[發明專利]嵌套式無線能量信號同步傳輸裝置

有效

• 申請號: 202011485415.4
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112600311B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 陳東;王永剛;王停;周傳興;蘇茂春
• 申請（專利權）人: 重慶前衛無線電能傳輸研究院有限公司
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10;H02J50/40;H02J50/80;H01F38/14;H01F27/30;H04B5/00
• 代理公司: 重慶敏創專利代理事務所(普通合伙) 50253
• 代理人: 陳千;劉思言

本發明提供了一種嵌套式無線能量信號同步傳輸裝置，其特征在于：包括發射裝置和接收裝置，發射裝置包括套接在轉動軸上的筒式結構，接收裝置包括固定在轉動軸上的芯體結構，芯體結構嵌套式配合安裝在筒式結構內；筒式結構的筒底上設置有平面發射線圈，在筒式結構的筒壁上設置有螺旋發射線圈；在芯體結構上沿徑向設置有平面接收線圈，沿軸向設置有螺旋接收線圈。其效果是：能夠用于旋轉結構無線能量信號同步傳輸系統中，產品結構緊湊，安裝方便，配合不同的工作頻率進行控制，減少二者之間相互影響。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術，具體涉及一種嵌套式無線能量信號同步傳輸裝置。

背景技術

傳統的電能傳輸方式已經不能滿足某些特殊應用場合的需要。例如風力發電系統中，通過風力帶動風機旋轉時，其槳葉常常需要調整姿態，帶動槳葉旋轉所需的能量往往是通過導電滑環傳輸。然而，導電滑環存在諸多不足：一是導電環存在磨損，如果潤滑劑含量高，磨損量少，但導電性變差；反之，潤滑劑含量少，導電性能好，但磨損量增大。二是滑環與電刷接觸部位發熱較大，由于導電環通道與通道之間是必須絕緣的，而絕緣材料通常導熱性較差，因此導電環的散熱難以通過傳導實現。

為此，也有人嘗試了一些新方法向旋轉部件傳輸電能，例如采用滾環技術，將滑動摩擦變為滾動摩擦，減少了磨損量，但仍存在滾動體應力不均，磨削無法排出等問題；采用水銀匯流環技術，利用液態金屬替代滑動摩擦，無摩損，但密封困難；采用光匯流環技術，以非接觸式光纖作為傳輸介質，但能夠傳遞的功率較小。因此，這些技術都不能完全滿足活動部件旋轉界面間的長壽命電能傳輸的需求。

此外，現有的能量傳輸機構，要想實現控制信號的傳輸和傳感器信號的采集，往往還需要增加額外的通信模塊，安裝結構復雜。

發明內容

基于上述情況，本發明針對耦合機構可旋轉的應用場合，提出了一種嵌套式無線能量信號同步傳輸裝置，通過采用內嵌式耦合結構，使其實現無線能量和信號同步接收。

為了實現上述目的，本發明所采用的具體技術方案如下：

嵌套式無線能量信號同步傳輸裝置，其關鍵在于：包括發射裝置和接收裝置，所述發射裝置包括套接在轉動軸上的筒式結構，所述接收裝置包括固定在轉動軸上的芯體結構，所述芯體結構嵌套式配合安裝在所述筒式結構內；

所述筒式結構的筒底上設置有平面發射線圈，在所述筒式結構的筒壁上設置有螺旋發射線圈，所述平面發射線圈用于連接信號發射電路實現無線信號發射，所述螺旋發射線圈用于連接能量發射電路實現無線能量發射；

在所述芯體結構上沿徑向設置有平面接收線圈，沿軸向設置有螺旋接收線圈，所述平面接收線圈用于連接信號接收電路實現無線信號接收，所述螺旋接收線圈用于連接能量接收電路實現無線能量接收。

本發明通過設置兩種不同結構形式的發射線圈和接收線圈來分別實現能量接收和信號接收，減少了能量場和信號場之間的交叉影響，通過嵌套式的結構布局，使得轉動軸轉動時芯體結構與筒式結構互不干涉，因此非常適用于旋轉體的能量信號同步傳輸。

可選地，所述筒底上可拆卸式連接有第一內層安裝筒，在所述第一內層安裝筒的外側繞制所述螺旋發射線圈，在所述螺旋發射線圈的外側還套接有第一環形柱狀磁芯，在所述第一環形柱狀磁芯的外側還套接有第一外層安裝筒，所述第一內層安裝筒與所述第一外層安裝筒均采用法蘭連接在所述筒底上。

可選地，在所述筒底與所述平面發射線圈之間還設置有第一環形平面磁芯。

可選地，所述筒式結構的外層還設置有外保護殼，在外保護殼的底板和所述筒式結構的筒底之間預留有發射電路安裝腔，所述信號發射電路和所述能量發射電路均設置在所述發射電路安裝腔中。

可選地，所述信號發射電路設置在所述筒底的板面上，所述能量發射電路設置在第一電路安裝板上，所述第一電路安裝板沿所述發射電路安裝腔的長度方向設置。