CN106523538B - 无线供电及传输的重载联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种无线供电及传输的重载联轴器，特点是包括联轴器结构、无线供电模块、无线传输模块及应变测量模块；联轴器结构的两端部分别与主动轴及重载传动轴轴连接；无线供电模块包括无线供电结构、无线受电结构及可充电电源；无线供电结构与外界电源电连接，无线受电结构与可充充电电源电连接；无线传输模块包括信号处理及无线发送装置及无线接收装置，信号处理及无线发送装置将信号无线传输至无线接收装置上，信号处理及无线发送装置与可充电电源电连接；应变测量模块包括第一、第二、第三及第四应变片；应变测量模块与信号处理及无线发送装置及可充充电电源组合形成惠斯通电桥。其优点为：以动态响应高、制造成本低的应变片测量联轴器动态扭矩，可实现扭矩信号的无线传输及实现测量模块的无线供电。

Description

无线供电及传输的重载联轴器

技术领域

本发明涉及一种无线供电及传输的重载联轴器。

背景技术

至今，重载机械传动的传动扭矩是旋转机械传动轴的重要参数，关系到传动轴的载荷能力、寿命和安全性，动态扭矩信号能实时、准确、持续地测出传动轴的扭矩，对于合理使用传动轴、发现机械故障以及优化设计具有重要意义。

目前，大部分联轴器不具备动态扭矩信号实时监控功能（如专利号为CN104196912B和CN103573841B的发明专利），带扭矩信号监控的联轴器较多采用有线方式进行扭矩信号的输出（如专利号为CN103424216B和CN102798493B的发明专利），少数采用无线输送扭矩信号的（如专利号为CN 102628717 A的发明专利），但该专利并不能解决无线供电问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种无线供电及传输的重载联轴器，联轴器以轴套结构和胀紧方式连接重载传动轴，以动态响应高、制造成本低的应变片测量联轴器动态扭矩，可实现扭矩信号的无线传输及实现测量模块的无线供电。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种无线供电及传输的重载联轴器，其特征在于包括：

联轴器结构；所述联轴器结构的左端部与外界主动轴轴连接，所述联轴器的右端部与外界重载传动轴轴连接；

无线供电模块；所述无线供电模块包括无线供电结构、无线受电结构及可充电电源；所述无线供电结构与外界电源电连接，所述无线受电结构固定设在联轴器结构的左端面上，所述可充电电源设在联轴器结构上，无线受电结构与可充充电电源的输入端电连接,所述无线供电结构将电能无线输送至无线受电结构上；

无线传输模块；所述无线传输模块包括信号处理及无线发送装置及无线接收装置，所述信号处理及无线发送装置设在联轴器结构上，信号处理及无线发送装置可将信号无线传输至位于外界的无线接收装置上，信号处理及无线发送装置与可充电电源电连接；以及

应变测量模块；所述应变测量模块包括第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片；其中所述第一应变片、第二应变片、第三应变片及第四应变片均设在联轴器结构上，第一应变片与联轴器结构的主母线呈正45°，第二应变片与联轴器结构的对母线呈正45°，所述第三应变片与联轴器结构主母线呈负45°，第四应变片与联轴器结构的对母线呈负45°，第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片、信号处理及无线发送装置及可充充电电源组合形成惠斯通电桥，该惠斯通电桥检测联轴器结构的主应变并将该主应变并转换为电压信号。

在本技术方案中，所述联轴器结构包括联轴器主体、输入侧锥套及输出侧锥套，所述联轴器主体为空心结构，联轴器主体中段部分的孔径小于左右两段部分的孔径，联轴器主体中段内孔为圆柱孔，联轴器主体左、右两段内孔为锥形孔，所述输入侧锥套插设在联轴器主体左侧的锥形孔中，所述输出侧锥套插设在联轴器主体右侧的锥形孔中，所述第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片及信号处理及无线发送装置均设在位于联轴器主体上，所述无线受电结构设在输入侧锥套的左端面上，所述外界主动轴与输入侧锥套轴连接，外界重载传动轴插与输出侧锥套轴连接。

在本技术方案中，所述输入侧锥套上设有与轴线平行的第一收缩缝，在所述输出侧锥套上设有与轴线平行的第二收缩缝。

在本技术方案中，所述无线供电结构包括供电线圈及能量发送装置，所述供电线圈固定绕设在外界主动轴周围，所述供电线圈输入端与外界电源电连接，供电线圈的输出端与能量发送装置的输入端电连接；所述无线受电结构包括受电线圈及能量接收装置,所述受电线圈及能量接收装置固定设在联轴器结构的左端面，受电线圈绕设在外界主动轴周围，所述能量接收装置的输入端接受能量发送装置输出端发射的电能量，能量接收装置的输出端与受电线圈的输入端电连接，所述受电线圈的输出端与可充电电源的输入端电连接，所述供电线圈与受电线圈同轴相对。

