CN113489165A - 非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车，非接触式旋转体电能传输和通信装置包括转子模块和定子模块，转子模块包括转子体和设置于转子体上的转子线圈；转子模块穿过旋转轴并与该旋转轴一体旋转；转子线圈用于向负载供电以及传输通信信号；定子模块，包括定子体和设置于定子体上的定子线圈，定子线圈和转子线圈进行电磁耦合；其中，定子体与转子体位于同一平面，且定子体位于转子体远离旋转轴的一侧。相较于现有技术中，定子体与转子体均穿过旋转轴，定子体与转子体为对置设置而言，本发明实施例的定子体位置设置更为灵活，可在位于转子体远离旋转轴一侧的任意位置进行设置，使得整个装置的布局更为灵活。

Description

非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车

技术领域

本发明实施例涉及旋转体技术领域，尤其涉及一种非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车。

背景技术

对于电动助力车，控制器需要实时采集骑行者的踩踏力度，计算相应助力，驱动电机和人力一起前行。踩踏力度往往通过安装于旋转轴的扭矩传感器进行采集，因此为安装于旋转轴的扭矩传感器供电及通信十分重要。

现有的用于电动助力车的扭矩传感器是由与扭矩传感器连接的转子线圈在定子线圈的电场变化时感应出电流，从而向扭矩传感器提供电能及实现通信。但是现有技术中，承载定子线圈的定子体与承载转子线圈的转子体为轴向对置安装，使得定子体与转子体的安装方式较为固定，不够灵活。

发明内容

本发明提供一种非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车，以使装置中的器件设置更为灵活。

第一方面，本发明实施例提供了一种非接触式旋转体电能传输和通信装置，包括：

转子模块，包括转子体和设置于所述转子体上的转子线圈；所述转子模块穿过旋转轴并与该旋转轴一体旋转；所述转子线圈用于向负载供电以及传输通信信号；

定子模块，包括定子体和设置于所述定子体上的定子线圈，所述定子线圈和所述转子线圈进行电磁耦合；其中，所述定子体与所述转子体位于同一平面，且所述定子体位于所述转子体远离所述旋转轴的一侧。

可选的，所述定子模块的形状为扇形。

可选的，所述定子体和所述转子体所在的平面为第一平面；

所述非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括导磁模块，所述导磁模块位于所述第一平面的一侧或两侧；所述导磁模块在所述第一平面上的垂直投影覆盖至少部分所述转子线圈和至少部分所述定子线圈。

可选的，所述导磁模块的形状为U型或J型，所述导磁模块包括第一面、第二面和第三面，所述第一面和所述第二面相对设置，所述第一面和所述第二面，位于所述第一平面的两侧，所述第三面连接所述第一面和所述第二面，所述第三面穿过所述定子线圈；

或者，所述导磁模块的形状为L型，所述导磁模块包括第一面和第二面，所述第一面位于所述第一平面的任一侧，所述第二面与所述第一面连接，所述第二面穿过所述定子线圈。

可选的，所述转子模块还包括电路单元，所述电路单元位于所述转子模块的内侧；

所述转子线圈位于所述转子模块的外侧。

可选的，所述非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括定子调制电路、转子调制电路、定子解调电路和转子解调电路、控制模块、功率发射电路和功率接收电路；

所述功率发射电路的输入端与所述控制模块的第一端电连接，所述功率发射电路的输出端与所述定子线圈电连接；

所述定子调制电路的输入端与所述控制模块的第二端电连接，所述定子调制电路的输出端与所述定子线圈电连接；所述定子解调电路的输入端与所述定子线圈电连接，所述定子解调电路的输出端与所述控制模块的第三端电连接；

所述转子调制电路的输入端与所述负载电连接，所述转子调制电路的输出端与所述转子线圈电连接；所述转子解调电路的输入端与所述转子线圈电连接，所述转子解调电路的输出端与所述负载电连接；

所述功率接收电路的输入端与所述转子线圈电连接，所述功率接收电路的输出端与所述负载电连接。

可选的，所述非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括第一滤波电容和第一滤波电感；所述功率发射电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；

所述第一滤波电感的第一端与所述功率发射电路的第一输出端电连接，所述第一滤波电感的第二端分别与所述定子线圈的第一端和所述第一滤波电容的第一端电连接，所述第一滤波电容的第二端分别与所述功率发射电路的第二输出端和所述定子线圈的第二端电连接。

可选的，所述非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括第二滤波电容、第二滤波电感、第一放大电容和第二放大电容；所述定子调制电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述转子调制电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述功率接收电路的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述功率接收电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；

