[發明專利]用于旋轉結構的無線能量信號同步傳輸裝置

在審

• 申請號: 202211446671.1
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115714472A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 李思平;趙魚名;倪志;侯祎;袁強;包清山;陳波;敖斯汀
• 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: H02J50/00
• 分類號: H02J50/00;H02J50/70;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: 劉思言

本發明提供了一種用于旋轉結構的無線能量信號同步傳輸裝置，包括發射裝置和接收裝置，所述發射裝置包括套筒結構，所述接收裝置包括芯筒結構，所述芯筒結構嵌套式安裝在所述套筒結構中，且二者可相對同軸轉動，所述套筒結構包括套筒本體以及凸出形成在所述套筒本體外圍的第一環狀凸臺，所述芯筒結構包括芯筒本體以及凸出形成在所述芯筒本體外圍的第二環狀凸臺。其效果是：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，使得轉子和定子相對轉動時芯筒結構與套筒結構互不干涉，因此非常適用于旋轉結構的能量信號同步傳輸。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸技術，具體涉及一種用于旋轉結構的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。例如旋轉結構中，旋轉部件上用電設備的需求能量往往是通過導電滑環供給的。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上的用電設備傳輸電能，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，提出了一種用于旋轉結構的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通信360°同步傳輸。

為了實現上述目的，本發明所采用的具體技術方案如下：

用于旋轉結構的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筒結構，所述接收裝置包括芯筒結構，所述芯筒結構嵌套式安裝在所述套筒結構中，且二者可相對同軸轉動；其中：

所述套筒結構包括套筒本體以及凸出形成在所述套筒本體外圍的第一環狀凸臺，在所述套筒本體中設置有第一罐型磁芯，所述第一罐型磁芯的繞線柱和罐壁間按圓形繞制有管狀發射線圈，在所述第一環狀凸臺上按圓形繞制有平面發射線圈；所述管狀發射線圈用于連接能量發射電路實現無線能量發射，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；

所述芯筒結構包括芯筒本體以及凸出形成在所述芯筒本體外圍的第二環狀凸臺，在所述芯筒本體中設置有第二罐型磁芯，所述第二罐型磁芯的繞線柱和罐壁間按圓形繞制有管狀接收線圈，在所述第二環狀凸臺上按圓形繞制有平面接收線圈；所述管狀接收線圈用于連接能量接收電路實現無線能量接收，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。

可選地，所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯的罐壁上均開設兩個沿徑向對稱的安裝口，且所述第一罐型磁芯和所述第二罐型磁芯的繞線柱均為中空繞線柱。

可選地，所述套筒本體的筒腔由第一腔體和第二腔體組成，所述第一腔體的直徑大于第二腔體，且二者的腔壁間通過一環形平面過渡，在所述第一腔體中嵌套有所述芯筒本體，在所述第二腔體中設置有所述第一罐型磁芯。

可選地，在所述第二腔體中還設置有第一電路板，所述第一電路板上集成有能量發射電路和信號發射電路，在所述第一電路板與所述第一罐型磁芯間還設置有第一磁屏蔽面板。