在本技术方案中，所述联轴器主体是弹性轴体。

在本技术方案中，所述信号处理及无线发送装置设在联轴器结构的中段。

本发明与现有技术相比的优点为：联轴器以轴套结构和胀紧方式连接重载传动轴；以动态响应高、制造成本低的应变片测量联轴器动态扭矩，可实现扭矩信号的无线传输及实现测量模块的无线供电。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图3中的局部B的放大图

图5是本发明的分解图；

图6是本发明无线传输模块及应变测量模块的结构示意图；

图7是惠斯通电桥的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对与这些实施方式的说明用与帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明描述中,术语 “左”及“右”等指示的方位或位置关系为基与附图所示的方位或位置关系，仅是为了便与描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”及“第二”仅用与描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图6所示，其是一种无线供电及传输的重载联轴器，包括：

联轴器结构1；所述联轴器结构1的左端部与外界主动轴轴连接，所述联轴器1的右端部与外界重载传动轴轴连接；

无线供电模块；所述无线供电模块包括无线供电结构2、无线受电结构5及可充电电源3；所述无线供电结构2与外界电源电连接，所述无线受电结构5固定设在联轴器结构1的左端面上，所述可充电电源3设在联轴器结构1上，无线受电结构5与可充充电电源3的输入端电连接,所述无线供电结构2将电能无线输送至无线受电结构5上；以及

无线传输模块；所述无线传输模块包括信号处理及无线发送装置4及无线接收装置，所述信号处理及无线发送装置4设在联轴器结构1上，信号处理及无线发送装置4可将信号无线传输至位于外界的无线接收装置上，信号处理及无线发送装置4与可充电电源3电连接；以及

应变测量模块；所述应变测量模块包括第一应变片6、第二应变片7、第三应变片8及第四应变片9；其中所述第一应变片6、第二应变片7、第三应变片8及第四应变片9均设在联轴器结构1上，第一应变片6与联轴器结构1的主母线呈正45°，第二应变片7与联轴器结构1的对母线呈正45°，所述第三应变片8与联轴器结构1主母线呈负45°，第四应变片9与联轴器结构1的对母线呈负45°，第一应变片6、第二应变片7、第三应变片8、第四应变片9、信号处理及无线发送装置4及可充充电电源3组合形成惠斯通电桥（惠斯通电桥为公知技术，如图7所示），该惠斯通电桥检测联轴器结构1的主应变并将该主应变并转换为电压信号。

工作时，主动轴通过联轴器结构1带动重载传动轴转动，第一应变片6、第二应变片7、第三应变片8、第四应变片9、信号处理装置4及可充充电电源3组合形成惠斯通电桥，该惠斯通电桥检测联轴器结构1的主应变，并将该主应变并转换为电压信号，可充电电源3为电桥供电，信号处理装置4将电压信号放大，并以无线WIFI信号方式实时发送到控制器，用户通过控制器可以准确的测量出联轴器结构1的动态扭矩。

在本实施例中，所述联轴器结构1包括联轴器主体11、输入侧锥套12及输出侧锥套13，所述联轴器主体11为空心结构，联轴器主体11中段部分的孔径小于左右两段部分的孔径，联轴器主体11中段内孔为圆柱孔，联轴器主体11左、右两段内孔为锥形孔，所述输入侧锥套12插设在联轴器主体11左侧的锥形孔中，所述输出侧锥套13插设在联轴器主体11右侧的锥形孔中，所述第一应变片6、第二应变片7、第三应变片8、第四应变片9及信号处理及无线发送装置4均设在位于联轴器主体11上，所述无线受电结构5设在输入侧锥套12的左端面上，所述外界主动轴与输入侧锥套12轴连接，外界重载传动轴与输出侧锥套13轴连接。

在本实施例中，所述输入侧锥套12上设有与轴线平行的第一收缩缝121，在所述输出侧锥套13上设有与轴线平行的第二收缩缝131。装配时，第一收缩缝121使输入锥套12在径向具有弹性变形能力，第二收缩缝121使输出锥套13在径向具有弹性变形能力，输入锥套12可实现以胀紧式与外界主动轴轴连接，输出锥套13可实现以胀紧式与外界重载传动轴轴连接，输入锥套12可实现以胀紧式插设在联轴器主体11的左端，输出锥套13可实现以胀紧式插设在联轴器主体11的右两端。