所述第二滤波电感的第一端与所述第一滤波电感的第二端电连接，所述第二滤波电感的第二端与所述第二滤波电容的第一端电连接，所述第二滤波电容的第二端与所述定子线圈的第一端电连接；所述定子调制电路的第一输出端与所述第二滤波电感的第二端电连接，所述定子调制电路的第二输出端与所述定子线圈的第二端电连接；

所述第一放大电容的第一端与所述转子线圈的第一端电连接，所述第一放大电容的第二端分别与所述第二放大电容的第一端和所述功率接收电路的第一输入端电连接，所述第二放大电容的第二端分别与所述转子线圈的第二端和所述功率接收电路的第二输入端电连接，所述功率接收电路的第一输出端与所述负载的第一端电连接，所述功率接收电路的第二输出端与所述负载的第二端电连接；

所述转子调制电路的第一输出端与所述第一放大电容的第二端电连接，所述转子调制电路的第二输出端与所述负载的第二端电连接。

可选的，所述定子解调电路包括第一倍压电路、第一分压电路和第一转换电路；

所述第一倍压电路的第一端作为所述定子解调电路的输入端与所述定子线圈的第一端电连接，所述第一倍压电路的第二端通过第三滤波电容与所述第一分压电路的第一端电连接，所述第一倍压电路的第三端与所述第一分压电路的第二端电连接；

所述第一分压电路的第一端还与所述第一转换电路的第一输入端电连接，所述第一分压电路的第三端与所述第一转换电路的第二输入端电连接，所述第一分压电路的第四端与所述第一转换电路的第三输入端电连接，所述第一转换电路的输出端作为所述定子解调模块的输出端；

所述转子解调电路包括第二倍压电路、第二分压电路和第二转换电路；

所述第二倍压电路的第一端作为所述转子解调电路的输入端与所述转子线圈的第一端电连接，所述第二倍压电路的第二端通过第四滤波电容与所述第二分压电路的第一端电连接，所述第二倍压电路的第三端与所述第二分压电路的第二端电连接；

所述第二分压电路的第一端还与所述第二转换电路的第一输入端电连接，所述第二分压电路的第三端与所述第二转换电路的第二输入端电连接，所述第二分压电路的第四端与所述第二转换电路的第三输入端电连接，所述第二转换电路的输出端作为所述转子解调模块的输出端。

第二方面，本发明实施例还提供了一种电动助力车，该电动助力车包括上述任一项所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置。

本发明实施例提供了一种非接触式旋转体电能传输和通信装置及电动助力车，非接触式旋转体电能传输和通信装置包括转子模块和定子模块，转子模块包括转子体和设置于转子体上的转子线圈；转子模块穿过旋转轴并与该旋转轴一体旋转；转子线圈用于向负载供电以及传输通信信号；定子模块，包括定子体和设置于定子体上的定子线圈，定子线圈和转子线圈进行电磁耦合；其中，定子体与转子体位于同一平面，且定子体位于转子体远离旋转轴的一侧。本发明实施例的定子线圈和转子线圈通过电磁耦合实现电能传输和通信，且定子体与转子体位于同一平面，定子体位于转子体远离旋转轴的一侧，相较于现有技术中，定子体与转子体均穿过旋转轴，定子体与转子体为对置设置而言，本发明实施例的定子体位置设置更为灵活，可在位于转子体远离旋转轴一侧的任意位置进行设置，使得整个装置的布局更为灵活。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的另一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的侧视图。

图4是本发明实施例提供的另一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的电路示意图。

图6是本发明实施例提供的另一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构电路示意图。

图7是本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的定子解调电路的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的转子解调电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图，参考图1，该非接触式旋转体电能传输和通信装置包括：

转子模块10，包括转子体101和设置于转子体101上的转子线圈102；转子模块10穿过旋转轴11并与该旋转轴11一体旋转；转子线圈102用于向负载12供电以及传输通信信号；

定子模块13，包括定子体131和设置于定子体131上的定子线圈132，定子线圈132和转子线圈102进行电磁耦合；其中，定子体131与转子体101位于同一平面，且定子体131位于转子体101远离旋转轴11的一侧。

为保证定子线圈132和转子线圈102之间具有较强的电磁耦合强度，定子线圈132和转子线圈102在定子体131与转子体101所在平面方向上的距离小于设定距离阈值。

转子线圈102还与负载12电连接，负载12可以为扭矩传感器，扭矩传感器设置于旋转轴12上。

定子线圈132连接有电源，定子线圈132将电能和通信信号通过电磁耦合的形式传输至转子线圈102，转子线圈102接收定子线圈132传输的电能和通信信号，并将电能和通信信号传输至扭矩传感器，扭矩传感器根据接收的定子线圈132传输来的通信信号，产生对应的通信信号并经转子线圈102传回定子线圈132，从而实现信息交互。

