偏移性能。
基于上述实施例提供的发射组件1，作为一个实施例，如图4所示，接收组件2包括第一软磁矩形体21、第一接收线圈22和第二接收线圈23。所述第一接收线圈22和所述第二接收线圈23分别沿着所述第一软磁矩形体21的长度方向缠绕在所述第一软磁矩形体21上，且所述第一接收线圈22的横截面和所述第二接收线圈23的横截面相互垂直，以使得所述发射组件1形成磁通的垂直磁通分量贯穿所述第一接收线圈22的横截面，水平磁通分量贯穿所述第二接收线圈23的横截面，所述第一接收线圈22的横截面与与铁氧体板的板面夹角小于或等于预设角度，第二接收线圈23的横截面与与铁氧体板的板面夹角大于第一预设角度。
在本实施例中，发射组件1产生脉动磁场，同一位置磁场在不同时刻会发生幅值和极性的变化。第一接收线圈22的横截面可以用来负责收纳垂直磁通分量，第二接收线圈23的横截面可以用来负责收纳水平磁通分量，这样使得两个接收线圈有效吸纳了发射组件1产生的磁通，进而接收组件2的接收线圈拾取能量经过整流后叠加输送到无人机的充电控制装置中。为了更好得吸纳磁通，上述第一预设角度可以为45度。可见，本实施例提供的技术方案涉及的接收组件2体积小、重量轻，极易安装于无人机的起落架底部的横杆上，无需改变无人机原有的外形结构。在一些实施例中，各接收组件2分别安装在无人机起落架底部横杆上，且第一软磁矩形体21的长度方向与起落架底部的横杆的轴线平行。各接收组件2可以放置于横杆内侧、外侧、上方任意位置。本实施例提供的技术方案能够使得接收线圈更容易同时收纳水平和垂直磁通分量，且保持总拾取能量基本一致。
在一些实施例中，发射线圈12包括第三发射线圈组123和第四发射线圈组124，且所述第三发射线圈组123和所述第四发射线圈组124包括数量相同的发射线圈；所述第三发射线圈组123的输电端和所述第四发射线圈组124的输电端均与所述输电装置电连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置向所述第三发射线圈组123和所述第四发射线圈组124供电，使得所述第三发射圈组和所述第四发射圈组形成相位差为90度和幅值可控的交流电流。在本实施例中，第三发射线圈组123和第四发射线圈组124可以相同的结构，也可以不同的结构，第三发射线圈组123至少包括一个发射线圈，第四发射线圈组124包括与第三发射线圈组123相同数量的发射线圈，第三发射线圈组123和第四射线圈组124加起来的发射线圈数量为偶数。第三发射线圈组123的输电端和第四发射线圈组124的输电端分别与输电装置电连接，在输电装置输入高频电流激励下产生动态扩散磁场，磁场中水平磁通分量贯穿接收组件2，并产生电流在经整流后输入无人机的充电控制装置。可见，本实施例提供的技术方案涉及的发射组件1中各发射线圈的设置可以确保无人机在横向、纵向和旋转错位下，接收组件2的拾取能量基本一致，具有更强的抗偏移性能。
作为一个实施例，如图5所示，所述第三发射线圈组123的每一发射线圈和所述第四发射线圈组124的每一发射线圈以相互间隔、且方向相同的方式盘绕设置在所述铁氧体板11的板面上，且各所述第三发射线圈组123的各发射线圈依次连接，各所述第四发射线圈组124的各发射线圈依次连接，所述第三发射线圈组123的接电端和所述第四发射线圈组124的接电端均与所述输电装置连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置分别向所述第三发射线圈组123和所述第四发射线圈组124输入相位差为90度和幅值可控的交流电流。在本实施例中，第三发射线圈组123的发射线圈与第四发射线圈组124的发射线圈以相同方向盘绕在铁氧体板11的板面上，在第三发射线圈的各发射线圈以顺时针盘绕在铁氧体板11的板面上时，第四发射线圈组124的各发射线圈也以顺时针盘绕在铁氧体板11的板面上。