[發明專利]一種雙向光通信及無線供電單軸旋轉慣導系統

有效

• 申請號: 202110630964.4
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113346628B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 黃添添;牛萌;葉凌云;宋開臣
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J50/00
• 分類號: H02J50/00;H02J50/12;H02J7/00;G01C21/16;G01C21/20;H04B10/116
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種雙向光通信及無線供電單軸旋轉慣導系統，其特征在于，該系統包括旋轉部分和固定部分；所述旋轉部分由慣性測量單元、旋轉端信息采集處理單元、可見光接收端PCB(4)、無線供電次級繞組(8)、無線供電次級磁芯(9)、增量式圓光柵(12)、無框力矩電機轉子(18)構成；所述固定部分由紅外光接收端PCB(3)、無線供電初級磁芯(6)、無線供電初級繞組(7)、第一讀數頭(13)、第二讀數頭(23)、無框力矩電機定子(17)、無線供電發送端PCB(31)、電機驅動板(32)、固定端信息接收與處理單元構成；

所述增量式圓光柵(12)、無框力矩電機轉子(18)、第一讀數頭(13)、無框力矩電機定子(17)和電機驅動板(32)構成電機驅動單元，其中第一讀數頭(13)讀取增量式圓光柵(12)旋轉角度傳輸至電機驅動板(32)；無框力矩電機定子(17)和無框力矩電機轉子(18)相互配合，所述電機驅動單元驅動無框力矩電機轉子(18)帶動旋轉部分以一定的轉位方案轉動；

所述第一讀數頭(13)和第二讀數頭(23)對稱安裝于增量式圓光柵(12)兩側，用于補償電機的安裝偏心誤差，提高測角精度；

所述無線供電發送端PCB(31)、旋轉端信息采集處理單元、無線供電初級磁芯(6)、無線供電初級繞組(7)、無線供電次級繞組(8)、無線供電次級磁芯(9)共同構成無線供電單元；其中無線供電初級繞組(7)和無線供電次級繞組(8)分別放置于無線供電初級磁芯(6)和無線供電次級磁芯(9)內部，所述無線供電發送端PCB(31)驅動無線供電初級繞組(7)，通過無線供電初級繞組(7)和無線供電次級繞組(8)之間的磁耦合諧振，為旋轉部分的旋轉端信息采集處理單元供電；

所述旋轉部分中可見光接收端PCB(4)與固定部分的紅外光接收端PCB(3)組成雙向光通信單元；旋轉端信息采集處理單元采集慣性測量單元信息，通過雙向光通信單元，實現旋轉部分與固定部分的信息交互；雙向光通信單元將慣性測量單元數據傳輸給固定端信息接收與處理單元，完成單軸旋轉慣導系統數據的分析處理。

2.根據權利要求1所述的一種雙向光通信及無線供電單軸旋轉慣導系統，其特征在于，所述雙向光通信單元由可見光通信和紅外光通信組成，旋轉端信息采集處理單元為旋轉端PCB(11)，通過紅外光通信，將旋轉部分的數據傳輸給固定端信息接收與處理單元；固定端信息接收與處理單元為旋轉調制固定端PCB(33)，通過可見光通信，將固定部分的數據傳輸給旋轉端信息采集處理單元，實現雙向光通信，且具有全雙工通信功能，通信協議可以為UART協議，也可以為其他協議。

3.根據權利要求1所述的一種雙向光通信及無線供電單軸旋轉慣導系統，其特征在于，所述雙向光通信單元安裝于無線供電單元的磁芯內部，同軸放置；光信號和電磁信號互不干擾，能夠實現旋轉部分和固定部分無線信號和能量傳輸的同時，減小系統體積。

4.根據權利要求1所述的一種雙向光通信及無線供電單軸旋轉慣導系統，其特征在于，所述旋轉部分上端安裝無線供電次級繞組(8)和無線供電次級磁芯(9)，旋轉部分下端安裝無框力矩電機轉子(18)；無線供電單元和無框力矩電機分別放置于旋轉體(24)兩端，減小漏磁對無線供電單元和無框力矩電機的影響。

5.根據權利要求4所述的一種雙向光通信及無線供電單軸旋轉慣導系統，其特征在于，所述旋轉體(24)下端剖面圖相對旋轉中心成雙凹字形，下端軸承(19)安裝在凹形槽中，將無框力矩電機轉子(18)安裝于旋轉體(24)上，與旋轉中心同軸，上端軸承(5)和下端軸承(19)承受軸向力和徑向力，無框力矩電機只提供旋轉動力，內嵌式設計能夠進一步減小本系統體積；電機驅動板(32)讀取第一讀數頭(13)提供的旋轉體(24)測角數據，根據轉位方案控制無框力矩電機轉動。