其中，转子体101穿过旋转轴11，形状为圆环，定子体131的形状也可以为圆环，或者为圆环的一部分，还可以为其他形状，图1中示例性的示出定子体131为圆环的一部分。本实施例的定子线圈132和转子线圈102通过电磁耦合实现电能传输和通信，且定子体131与转子体101位于同一平面，定子体131位于转子体101远离旋转轴11的一侧，相较于现有技术，定子体131同转子体101一样，穿过旋转轴11设置，本实施例的定子体131无需穿过旋转轴11，设置于位于转子体101远离旋转轴11的一侧的任意位置，定子体131的位置设置更为灵活。

在上述各实施例的基础上，可选的，定子模块的形状为扇形。

相较于现有技术中，定子体为穿过旋转轴的圆环，造成的定子体体积较大，本实施例中定子模块的形状为扇形，可以减小整个装置的体积，有利于装置的小型化，且因定子模块的形状较小，可在非接触式旋转体电能传输和通信装置的所有器件结构进行布局时，设置于位于转子体远离旋转轴的一侧的任意位置，使得装置的器件布局更为灵活。

图2为本发明实施例提供的另一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图，图3为图2对应的非接触式旋转体电能传输和通信装置的侧视图，参考图2和图3，可选的，定子体131和转子体101所在的平面为第一平面；

非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括导磁模块14，导磁模块14位于第一平面的一侧或两侧；导磁模块14在第一平面上的垂直投影覆盖至少部分转子线圈102和至少部分定子线圈132。

其中，导磁模块14的材料为导磁材料，导磁模块14不与转子体101接触，导磁模块14可与定子体131接触也可与定子体131不接触，本实施例在此不做具体限定。导磁模块14可以仅位于第一平面的一侧，也可以在第一平面的两侧均设置有导磁模块14，本实施例示例性的示出导磁模块14位于第一平面的两侧。

导磁模块14可以增强定子线圈132和转子线圈102之间的电磁耦合强度，从而可以减少定子线圈132的匝数和定子线圈132的大小，进一步减小定子模块13的体积。同时，导磁模块14还可以提高定子线圈132与转子线圈102的抗干扰能力，减少在通信信号传输过程中，噪声信号的干扰。

在上述实施例中，可选的，非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括固定结构，用于固定导磁模块。下面进行具体说明。继续参见图2和图3，在本发明的一种实施方式中，可选的，导磁模块14的形状为U型或J型，导磁模块14包括第一面、第二面和第三面(图中未示出)，第一面和第二面相对设置，第一面和第二面，位于第一平面的两侧，第三面连接第一面和第二面，第三面穿过定子线圈132。

导磁模块14的第一面和第二面分别位于第一平面的两侧，当非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构如图2或图3所示时，第一面和第二面位于第一平面的上侧和下侧。定子线圈132中间位置对应的定子体131上可开设槽孔，以便导磁模块的第三面穿过定子线圈132。

导磁模块的形状为U型时，第一面和第二面在第一平面上的投影的长度相等。导磁模块的形状为J型时，第一面和第二面在第一平面上的投影的长度不相等，第一面在第一平面上的投影的长度大于第二面在第一平面上的投影的长度或者第二面在第一平面上的投影的长度大于第一面在第一平面上的投影的长度。

在本发明的另一种实施方式中，可选的，导磁模块的形状为L型，导磁模块包括第一面和第二面，第一面位于第一平面的任一侧，第二面与第一面连接，第二面穿过定子线圈。

可选的，非接触式旋转体电能传输和通信装置的导磁模块还可以是两个L型。

继续参考图2和图3，第一面可以位于第一平面的上侧，也可以位于第一平面的下侧；以及，第二面可以与第一平面垂直。

导磁模块的形状为U型、J型时，第三面将第一面和第二面固定于定子体的两侧，或者导磁模块的形状为L型时，导磁模块的第二面将导磁模块的第一面固定于定子体的一侧。且导磁模块的形状为U型、J型或L型时，均可以增强定子线圈和转子线圈之间的电磁耦合强度。

图4为本发明实施例提供的另一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图，参考图4，可选的，转子模块10还包括电路单元103，电路单元103位于转子模块10的内侧；转子线圈102位于转子模块10的外侧。

电路单元103为与转子线圈102一起共同完成电能传输和通信信号传输的电路结构。电路单元103位于转子模块10的内侧、转子线圈102位于转子模块10的外侧，使得电路单元103不会影响定子线圈132与转子线圈102间的电磁耦合，可以减少电路单元103对定子线圈132与转子线圈102的干扰，提高信号传输的准确性。

