CN106532970A - 一种无线电能传输滑环 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线电能传输滑环，其包括供电发射线圈、供电接收线圈、第一驱动电路板、第二驱动电路板、第一引出线和第二引出线。其中，第一驱动电路板将第一引出线引入的直流电或交流电传输到供电发射线圈，供电发射线圈将电能以无线电波形式发出，对应位置的供电接收线圈接收到电磁能量并传输到第二驱动电路板。相比于现有技术，本发明采用了非物理接触式的能量与信息传输方式，避免了因为电刷磨损而电气连接失效，大大提高了传统滑环的使用寿命。

Description

一种无线电能传输滑环

技术领域

本发明涉及一种无线电能传输装置，尤其涉及一种无物理接触的无线电能传输滑环。

背景技术

在现有技术中，导电滑环又称为电刷、汇流环或集电环，属于电接触应用，它是一种电气物理接触式的滑环。目前，在相关行业领域中的供电滑环往往都是通过物理接触的形式进行供电和通信。然而，在实际应用时，传统导电滑环的工作寿命短是一个普遍且急需解决的问题。一般来说，影响滑环工作寿命的因素主要包括：导电滑环的结构、导电滑环的材质、装配工艺、工作转速等。例如，物理接触式的导电滑环在运作一段时间后，由于电刷频繁地相互运动而产生摩擦，让电刷接触部分出现磨损，进而导致电刷物理变形，电气连接失效，甚至是导电滑环损坏。

有鉴于此，如何设计一种导电滑环，以便解决传统的有线接触式滑环工作寿命较短的问题，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

针对现有技术的有线接触式滑环所存在的上述缺陷，本发明提供一种无物理接触的无线电能传输滑环。

依据本发明的一个方面，提供一种无线电能传输滑环，适于在相对旋转的两个物体间进行无线电能传输。其中，所述无线电能传输滑环包括供电发射线圈、供电接收线圈、第一驱动电路板、第二驱动电路板、第一引出线和第二引出线，

其中，第一驱动电路板将第一引出线引入的直流电或交流电传输到供电发射线圈，供电发射线圈将电能以无线电波形式发出，对应位置的供电接收线圈接收到电磁能量并传输到第二驱动电路板。

在其中的一实施例，无线电能传输滑环还包括第一信号收发单元、第二信号收发单元、旋转平台、外壳、轴承和盖板，旋转平台与外壳通过轴承相连，第一信号收发单元安装于第一驱动电路板，第二信号收发单元安装于第二驱动电路板，第一信号收发单元与第二信号收发单元采用无线通信方式进行信号传输，盖板位于所述信号传输装置的外侧并围绕所述旋转平台与所述外壳，第一引出线和第二引出线分别从第一驱动电路板和第二驱动电路板引出至装置外部。

在其中的一实施例，所述供电发射线圈和所述供电接收线圈位于所述第一驱动电路板和所述第二驱动电路板间的中空区域。

在其中的一实施例，所述第一驱动电路板将外部的直流电转换为交流电，并将所述交流电转换成交变的电波无线传输给供电接收线圈。

在其中的一实施例，第二驱动电路板将对应于所接收的电磁能量并转换成的交流电进行整流滤波稳压，并将稳定的直流电通过所述第二引出线引出。

在其中的一实施例，所述供电发射线圈安装于所述外壳且连接至所述第一驱动电路板，所述供电接收线圈安装于所述旋转平台且连接至所述第二驱动电路板，藉由所述供电发射线圈和所述供电接收线圈之间的感应电磁场实现无线供电。

在其中的一实施例，所述供电发射线圈和所述供电接收线圈在垂直于所述旋转平台的旋转轴方向上是平铺的。

在其中的一实施例，所述无线通信方式包括光通讯方式、Wi-Fi方式、Bluetooth方式、Enocean方式或Zigbee方式。

在其中的一实施例，所述光通讯方式采用单工、单双工或全双工进行信号传输。

在其中的一实施例，所述第一信号收发单元和所述第二信号收发单元均包括注入式半导体发光器件、半导体激光器件或光电耦合器件。

在其中的一实施例，所述注入式半导体发光器件为发光二极管、数码管、符号管、米字管或矩阵管。

在其中的一实施例，所述第一信号收发单元以及所述第二信号收发单元均包括光敏二极管、雪崩二极管、光敏三极管、光敏场效应管或光敏电阻。

采用本发明的无线电能传输滑环，其包括供电发射线圈、供电接收线圈、第一驱动电路板、第二驱动电路板、第一引出线和第二引出线。其中，第一驱动电路板将第一引出线引入的直流电或交流电传输到供电发射线圈，供电发射线圈将电能以无线电波形式发出，对应位置的供电接收线圈接收到电磁能量并传输到第二驱动电路板。相比于现有技术，本发明采用了非物理接触式的能量与信息传输方式，避免了因为电刷磨损而电气连接失效，大大提高了传统滑环的使用寿命。