在第三发射线圈组123的各发射线圈以逆时针盘绕在铁氧体板11的板面上时，第四发射线圈组124的各发射线圈也以逆时针盘绕在铁氧体板11上。第三发射线圈组123的各发射线圈由位于铁氧体板11中心处的发射线圈向位于铁氧体板11外边缘处的发射线圈依次连接，相应的，第四发射线圈组124的各发射线圈由位于铁氧体板11中心处的发射线圈向位于铁氧体板11外边缘处的发射线圈依次连接。可见，本申请实施例提供的技术方案的发射组件1能够形成一个由发射组件1中心处向发射组件1外周边缘扩散或由发射组件1外周边向发射组件1中心处扩散的动态磁场，同一位置磁场在不同时刻会发生方向、幅值和极性的变化，以在输电装置向两组发射线圈电流时，由相位相差90度、可控幅值的高频电流激励，发射组件1上方形成一个动态扩散磁场。可见，本实施例提供的技术方案涉及的发射组件1中各发射线圈的设置可以确保无人机在横向、纵向和旋转错位下，接收组件2的拾取能量基本一致，具有更强的抗偏移性能。
基于上述实施例提供的发射组件1，作为一个实施例，如图6所示，接收组件2包括第二软磁矩形体24和第三接收线圈25，所述第三接收线圈25沿着所述第二软磁矩形体24的长度方向缠绕在所述第二软磁矩形体24上，以使所述发射组件1形成的由中心向四周扩散的磁通的水平磁通分量贯穿所述第三接收线圈25的横截面，所述第三接收线圈25的横截面与与铁氧体板的板面夹角大于第二预设角度。
在本实施例中，发射组件1产生的由发射组件1中心处向发射组件1外周边缘扩散或由发射组件1外周边缘向发射组件1中心处扩散的动态磁场，同一位置磁场在不同时刻会发生方向、幅值和极性的变化。第三接收线圈25的横截面可以用来负责收纳水平磁通分量，这样使得第三接收线圈25有效吸纳了发射组件1在水平方向产生的水平磁通分量，进而接收组件2的接收线圈拾取能量经过整流后叠加输送到无人机的充电控制装置中。为了更好得吸纳磁通，上述第二预设角度可以为45度。可见，本申请实施例提供的接收组件2体积小、重量轻，极易安装于无人机的起落架底部的横杆上，无需改变无人机原有的外形结构。在一些实施例中，各接收组件2分别安装在无人机起落架底部横杆上，且第二软磁矩形体24的长度方向与起落架底部的横杆的轴线平行。各接收组件2可以放置于横杆内侧、外侧、上方任意位置。本实施例提供的技术方案结构简单、体积小和重量轻，也无需改变无人机原有的结构，就能够为无人机进行充电。
作为一个实施例，所述发射组件包括位置控制器，所述位置控制器向无人机发送本发射组件对应的身份标识和当前位置，以使所述无人机依据接收到的身份标识确定与本无人机绑定的接收组件匹配的目标发射组件，并依据所述目标发射组件对应的当前位置，向所述目标发射组件所在位置处降落，以在所述目标发射组件上充电。在本实施例中，每个发射组件对应一个唯一标识自身的身份标识，无人机可以依据身份标识确定出与该身份标识对应的发射组件，这样，无人机针对收到的各发射组件发送的身份标识，从这些身份标识中确定出与该无人机绑定的接收组件对应的发射组件，该匹配的发射组件就是实施例中的目标发射组件，无人机还会接收到各发射组件所在的当前位置，基于此，无人机依据目标发射组件所在的当前位置，向目标发射组件飞行并降落在目标发射组件上，以在该目标发射组件上充电，实现了无人机针对不同的发射组件，自动查找与之匹配的发射组件充电。