在上述各实施例中，示例性地对非接触式旋转体电能传输和通信装置的转子体、转子线圈、定子体、定子线圈、导磁模块的结构进行了说明，以上述各实施例为基础，下面对非接触式旋转体电能传输和通信装置中的电路设置方式进行说明。

图5为本发明实施例提供的一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的电路示意图，参考图5，可选的，非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括定子调制电路15、转子调制电路16、定子解调电路17和转子解调电路18、控制模块19、功率发射电路20和功率接收电路21；

功率发射电路20的输入端与控制模块19的第一端电连接，功率发射电路20的输出端与定子线圈132电连接；

定子调制电路15的输入端与控制模块19的第二端电连接，定子调制电路15的输出端与定子线圈132电连接；定子解调电路17的输入端与定子线圈132电连接，定子解调电路17的输出端与控制模块19的第三端电连接；

转子调制电路16的输入端与负载12电连接，转子调制电路16的输出端与转子线圈102电连接；转子解调电路18的输入端与转子线圈102电连接，转子解调电路18的输出端与负载12电连接；

功率接收电路21的输入端与转子线圈102电连接，功率接收电路21的输出端与负载12电连接。

其中，控制模块19包括单片机和电源，可以通过功率发射电路20向定子线圈132提供电能，也可以通过定子调制电路15将通信信号传输至定子线圈132，还可以通过定子解调电路17接收定子线圈132传回的负载12发送的通信信号。

电源为直流电源，功率发射电路20将直流电转换为高频交流电传输至定子线圈132，当定子线圈132的电场变化时，转子线圈102通过电磁耦合感应出电能，功率接收电路21将转子线圈102的交流电转换为直流电传输至负载12，从而实现对负载12的供电。其中，可选的，功率接收电路21为整流电路，将交流电转换为直流电，以向直流负载12供电。

以负载12为扭矩传感器为例对控制模块19与负载12需要进行信息交互的工作原理进行说明。控制模块19需要获取扭矩传感器的扭矩时，控制模块19将扭矩获取信号通过定子调制电路调制到定子线圈132上，转子解调电路18将定子线圈132的获取扭矩信号对应的调制信号解调为可读信号传输至扭矩传感器，扭矩传感器输出扭矩量，并通过转子调制电路16将扭矩量调制到转子线圈102，定子解调电路17将转子线圈102的扭矩量对应的调制信号解调为可读的信号传输至控制模块19。至此，通过调制与解调实现控制模块19与负载12的信息交互。

图6为本发明实施例提供的另一种非接触式旋转体电能传输和通信装置的结构示意图，参考图6，在上述实施例的基础上，对非接触式旋转体电能传输和通信装置的具体结构进行说明。可选的，非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括第一滤波电容C1和第一滤波电感L1；功率发射电路20的输出端包括第一输出端和第二输出端；

第一滤波电感L1的第一端与功率发射电路20的第一输出端电连接，第一滤波电感L1的第二端分别与定子线圈132的第一端和第一滤波电容C1的第一端电连接，第一滤波电容C1的第二端分别与功率发射电路20的第二输出端和定子线圈132的第二端电连接。

第一滤波电感L1和第一滤波电容C1组成滤波电路，对控制模块19的电源中特定频率外的频率进行有效滤除，从而将某些噪声滤除，起到抑制和防止干扰的作用，保证通信信号传输的准确性。

继续参考图6，可选的，非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括第二滤波电容C2、第二滤波电感L2、第一放大电容C3和第二放大电容C4；定子调制电路15的输出端包括第一输出端和第二输出端；转子调制电路16的输出端包括第一输出端和第二输出端；功率接收电路21的输入端包括第一输入端和第二输入端，功率接收电路21的输出端包括第一输出端和第二输出端；

第二滤波电L2的第一端与第一滤波电感L1的第二端电连接，第二滤波电感L2的第二端与第二滤波电容C2的第一端电连接，第二滤波电容C2的第二端与定子线圈132的第一端电连接；定子调制电路15的第一输出端与第二滤波电感L2的第二端电连接，定子调制电路15的第二输出端与定子线圈132的第二端电连接；

第一放大电容C3的第一端与转子线圈102的第一端电连接，第一放大电容C3的第二端分别与第二放大电容C4的第一端和功率接收电路21的第一输入端电连接，第二放大电容C4的第二端分别与转子线圈102的第二端和功率接收电路21的第二输入端电连接，功率接收电路21的第一输出端与负载12的第一端电连接，功率接收电路21的第二输出端与负载12的第二端电连接；