在本实施例中，所述无线供电结构2包括供电线圈21及能量发送装置22，所述供电线圈21固定绕设在外界主动轴周围，所述供电线圈21输入端与外界电源电连接，供电线圈21的输出端与能量发送装置22的输入端电连接；所述无线受电结构5包括受电线圈51及能量接收装置52,所述受电线圈51及能量接收装置52固定设在联轴器结构1的左端面，受电线圈51绕设在外界主动轴周围，所述能量接收装置52的输入端接受能量发送装置22输出端发射的电能量，能量接收装置52的输出端与受电线圈51的输入端电连接，所述受电线圈51的输出端与可充电电源3的输入端电连接，所述供电线圈21与受电线圈51同轴相对。工作时，受电线圈51与联轴器结构1一起转动，供电线圈21与受电线圈51同轴相对，在动与不动之间实现电力的无线输送，受电线圈51的输出端与可充电电源3输入端电连接，为可充电电源3进行充电。

在本实施例中，所述联轴器主体11是弹性轴体。

在本实施例中，所述信号处理及无线发送装置4设在联轴器结构1的中段。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限与所描述的实施方式。对与本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种无线供电及传输的重载联轴器，其特征在于包括：

联轴器结构（1）；所述联轴器结构（1）的左端部与外界主动轴轴连接，所述联轴器结构（1）的右端部与外界重载传动轴轴连接；

无线供电模块；所述无线供电模块包括无线供电结构（2）、无线受电结构（5）及可充电电源（3）；所述无线供电结构（2）与外界电源电连接，所述无线受电结构（5）固定设在联轴器结构（1）的左端面上，所述可充电电源（3）设在联轴器结构（1）上，无线受电结构（5）与可充充电电源（3）的输入端电连接,所述无线供电结构（2）将电能无线输送至无线受电结构（5）上；

无线传输模块；所述无线传输模块包括信号处理及无线发送装置（4）及无线接收装置，所述信号处理及无线发送装置（4）设在联轴器结构（1）上，信号处理及无线发送装置（4）可将信号无线传输至位于外界的无线接收装置上，信号处理及无线发送装置（4）与可充电电源（3）电连接；以及

应变测量模块；所述应变测量模块包括第一应变片（6）、第二应变片（7）、第三应变片（8）及第四应变片（9）；其中所述第一应变片（6）、第二应变片（7）、第三应变片（8）及第四应变片（9）均设在联轴器结构（1）上，第一应变片（6）与联轴器结构（1）的主母线呈正45°，第二应变片（7）与联轴器结构（1）的对母线呈正45°，所述第三应变片（8）与联轴器结构（1）主母线呈负45°，第四应变片（9）与联轴器结构（1）的对母线呈负45°，第一应变片（6）、第二应变片（7）、第三应变片（8）、第四应变片（9）、信号处理及无线发送装置（4）及可充充电电源（3）组合形成惠斯通电桥，该惠斯通电桥检测联轴器结构（1）的主应变并将该主应变并转换为电压信号；

所述联轴器结构（1）包括联轴器主体（11）、输入侧锥套（12）及输出侧锥套（13），所述联轴器主体（11）为空心结构，联轴器主体（11）中段部分的孔径小于左右两段部分的孔径，联轴器主体（11）中段内孔为圆柱孔，联轴器主体（11）左、右两段内孔为锥形孔，所述输入侧锥套（12）插设在联轴器主体（11）左侧的锥形孔中，所述输出侧锥套（13）插设在联轴器主体（11）右侧的锥形孔中，所述第一应变片（6）、第二应变片（7）、第三应变片（8）、第四应变片（9）及信号处理及无线发送装置（4）均设在联轴器主体（11）上，所述无线受电结构（5）设在输入侧锥套（12）的左端面上，所述外界主动轴与输入侧锥套（12）轴连接，外界重载传动轴与输出侧锥套（13）轴连接；

所述输入侧锥套（12）上设有与轴线平行的第一收缩缝（121），在所述输出侧锥套（13）上设有与轴线平行的第二收缩缝（131）；

所述联轴器主体（11）是弹性轴体。

2.根据权利要求1所述的无线供电及传输的重载联轴器，其特征在于所述无线供电结构（2）包括供电线圈（21）及能量发送装置（22），所述供电线圈（21）固定绕设在外界主动轴周围，所述供电线圈（21）输入端与外界电源电连接，供电线圈（21）的输出端与能量发送装置（22）的输入端电连接；所述无线受电结构（5）包括受电线圈（51）及能量接收装置（52）,所述受电线圈（51）及能量接收装置（52）固定设在联轴器结构（1）的左端面，受电线圈（51）绕设在外界主动轴周围，所述能量接收装置（52）的输入端接受能量发送装置（22）输出端发射的电能量，能量接收装置（52）的输出端与受电线圈（51）的输入端电连接，所述受电线圈（51）的输出端与可充电电源（3）的输入端电连接，所述供电线圈（21）与受电线圈（51）同轴相对。

3.根据权利要求1所述的无线供电及传输的重载联轴器，其特征在于所述信号处理及无线发送装置（4）设在联轴器结构（1）的中段。

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