示例性的，设无人机A1绑定的接收组件标识为标识B1，与标识B1的接收组件匹配的发射组件的身份标识为标识C1，无人机A2绑定的接收组件的标识为标识B2，与标识B2的接收组件匹配的发射组件的身份标识为标识C2，以无人机A1为例，无人机A1获取标识C1以及该标识C1的发射组件所在的当前位置D1，和，标识C2以及该标识C2的发射组件所在的当前位置D2，无人机A1从标识C1和标识C2中确定出与标识B1匹配的标识C1，并依据当前位置D1确定出标识C1对应的发射组件所在的位置，向该位置飞行并降落在该位置处，以在该发射组件上进行充电。
作为一个实施例，所述磁耦合充电设备还包括供电控制器，所述供电控制器在确定所述无人机的充电控制装置已接通所述发射组件的情况下，接收所述发射组件上的位置控制器发送的该发射组件对应的身份标识，根据所述身份标识控制所述充电控制装置向该发射组件输入与该身份标识对应的相位和幅值的交流电流。本实施例中的无人机的充电控制装置可以在无人机降落在发射组件1上方时，用户主动将接收组件2的接电端与充电控制装置接通，或是无人机的控制系统控制充电控制装置对接接收组件2的接电端并接通，控制器在收到用于表示接电端与充电控制装置接通的信号时，需要确定发射组件1是处于何种类型的发射组件1，不同类型的发射组件1需要充电控制装置输入的激励电流也不一样。每个发射组件1对应一个唯一标识自身的身份标识，每一发射组件的位置控制器向供电控制器发送该发射组件对应的身份标识，使得充电控制器依据身份标识能够确定与该身份标识对应的电流激励。
示例性的，设需要向身份标识为E1的发射组件输入相位差为180度和幅值可控的交流电流；需要向身份标识为E2的发射组件输入相位差为90度和幅值可控的交流电流，若充电控制器收到发射组件的位置控制器发送的标识E1，那么，充电控制器依据标识E1，向标识E1对应的发射组件1输入相位差为180度和幅值可控的交流电流。若充电控制器收到标识E2，那么，充电控制器依据标识E2，向标识E2对应的发射组件1输入相位差为90度和幅值可控的交流电流。
在一个实施例中，所述磁耦合充电设备可以包括多个不同类型的发射组件1和不同类型的接收组件2，每一发射组件1有各自对应的接收组件2，无人机可以依据与该无人机绑定的接收组件2主动降落在与其对应的发生组件上，以能够充电。
在一些实施例中，所述磁耦合充电设备还包括盖板，盖板覆盖在发射线圈上。该盖板为平面盖板，可以选取非金属材料制成，以供无人机降落，并能够保护发射线圈不被环境和外界物体损坏。
由上可见，本申请实施例提供的一种用于无人机充电的磁耦合充电设备，该设备的发射线圈由其铁氧体板11的中心处向其边缘处盘绕设置在铁氧体的一侧板面上，且位于铁氧体板11的外边缘之内，发射线圈的输电端与为发射线圈输入交流电流的输电装置连接，以使发射组件1能够发射出预设的交流电流，接收组件2的接收线圈缠绕在其软磁体芯的外侧，接收组件2安装在无人机起落架的横杆的任一位置上，并与无人机充电的充电控制装置连接，以为充电控制装置充电。可见，本实施例的接收组件2直接设置于无人机已有的起落架的横架上，并未改变无人机的外形结构，能够避免对无人机外形的额外改装。同时，无人机降落在发射组件1上方时即使相对出现偏移，也不会影响其为无人机充电，能够满足抗偏移性能的技术要求。
本申请实施例还提供了一种用于无人机充电的磁耦合充电系统，该磁耦合充电系统包括上述实施例中任一项的磁耦合充电设备、充电控制装置和用于承载所述磁耦合充电设备的承载体。本实施例的承载体放置于磁耦合充电设备的铁氧体板11的另一板面上，以供支撑磁耦合充电设备以及无人机充电时的重量，也能够增加无人机充电的平稳性。同时，磁耦合充电设备的接收组件2直接设置于无人机已有的起落架的横架上，并未改变无人机的外形结构，能够避免对无人机外形的额外改装。同时，无人机降落在发射组件1上方时即使相对出现偏移，也不会影响其为无人机充电，能够满足抗偏移性能的技术要求。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (5)