转子调制电路16的第一输出端与第一放大电容C3的第二端电连接，转子调制电路16的第二输出端与负载12的第二端电连接。

第二滤波电感L2和第二滤波电容C2组成滤波电路，再次对功率发射电路20输出的电能进行滤波，滤除噪声的干扰，同时，第二滤波电感L2和第二滤波电容C2还起隔离电压的作用，将功率发射电路20输出的特定电压值进行输出，而将其他电压滤除。

转子线圈102感应出的电能一般较小，因此，通过第一放大电容C3和第二放大电容C4将转子线圈102输出的电能放大后传输至负载12。

本实施例中示例性的示出功率接收电路21为单相桥式全波整流电路，单相桥式全波整流电路包括第一整流管D1、第二整流管D2、第三整流管D3和第四整流管D4，第一整流管D1、第二整流管D2、第三整流管D3和第四整流管D4，均为二极管。第一整流管D1的第二端与第二整流管D2的第二端电连接，第二整流管D2的第一端与第四整流管D4的第二端电连接，第四整流管D4的第一端与第三整流管D3的第一端电连接，第三整流管D3的第二端与第一整流管D1的第一端电连接，第三整流管D3和第四整流管D4的公共端接地。其中，第一整流管D1的第一端、第二整流管D2的第一端、第三整流管D3的第一端、第四整流管D4的第一端为各自的阳极端，第一整流管D1的第二端、第二整流管D2的第二端、第三整流管D3的第二端、第四整流管D4的第二端为各自的阴极端。

第一整流管D1和第三整流管D3的公共端作为功率接收电路21的第一输入端，第二整流管D2和第四整流管D4的公共端作为功率接收电路21的第二输入端，第一整流管D1和第二整流管D2的公共端作为功率接收电路21的第一输出端，第三整流管D3和第四整流管D4的公共端第作为功率接收电路21的第二输出端。转子线圈102的交流电经功率接收电路21整流为直流电后通过功率接收电路21的第一输出端和第二输出端传输至负载12，向负载12提供电能。

控制模块19包括电源191和第一单片机192，功率发射电路20的输入端包括第一输入端H1和第二输入端H2，电源191的第一端与功率发射电路20的第一输入端H1电连接，电源191的第二端与功率发射电路20的第二输入端H2电连接，电源191的第一端和第二端作为控制模块19的第一端。电源191通过功率发射电路20向定子线圈132传输电能。

定子调制电路15包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C5和第一开关单元151。定子调制电路15的输入端包括第一输入端和第二输入端。控制模块19的第二端包括第一子端和第二子端，第一单片机192的第一端A1作为第一子端，第一单片机192的第二端A2作为第二子端。第一单片机192的第三端A3作为控制模块19的第三端。

第一电阻R1的第一端作为定子调制电路15的第一输出端，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端电连接，第二电阻R2的第一端还与第一电容C5的第一端电连接，第二电阻R2的第二端与第一电容C5的第二端电连接，第二电阻R2的第二端还与第一开关单元151的选择端Q1电连接，第一开关单元151的固定端Q2作为定子调制电路15的第二输出端。第一开关单元151的第一输入端Q3作为定子调制电路15的第一输入端与第一单片机192的第一端A1电连接，第一开关单元151的第二输入端Q4作为定子调制电路15的第二输入端与第一单片机192的第二端A2电连接，第一开关单元151的第二输入端接地。

转子调制电路16包括第三电阻R3、第二电容C6、第二开关单元161和第二单片机162。第三电阻R3的第一端作为转子调制电路16的第一输出端，第三电阻R3的第一端还与第二电容C6的第一端电连接，第三电阻R3的第二端分别与第二电容C6的第二端和第二开关单元161的选择端Q5电连接，第二开关单元161的固定端Q6作为转子调制电路16的第二输出端。第二开关单元161的第一输入端Q7与第二单片机162的第一端A4电连接，第二开关单元161的第二输入端Q8与第二单片机162的第二端A5电连接，第二单片机162的第二端A5还与第二开关单元161的固定端Q6电连接。第二单片机162还包括第三端(图中并未示出)，第二单片机162的第三端作为转子调制电路16的输入端与负载12电连接(图中并未示出)，用以实时获取负载12的信息，示例性的，实时获取负载12的扭矩量。

当需要获取负载12的信息时，示例性的，当负载12为扭矩传感器，第一单片机192需获取扭矩传感器的扭矩时，第一单片机192生成扭矩获取信号，并输出至第一开关单元151，控制第一开关单元151的固定端Q2与第一开关单元151的选择端Q1连通或断开。第一开关单元151的固定端Q2与第一开关单元151的选择端Q1连通或断开时，使得第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C5分别接入或不接入定子线圈132两端，从而改变流过定子线圈132中的电流，转子线圈102中的电流根据定子线圈132的电流变化规律而发生同样的变化，转子解调电路根据转子线圈102中电流的变化规律解调出扭矩获取信号。