附图说明

读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，

图1示出依据本发明的一实施方式的无线电能传输滑环的结构示意图；

图2示出图1的无线电能传输滑环的外部轮廓示意图；

图3示出图1的无线电能传输滑环的供电发射线圈与供电接收线圈的第一具体实施例；

图4示出图1的无线电能传输滑环的供电发射线圈与供电接收线圈的第二具体实施例；以及

图5示出图1的无线电能传输滑环的供电发射线圈与供电接收线圈的第三具体实施例。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。

图1示出依据本发明的一实施方式的无线电能传输滑环的结构示意图。图2示出图1的无线电能传输滑环的外部轮廓示意图。图3至图5分别示出图1的无线电能传输滑环的供电发射线圈与供电接收线圈的不同实施例。

在展开详细说明之前，本申请的附图中，相同或相似的数字标记代表相同的部件。其中，1-盖板；2-第二驱动电路板；3-旋转平台；4-供电接收线圈；5-轴承；6-供电发射线圈；7-第一驱动电路板；8-第一信号收发单元；9-外壳；10-第二信号收发单元；L1-引出线1；L2-引出线2。

参照图1，在该实施方式中，本发明的无线电能传输滑环适于在相对旋转的两个物体间进行无线电能传输。该无线电能传输滑环包括供电发射线圈6、供电接收线圈4、第一信号收发单元8、第二信号收发单元10、第一驱动电路板7、第二驱动电路板2、旋转平台3、外壳9、轴承5、盖板1、第一引出线L1和第二引出线L2。

详言之，第一驱动电路板7将第一引出线L1引入的直流电或者交流电传输到供电发射线圈6，然后供电发射线圈6将电能以无线电波形式发出，对应位置的供电接收线圈4接收到电磁能量并传输到第二驱动电路板2。旋转平台3与外壳9通过轴承5相连。第一信号收发单元8安装于第一驱动电路板7，第二信号收发单元10安装于第二驱动电路板2。第一信号收发单元8与第二信号收发单元10采用无线通信方式进行信号传输。盖板1位于信号传输装置的外侧并围绕旋转平台3与外壳9。第一引出线L1和第二引出线L2分别从第一驱动电路板7和第二驱动电路板2引出至装置外部。如此一来，本发明的无线电能传输滑环可在旋转平台与外壳之间进行非接触式的无线电能传递。为了减小整个装置的体积，供电发射线圈6和供电接收线圈4可设置位于第一驱动电路板7和第二驱动电路板2之间的中空区域。

在一具体实施例，第一驱动电路板7将第一引出线L1引入的直流电转换为交流电，并将交变的电波无线传输给供电接收线圈4。第二驱动电路板2将对应于所接收的电磁能量并转换成的交流电进行整流滤波稳压，并将稳定的直流电通过第二引出线L2引出。

参照图3，在一示意性的实施例中，供电发射线圈6安装于外壳9内侧且连接至第一驱动电路板7。供电接收线圈4安装于旋转平台3且连接至第二驱动电路板2。亦即，供电发射线圈6位于供电接收线圈4的外侧，藉由供电发射线圈6和供电接收线圈4之间的感应电磁场实现无线供电。如此一来，在装置横向(垂直于旋转轴的水平方向)允许的空间较小时，采用线圈竖直方向绕制在骨架上或绕成圆柱形，形成内外套筒的形式，可节省横向空间，无线供电效率高。

参照图4和图5，在一示意性的实施例中，供电发射线圈6和供电接收线圈4在垂直于旋转平台3的旋转轴方向上是平铺的。亦即，在装置纵向(垂直于旋转平台的竖直方向)允许的空间较小时，采用线圈扁平的绕制方式，可节省纵向空间，无线供电效率高。此外，在其他实施例中，还可将供电发射线圈和供电接收线圈直接集成在PCB上，并且在PCB铺铜成线圈形状，从而实现线圈间的电磁能量传递，该种方案可以精简组装工艺和减少成本，让产品集成度更高。

