[發(fā)明專(zhuān)利]用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)式發(fā)射線圈裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810255108.3
• 申請(qǐng)日: 2018-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108494105B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高晉陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J50/10
• 分類(lèi)號(hào): H02J50/10;H02J50/90
• 代理公司: 14112 太原新航路知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 王勇<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明涉及弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈，具體是一種用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)式發(fā)射線圈裝置。本發(fā)明解決了現(xiàn)有弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈功耗高、控制難度大、不利于機(jī)器人的微型化的問(wèn)題。用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)式發(fā)射線圈裝置，包括二維發(fā)射線圈、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)控制裝置；所述二維發(fā)射線圈包括滾筒、兩個(gè)支座、兩組滾珠、大齒輪、兩個(gè)軸向線圈、兩個(gè)徑向圓環(huán)、兩個(gè)徑向線圈；所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝座、步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、主動(dòng)同步帶輪、從動(dòng)同步帶輪、同步帶、小齒輪；所述驅(qū)動(dòng)控制裝置包括直流電源、第I逆變器、第II逆變器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、單片機(jī)。本發(fā)明適用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈，具體是一種用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)式發(fā)射線圈裝置。

背景技術(shù)

腸道微型機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)腸道疾病無(wú)創(chuàng)診查的理想器件之一，它經(jīng)口腔或肛門(mén)進(jìn)入人體腸道，可在腸道中主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，并采集腸道內(nèi)腔圖像供診斷之用。腸道微型機(jī)器人在腸道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其電能供給通常采用弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)由耦合系數(shù)很小的發(fā)射線圈（位于人體外）和接收線圈（集成在腸道微型機(jī)器人上）組成。工作時(shí)，發(fā)射線圈激發(fā)交變磁場(chǎng)，接收線圈感應(yīng)交變磁場(chǎng)能量，由此實(shí)現(xiàn)腸道微型機(jī)器人的電能供給。腸道微型機(jī)器人在腸道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其姿態(tài)任意變化，導(dǎo)致接收線圈的姿態(tài)也隨之變化。為了確保接收線圈在任意姿態(tài)下均能感應(yīng)交變磁場(chǎng)能量，現(xiàn)有弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈主要采用兩種結(jié)構(gòu)：第一種結(jié)構(gòu)是三維發(fā)射線圈。三維發(fā)射線圈包含三個(gè)維度的線圈，其能夠在三維空間內(nèi)激發(fā)任意方向的交變磁場(chǎng)，由此使得接收線圈在任意姿態(tài)下均能感應(yīng)交變磁場(chǎng)能量。三維發(fā)射線圈存在的問(wèn)題是：需要對(duì)三個(gè)維度的線圈進(jìn)行同步驅(qū)動(dòng)和控制，由此導(dǎo)致功耗高、控制難度大。第二種結(jié)構(gòu)是一維發(fā)射線圈。一維發(fā)射線圈僅包含一個(gè)維度的線圈，其僅能夠激發(fā)單一方向的交變磁場(chǎng)，因此其必需和三維接收線圈（三維接收線圈包含三個(gè)維度的線圈，其在任意姿態(tài)下均能感應(yīng)交變磁場(chǎng)能量）進(jìn)行組合。然而，三維接收線圈體積較大，不利于機(jī)器人的微型化。基于此，有必要發(fā)明一種全新的發(fā)射線圈，以解決現(xiàn)有弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈功耗高、控制難度大、不利于機(jī)器人的微型化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的發(fā)射線圈功耗高、控制難度大、不利于機(jī)器人的微型化的問(wèn)題，提供了一種用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)式發(fā)射線圈裝置。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

用于弱耦合無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)的二維旋轉(zhuǎn)式發(fā)射線圈裝置，包括二維發(fā)射線圈、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)控制裝置；

所述二維發(fā)射線圈包括滾筒、兩個(gè)支座、兩組滾珠、大齒輪、兩個(gè)軸向線圈、兩個(gè)徑向圓環(huán)、兩個(gè)徑向線圈；

滾筒的兩端端面外圈各延伸設(shè)置有一個(gè)圓環(huán)形凸臺(tái)A；每個(gè)支座均包括一個(gè)軸向圓環(huán)，軸向圓環(huán)的外側(cè)面首端下部延伸設(shè)置有一個(gè)倒U形支架，軸向圓環(huán)的尾端端面內(nèi)圈延伸設(shè)置有一個(gè)圓環(huán)形凸臺(tái)B；兩個(gè)軸向圓環(huán)的外側(cè)面尾端分別與兩個(gè)圓環(huán)形凸臺(tái)A的內(nèi)側(cè)面間隙配合，且兩個(gè)軸向圓環(huán)的尾端端面外圈與滾筒的兩端端面內(nèi)圈之間形成有兩個(gè)圓環(huán)形通道；兩個(gè)倒U形支架相互正對(duì)；每組滾珠均包括多個(gè)滾珠；兩組滾珠分別滾動(dòng)嵌設(shè)于兩個(gè)圓環(huán)形通道內(nèi)；大齒輪固定裝配于其中一個(gè)圓環(huán)形凸臺(tái)A的外側(cè)面；兩個(gè)軸向線圈分別纏繞于滾筒的外側(cè)面兩端；兩個(gè)徑向圓環(huán)均固定于滾筒的外側(cè)面，且兩個(gè)徑向圓環(huán)均位于兩個(gè)軸向線圈之間；兩個(gè)徑向圓環(huán)的軸線重合，且兩個(gè)徑向圓環(huán)的軸線均與滾筒的軸線垂直相交；兩個(gè)徑向線圈分別纏繞于兩個(gè)徑向圓環(huán)的外側(cè)面；

所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括安裝座、步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)軸、主動(dòng)同步帶輪、從動(dòng)同步帶輪、同步帶、小齒輪；