当转子解调电路解调出扭矩获取信号后，转子调制电路16中的第二单片机162根据获取到的扭矩传感器的扭矩量生成扭矩量信号，并根据扭矩量信号控制第二开关单元161的固定端Q6与第二开关单元161的选择端Q5的连通或断开。第二开关单元161的固定端Q6与第二开关单元161的选择端Q5连通或断开时，使得第三电阻R3和第二电容C6分别接入或不接入转子线圈102两端，从而改变定子线圈132两端的电压。定子解调电路根据定子线圈132两端的电压的变化解调出转子线圈102传输的扭矩量信号，从而获得扭矩传感器输出的扭矩量。

继续参考图6，非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括第四电阻R4和第三电容C7，第四电阻R4的一端与第二整流管D2的第二端电连接，第四电阻R4的另一端分别与第三电容C7的第一端和负载12的第一端电连接，第三电容C7的第二端与负载12的第二端电连接。第四电阻R4起限流作用，防止输入负载12的电流过大，造成负载12的损坏。第三电容C7起滤波作用，滤除噪声的干扰。

图7为本发明实施例提供的一种定子解调电路的结构示意图，参考图6和图7，可选的，定子解调电路包括第一倍压电路171、第一分压电路172和第一转换电路173；

第一倍压电路171的第一端B1作为定子解调电路的输入端与定子线圈132的第一端电连接，第一倍压电路171的第二端B2通过第三滤波电容C8与第一分压电路172的第一端F1电连接，第一倍压电路171的第三端B3与第一分压电路172的第二端F2电连接；

第一分压电路172的第一端还与第一转换电路173的第一输入端电连接，第一分压电路172的第三端F3与第一转换电路173的第二输入端电连接，第一分压电路172的第四端F4与第一转换电路173的第三输入端电连接，第一转换电路173的输出端U1作为定子解调模块的输出端。

定子线圈132的第一端的电压经第一倍压电路171放大后、再经第三滤波电容C8滤波后输入第一转换电路173的第一输入端，第一转换电路173根据定子线圈132的第一端的电压和第一分压电路172的第三端F3输出的第一参考电压的大小关系输出高低电平信号。

具体的，第一倍压电路171包括第四电容C9、第五电容C10、第一二极管D5、第二二极管D6和第五电阻R5，第四电容C9的第一端作为第一倍压电路171的第一端B1，第四电容C9的第二端分别与第一二极管D5的第二端和第二二极管D6的第一端电连接，第二二极管D6的第二端分别与第五电容C10的第一端和第五电阻R5的第一端电连接，第五电容C10的第二端分别与第一二极管D5的第一端和第五电阻R5的第二端电连接，第二二极管D6的第二端作为第一倍压电路171的第二端B2，第一二极管D5的第一端作为第一倍压电路171的第三端B3，第一倍压电路171的第三端B3接地。

第一分压电路172包括第一分压电阻R6、第二分压电阻R7、第三分压电阻R8、第四分压电阻R9和直流电压源VCC。直流电压源VCC的输出端分别与第一分压电阻R6的第一端和第四分压电阻R9的第一端电连接，第一分压电阻R6的第二端与第二分压电阻R7的第一端电连接，第二分压电阻R7的第二端分别与第五电阻R5的第二端和第三分压电阻R8的第一端电连接，第三分压电阻R8的第二端与第四分压电阻R9的第二端电连接。第一分压电阻R6的第二端作为第一分压电路172的第一端F1，第二分压电阻R7的第二端作为第一分压电路172的第二端F2，第三分压电阻R8的第二端作为第一分压电路172的第三端F3，第四分压电阻R9的第一端作为第一分压电路172的第四端F4。第一分压电路172通过第一分压电阻R6、第二分压电阻R7、第三分压电阻R8、第四分压电阻R9在第三分压电阻R8的第二端输出第一参考电压。

第一转换电路173包括第一比较器，第一比较器的同相输入端作为第一转换电路173的第一输入端，第一比较器的反相输入端作为第一转换电路173的第二输入端，当定子线圈132的第一端的电压大于第一参考电压时，第一转换电路173的输出端U1输出一高电平信号，当定子线圈132的第一端的电压小于第一参考电压时，第一转换电路173的输出端U1输出一低电平信号。第一转换电路173根据定子线圈132电压的变化解调出负载传输出的扭矩量对应的信号并传输至第一单片机192中。