1.一种用于无人机充电的磁耦合充电设备，其特征在于，该设备包括：
发射组件，包括铁氧体板和发射线圈，所述发射线圈由所述铁氧体板的中心处向其边缘处盘绕设置在所述铁氧体板的一侧板面上，且位于所述铁氧体板的外边缘之内，所述发射线圈的输电端用于与产生设定频率激励电流的输电装置连接，所述铁氧体板的另一侧板面用于安装在外部的承载体上；
接收组件，包括软磁体芯和接收线圈，所述接收线圈缠绕在所述软磁体芯的外侧，安装在无人机起落架的横杆上，用于与所述无人机充电的充电控制装置连接，以为所述无人机充电；
所述发射线圈包括第三发射线圈组和第四发射线圈组，且所述第三发射线圈组和所述第四发射线圈组包括数量相同的发射线圈；所述第三发射线圈组的输电端和所述第四发射线圈组的输电端均与所述输电装置电连接，以在需要向无人机充电时，所述输电装置向所述第三发射线圈组和所述第四发射线圈组供电，使得所述第三发射线圈组和所述第四发射线圈组形成相位差为90度和幅值可控的交流电流；
所述第三发射线圈组的每一发射线圈和所述第四发射线圈组的每一发射线圈以相互间隔、且方向相同、同心设置的方式盘绕设置在所述铁氧体板的板面上，且各所述第三发射线圈组的各发射线圈依次连接，各所述第四发射线圈组的各发射线圈依次连接，所述第三发射线圈组的接电端和所述第四发射线圈组的接电端均与所述输电装置连接。
2.根据权利要求1所述的磁耦合充电设备，其特征在于，所述接收组件包括第一软磁矩形体，所述第一软磁矩形体的长度方向与起落架底部的横杆的轴线平行；或/和
所述接收组件还包括第一接收线圈和第二接收线圈，所述第一接收线圈和所述第二接收线圈分别沿着所述第一软磁矩形体的长度方向缠绕在所述第一软磁矩形体上，且所述第一接收线圈的横截面和所述第二接收线圈的横截面相互垂直，以使得所述发射组件形成磁通的垂直磁通分量贯穿所述第一接收线圈的横截面，水平磁通分量贯穿所述第二接收线圈的横截面，所述第一接收线圈的横截面与与铁氧体板的板面夹角小于或等于预设角度，第二接收线圈的横截面与与铁氧体板的板面夹角大于第一预设角度。
3.根据权利要求1所述的磁耦合充电设备，其特征在于，所述接收组件包括第二软磁矩形体，所述第二软磁矩形体的长度方向与起落架底部的横杆的轴线平行；或/和
所述接收组件还包括第三接收线圈，所述第三接收线圈沿着所述第二软磁矩形体的长度方向缠绕在所述第二软磁矩形体上，以使所述发射组形成的动态扩散磁通的水平磁通分量贯穿所述第三接收线圈的横截面，所述第三接收线圈的横截面与所述铁氧体板的板面夹角大于第二预设角度。
4.根据权利要求1所述的磁耦合充电设备，其特征在于，所述发射组件包括位置控制器；
所述位置控制器向无人机发送本发射组件对应的身份标识和当前位置，以使所述无人机依据接收到的身份标识确定与本无人机绑定的接收组件匹配的目标发射组件，并依据所述目标发射组件对应的当前位置，向所述目标发射组件所在位置处降落，以在所述目标发射组件上充电；或/和
所述磁耦合充电设备还包括供电控制器，所述供电控制器在确定所述无人机的充电控制装置已接通所述发射组件的情况下，接收所述发射组件上的位置控制器发送的该发射组件对应的身份标识，根据所述身份标识控制所述充电控制装置向该发射组件输入与该身份标识对应的相位和幅值的交流电流；
或/和
所述磁耦合充电设备还包括盖板，所述盖板覆盖在所述发射线圈上。
5.一种用于无人机充电的磁耦合充电系统，其特征在于，所述充电系统包括权利要求1~4中任一项的磁耦合充电设备、充电控制装置和用于承载所述磁耦合充电设备的承载体。
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