本领域的技术人员应当理解，在上述实施例中的第一信号收发单元和第二信号收发单元通过光信号来实现无线信号传输，然而本申请并不只局限于此。在其他实施例中，第一信号收发单元和第二信号收发单元之间的通信方式还可包括Wi-Fi方式、Bluetooth方式、Enocean方式或Zigbee方式。

此外，第一信号收发单元8和第二信号收发单元10的光通讯方式采用单工、单双工或全双工进行信号传输。单工和单双工光通讯采用一种光谱通信，比如红外、绿光或者其他光谱；而全双工采用两个波长范围的光谱通信。例如，第一信号收发单元8和第二信号收发单元10均包括各自的激光发射单元，激光发射单元可为注入式半导体发光器件、半导体激光器件或光电耦合器件。在此，注入式半导体发光器件为发光二极管、数码管、符号管、米字管或矩阵管。又如，第一信号收发单元以及第二信号收发单元均包括各自的激光接收单元，激光接收单元为光敏二极管、雪崩二极管、光敏三极管、光敏场效应管或光敏电阻。

采用本发明的无线电能传输滑环，其包括供电发射线圈、供电接收线圈、第一驱动电路板、第二驱动电路板、第一引出线和第二引出线。其中，第一驱动电路板将第一引出线引入的直流电或交流电传输到供电发射线圈，供电发射线圈将电能以无线电波形式发出，对应位置的供电接收线圈接收到电磁能量并传输到第二驱动电路板。相比于现有技术，本发明采用了非物理接触式的能量与信息传输方式，避免了因为电刷磨损而电气连接失效，大大提高了传统滑环的使用寿命。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (12)

1.一种无线电能传输滑环，适于在相对旋转的两个物体间进行无线电能传输，其特征在于，所述无线电能传输滑环包括供电发射线圈、供电接收线圈、第一驱动电路板、第二驱动电路板、第一引出线和第二引出线，

其中，所述第一驱动电路板将所述第一引出线引入的直流电或者交流电传输到所述供电发射线圈，所述供电发射线圈将电能以无线电波形式发出，对应位置的所述供电接收线圈接收到电磁能量并传输到所述第二驱动电路板。

2.根据权利要求1所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述无线电能传输滑环还包括第一信号收发单元、第二信号收发单元、旋转平台、外壳、轴承、盖板，

其中，旋转平台与外壳通过轴承相连，第一信号收发单元安装于所述第一驱动电路板，第二信号收发单元安装于所述第二驱动电路板，第一信号收发单元与第二信号收发单元采用无线通信方式进行信号传输，盖板位于所述无线电能传输滑环的外侧并围绕所述旋转平台与所述外壳，所述第一引出线和所述第二引出线分别从所述第一驱动电路板和所述第二驱动电路板引出至所述无线电能传输滑环的外部。

3.根据权利要求1所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述供电发射线圈和所述供电接收线圈位于所述第一驱动电路板和所述第二驱动电路板之间的中空区域。

4.根据权利要求1所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述第一驱动电路板将外部的直流电转换为交流电，并将所述交流电转换成交变的电波无线传输给所述供电接收线圈。

5.根据权利要求1所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述第二驱动电路板将对应于所接收的电磁能量并转换成的交流电进行整流滤波稳压，并将稳定的直流电通过所述第二引出线引出。

6.根据权利要求2所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述供电发射线圈安装于所述外壳内侧且连接至所述第一驱动电路板，所述供电接收线圈安装于所述旋转平台且连接至所述第二驱动电路板，藉由所述供电发射线圈和所述供电接收线圈之间的感应电磁场实现无线供电。

7.根据权利要求6所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述供电发射线圈和所述供电接收线圈在垂直于所述旋转平台的旋转轴方向上是平铺的。

8.根据权利要求2所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述无线通信方式包括光通讯方式、Wi-Fi方式、Bluetooth方式、Enocean方式或Zigbee方式。

9.根据权利要求8所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述光通讯方式采用单工、单双工或全双工进行信号传输。

10.根据权利要求9所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述第一信号收发单元和所述第二信号收发单元均包括注入式半导体发光器件、半导体激光器件或光电耦合器件。

11.根据权利要求10所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述注入式半导体发光器件为发光二极管、数码管、符号管、米字管或矩阵管。

12.根据权利要求10所述的无线电能传输滑环，其特征在于，所述第一信号收发单元以及所述第二信号收发单元均包括光敏二极管、雪崩二极管、光敏三极管、光敏场效应管或光敏电阻。