图8为本发明实施例提供的一种转子解调电路的结构示意图，参考图6和图8，可选的，转子解调电路包括第二倍压电路181、第二分压电路182和第二转换电路183；

第二倍压电路182的第一端B4作为转子解调电路的输入端与转子线圈102的第一端电连接，第二倍压电路181的第二端B5通过第四滤波电容C11与第二分压电路182的第一端F5电连接，第二倍压电路181的第三端B6与第二分压电路182的第二端F6电连接；

第二分压电182路的第一端F5还与第二转换电路183的第一输入端电连接，第二分压电路182的第三端F7与第二转换电路183的第二输入端电连接，第二分压电路182的第四端F8与第二转换电路183的第三输入端电连接，第二转换电路183的输出端U2作为转子解调模块的输出端。

转子线圈102的第一端的电压经第二倍压电路181放大后、再经第四滤波电容C11滤波后输入第二转换电路183的第一输入端，第二转换电路183根据转子线圈102的第一端的电压和第二分压电路182的第三端F7输出的第二参考电压的大小关系输出高低电平信号。

具体的，第二倍压电路181包括第六电容C12、第七电容C13、第三二极管D7、第四二极管D8和第六电阻R10，第六电容C12的第一端作为第二倍压电路181的第一端B4，第六电容C12的第二端分别与第三二极管D7的第二端和第四二极管D8的第一端电连接，第四二极管D8的第二端分别与第七电容C13的第一端和第六电阻R10的第一端电连接，第七电容C13的第二端分别与第三二极管D7的第一端和第六电阻R10的第二端电连接，第四二极管D8的第二端作为第二倍压电路181的第二端B5，第三二极管D7的第一端作为第二倍压电路181的第三端B6，第二倍压电路181的第三端B6接地。

第二分压电路182包括第五分压电阻R11、第六分压电阻R12、第七分压电阻R13、第八分压电阻R14和直流电压源VCC。直流电压源VCC的输出端分别与第五分压电阻R11的第一端和第八分压电阻R4的第一端电连接，第五分压电阻R11的第二端与第六分压电阻R12的第一端电连接，第六分压电阻R12的第二端分别与第六电阻R10的第二端和第七分压电阻R13的第一端电连接，第七分压电阻R13的第二端与第八分压电阻R14的第二端电连接。第五分压电阻R11的第二端作为第二分压电路182的第一端F5，第六分压电阻R12的第二端作为第二分压电路182的第二端F6，第七分压电阻R13的第二端作为第二分压电路182的第三端F7，第八分压电阻R14的第一端作为第二分压电路182的第四端F8。第二分压电路182通过第五分压电阻R11、第六分压电阻R12、第七分压电阻R13、第八分压电阻R14在第七分压电阻R14的第二端输出第二参考电压。

第二转换电路183包括第二比较器，第二比较器的同相输入端作为第二转换电路183的第一输入端，第二比较器的反相输入端作为第二转换电路183的第二输入端，当转子线圈102的第一端的电压大于第二参考电压时，第二转换电路183的输出端U2输出高电平信号，当转子线圈102的第一端的电压小于第二参考电压时，第二转换电路183的输出端U2输出低电平信号。第二转换电路183的输出端U2与第二单片机162的第三端A6电连接，第二单片机162与负载12电连接，即转子解调电路通过第二单片机162与负载12电连接。第二转换电路183根据转子线圈102电压的变化输出一系列高低电平信号，即解调出第一单片机传输出的扭矩获取信号并传输至第二单片机162中，使得第二单片机162获取负载12的扭矩量并通过转子调制电路将扭矩量对应的扭矩量信号调制到转子线圈上，向定子体端进行输出。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，包括：

转子模块，包括转子体和设置于所述转子体上的转子线圈；所述转子模块穿过旋转轴并与该旋转轴一体旋转；所述转子线圈用于向负载供电以及传输通信信号；

定子模块，包括定子体和设置于所述定子体上的定子线圈，所述定子线圈和所述转子线圈进行电磁耦合；其中，所述定子体与所述转子体位于同一平面，且所述定子体位于所述转子体远离所述旋转轴的一侧。

2.根据权利要求1所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，所述定子模块的形状为扇形。

3.根据权利要求1所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，所述定子体和所述转子体所在的平面为第一平面；

所述非接触式旋转体电能传输和通信装置还包括导磁模块，所述导磁模块位于所述第一平面的一侧或两侧；所述导磁模块在所述第一平面上的垂直投影覆盖至少部分所述转子线圈和至少部分所述定子线圈。

