[實用新型]一種非接觸式電能與信號混合傳輸滑環裝置

有效

• 申請號: 201720276062.4
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN206673705U
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 皮意成;楊瑞琳;夏敏言;盧鵬輝;周彥冰;秦志安;謝浩糧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H01F38/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 成立珍

技術領域

本實用新型屬于旋轉機械電能及信號傳輸領域，具體是利用電磁感應耦合技術使固定側可以在與旋轉側相對旋轉的過程中向旋轉側方以無線電能傳輸的方式輸送電能，同時利用紅外信號傳輸原理將信號從固定側傳輸到旋轉側或從旋轉側到固定側，實現將信號的高速雙向傳輸。

背景技術

導電滑環屬于電接觸滑動連接應用范疇，它又稱集電環，是實現兩個相對轉動機構的圖像、數據信號及動力傳遞的精密輸電裝置。在電氣設計過程中，機械部分360度無限制連續旋轉時，導線需連接到旋轉部件上去，會遇到導線纏繞問題，這個時候，他需要一個電旋轉連接器，俗稱電滑環來傳輸動力和信號的旋轉連接。傳統的導電滑環有三大類分為：固體接觸式、液體接觸式和滾動接觸式，但都直接或間接的存在接觸，都可以歸為接觸式的。由于摩擦，一方面，滑環在運行過程中一旦受到較大震動就容易受到損壞，因而需要謹慎維護，而在有些情況下，維護是很不方便的，另一方面，轉速過大，滑環使用壽命就容易下降，并且接觸式滑環大多是根據能正常轉動的最大轉數來衡量它的壽命大小。除去摩擦，導電滑環內部的，一般都很復雜，工藝要求高，從而成本要求就較高。同時，相對旋轉裝置之間信號的傳輸采用了集流環結構，這種結構使得信號的抗干擾能力極差對工作環境的要求非常高。因此可見，傳統的導電滑環早已不能滿足現代高效低碳的生產生活的需要。

發明內容

針對傳統旋轉電能傳輸裝置在使用過程中容易損壞、老化，維護不便，成本要求高和信號傳輸易受到干擾等缺點。本實用新型利用電磁耦合的方式實現了電能從固定側到旋轉側方向的無線傳輸和利用紅外信號傳輸實現了信號從旋轉側到固定側、固定側到旋轉側的信號雙向傳輸。需要注意的是其中一路從旋轉側到固定側的紅外信號傳輸將用于將功率采樣信號傳輸給電能控制單元，從而調節功率進而穩住負載側電壓。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下方案實現：

一種非接觸式電能與信號混合傳輸滑環裝置，包括旋轉軸、裝置外殼、電磁耦合副邊線圈固定基座及磁芯、電磁耦合原邊線圈固定基座及磁芯、電磁耦合副邊線圈、電磁耦合原邊線圈、防電磁干擾信號傳輸保護殼、旋轉側紅外信號電路板、固定側紅外信號電路板、紅外信號第一光接收器、紅外信號第一光發射器、紅外信號第二光接收器、紅外信號第二光發射器、電磁耦合原邊固定器和固定側紅外信號硬件電路固定器；

所述電磁耦合原邊固定器和固定側紅外信號硬件電路固定器安裝在裝置外殼上，電磁耦合副邊線圈固定基座及磁芯和旋轉側紅外信號電路板固定在旋轉軸上，電磁耦合原邊線圈固定基座及磁芯和固定側紅外信號電路板分別固定在電磁耦合原邊固定器和固定側紅外信號硬件電路固定器上，電磁耦合副邊線圈和電磁耦合原邊線圈分別固定在電磁耦合副邊線圈固定基座及磁芯和電磁耦合原邊線圈固定基座及磁芯上，旋轉側紅外信號電路板上設置有紅外信號第一光接收器、紅外信號第二光發射器，固定側紅外信號電路板上設置有紅外信號第一光發射器、紅外信號第二光接收器，防電磁干擾信號傳輸保護殼設置在連接電磁耦合副邊線圈固定基座及磁芯和旋轉側紅外信號電路板上；

其中，電磁耦合副邊線圈固定基座及磁芯、電磁耦合副邊線圈、旋轉側紅外信號電路板、紅外信號第一光接收器和紅外信號第二光發射器隨旋轉軸一起旋轉；電磁耦合原邊線圈固定基座及磁芯、電磁耦合原邊線圈、固定側紅外信號電路板、紅外信號第一光發射器和紅外信號第二光接收器與裝置外殼相對固定。

本裝置利用電磁耦合方式在固定側座和旋轉側構成電能傳輸通道；利用紅外傳輸方式對旋轉側采集到的多路信號或固定側發出的控制信號進行高效的傳輸。從而構成一種非接觸電能與信號混合傳輸的滑環裝置。

電磁耦合無線電能傳輸是一種新型的電能傳輸方式，但是已經在關鍵性的技術上有了突破，經過測試調整的無限電能傳輸具有傳輸電能穩定，傳輸效率高的特點，目前已經可以做到很高效率的無線電能傳輸系統。同時相比于傳統接觸式電能傳輸系統，無線電能傳輸系統所需要的環境條件較低，使用過程中損耗小。把無線電能傳輸方式應用于本裝置一方面可以簡化裝置結構，利于裝置的安裝與維修，并且極大的提高裝置的使用壽命；另一方面可以提高裝置的電能傳輸容量，同時對生產效率不會有大的影響；同時還可以解決傳統導電滑環最大轉速不高的問題。因此，本裝置采用電磁耦合無線電能傳輸的方式。