4.根据权利要求3所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，所述导磁模块的形状为U型或J型，所述导磁模块包括第一面、第二面和第三面，所述第一面和所述第二面相对设置，所述第一面和所述第二面位于所述第一平面的两侧，所述第三面连接所述第一面和所述第二面，所述第三面穿过所述定子线圈；

或者，所述导磁模块的形状为L型，所述导磁模块包括第一面和第二面，所述第一面位于所述第一平面的任一侧，所述第二面与所述第一面连接，所述第二面穿过所述定子线圈。

5.根据权利要求1所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，所述转子模块还包括电路单元，所述电路单元位于所述转子模块的内侧；

所述转子线圈位于所述转子模块的外侧。

6.根据权利要求1所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，还包括定子调制电路、转子调制电路、定子解调电路和转子解调电路、控制模块、功率发射电路和功率接收电路；

所述功率发射电路的输入端与所述控制模块的第一端电连接，所述功率发射电路的输出端与所述定子线圈电连接；

所述定子调制电路的输入端与所述控制模块的第二端电连接，所述定子调制电路的输出端与所述定子线圈电连接；所述定子解调电路的输入端与所述定子线圈电连接，所述定子解调电路的输出端与所述控制模块的第三端电连接；

所述转子调制电路的输入端与所述负载电连接，所述转子调制电路的输出端与所述转子线圈电连接；所述转子解调电路的输入端与所述转子线圈电连接，所述转子解调电路的输出端与所述负载电连接；

所述功率接收电路的输入端与所述转子线圈电连接，所述功率接收电路的输出端与所述负载电连接。

7.根据权利要求6所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，还包括第一滤波电容和第一滤波电感；所述功率发射电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；

所述第一滤波电感的第一端与所述功率发射电路的第一输出端电连接，所述第一滤波电感的第二端分别与所述定子线圈的第一端和所述第一滤波电容的第一端电连接，所述第一滤波电容的第二端分别与所述功率发射电路的第二输出端和所述定子线圈的第二端电连接。

8.根据权利要求7所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，还包括第二滤波电容、第二滤波电感、第一放大电容和第二放大电容；所述定子调制电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述转子调制电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；所述功率接收电路的输入端包括第一输入端和第二输入端，所述功率接收电路的输出端包括第一输出端和第二输出端；

所述第二滤波电感的第一端与所述第一滤波电感的第二端电连接，所述第二滤波电感的第二端与所述第二滤波电容的第一端电连接，所述第二滤波电容的第二端与所述定子线圈的第一端电连接；所述定子调制电路的第一输出端与所述第二滤波电感的第二端电连接，所述定子调制电路的第二输出端与所述定子线圈的第二端电连接；

所述第一放大电容的第一端与所述转子线圈的第一端电连接，所述第一放大电容的第二端分别与所述第二放大电容的第一端和所述功率接收电路的第一输入端电连接，所述第二放大电容的第二端分别与所述转子线圈的第二端和所述功率接收电路的第二输入端电连接，所述功率接收电路的第一输出端与所述负载的第一端电连接，所述功率接收电路的第二输出端与所述负载的第二端电连接；

所述转子调制电路的第一输出端与所述第一放大电容的第二端电连接，所述转子调制电路的第二输出端与所述负载的第二端电连接。

9.根据权利要求6所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置，其特征在于，所述定子解调电路包括第一倍压电路、第一分压电路和第一转换电路；

所述第一倍压电路的第一端作为所述定子解调电路的输入端与所述定子线圈的第一端电连接，所述第一倍压电路的第二端通过第三滤波电容与所述第一分压电路的第一端电连接，所述第一倍压电路的第三端与所述第一分压电路的第二端电连接；

所述第一分压电路的第一端还与所述第一转换电路的第一输入端电连接，所述第一分压电路的第三端与所述第一转换电路的第二输入端电连接，所述第一分压电路的第四端与所述第一转换电路的第三输入端电连接，所述第一转换电路的输出端作为所述定子解调模块的输出端；

所述转子解调电路包括第二倍压电路、第二分压电路和第二转换电路；

所述第二倍压电路的第一端作为所述转子解调电路的输入端与所述转子线圈的第一端电连接，所述第二倍压电路的第二端通过第四滤波电容与所述第二分压电路的第一端电连接，所述第二倍压电路的第三端与所述第二分压电路的第二端电连接；

所述第二分压电路的第一端还与所述第二转换电路的第一输入端电连接，所述第二分压电路的第三端与所述第二转换电路的第二输入端电连接，所述第二分压电路的第四端与所述第二转换电路的第三输入端电连接，所述第二转换电路的输出端作为所述转子解调模块的输出端。

10.一种电动助力车，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的非接触式旋转体电能传输和通信装置。

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