CN114122840B - 一种无线电能传输旋转连接器 - Google Patents

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    • H01R35/00Flexible or turnable line connectors, i.e. the rotation angle being limited

Abstract

本发明涉及一种无线电能传输旋转连接器,包括转子部件和定子部件,转子部件包括转子端接口连接器、旋转轴、转子端电路板和发射线圈,定子部件包括定子端接口连接器、外壳体、轴承、定子端电路板和接收线圈;转子端接口连接器通过法兰盘固定于旋转轴一端,转子端电路板安装于旋转轴另一端;定子端接口连接器固定于尾部端盖上,尾部端盖固定于外壳体后端,外壳体前端通过轴承与旋转轴转动连接从而使转子部件能够相对于定子部件转动;定子端电路板与接收线圈电性连接,转子端电路板与发射线圈电性连接,发射线圈与接收线圈相对设置并能进行无线电能传输。本发明采用线圈进行无线电能传输,不存在接触磨损,保证稳定电能传输的同时提高连接器寿命。

Description

一种无线电能传输旋转连接器
技术领域
本发明属于旋转连接器技术领域,特别涉及一种无线电能传输旋转连接器。
背景技术
随着近几年无线技术的飞速发展,无线电能传输技术也有更加深入的研究。万物互联的时代来临,现代工业场景要求在旋转部件之间提供更加稳定的电能传输。目前,电能旋转连接器均有较明显的不足:①体积大、重量高。因为旋转连接器内部结构的影响,使得其体积大、重量高,限制了众多使用场景;②寿命低。刷丝和滑环接触摩擦,造成接触磨损;③可靠性较差。刷丝和滑环接触摩擦,造成接触火花,将影响传输可靠性。
发明内容
为解决现有技术问题,本发明提出一种无线电能传输旋转连接器,连接器内部转子端和定子端中负责电能传输元器件之间不接触、无磨损,无传统连接器接触传输时的种种问题。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种无线电能传输旋转连接器,包括转子部件和定子部件,转子部件包括转子端接口连接器、法兰盘、旋转轴、转子端电路板和发射线圈,定子部件包括定子端接口连接器、尾部端盖、外壳体、轴承、定子端电路板和接收线圈;
转子端接口连接器固定于法兰盘上,法兰盘固定于旋转轴一端,转子端电路板通过第一绝缘体安装于旋转轴另一端,转子端电路板与转子端接口连接器电性相连;定子端接口连接器固定于尾部端盖上,尾部端盖固定于外壳体后端,外壳体前端通过轴承与旋转轴转动连接从而使转子部件能够相对于定子部件转动;定子端电路板通过第二绝缘体安装在尾部端盖上,定子端电路板与定子端接口连接器电性连接,转子端电路板位于外壳体内并与发射线圈电性连接,发射线圈安装在第一绝缘体上,定子端电路板与接收线圈电性连接,接收线圈安装在第二绝缘体上,发射线圈与接收线圈相对设置并能进行无线电能传输。
进一步的,转子端电路板上集成有与发射线圈的电能输入端相连的高频逆变电路,定子端电路板上集成有与接收线圈的电能输出端相连的整流电路。
进一步的,外壳体的前端面上固设有金属端盖,旋转轴外套装有固定环,固定环上套装有V型密封圈,V型密封圈具有用于与金属端盖弹性贴合的活动端,以实现旋转过程中旋转轴与定子部件之间的密封。
进一步的,转子端接口连接器与法兰盘之间设置有橡胶垫。
进一步的,法兰盘与旋转轴之间设置第一O型圈。
进一步的,尾部端盖具有伸入外壳体内部的印制板安装部,定子端电路板固定于印制板安装部前端,该印制板安装部与外壳体内壁之间设有第二0型圈。
进一步的,金属端盖与外壳体之间还设有用于端面密封的第三O型圈。
进一步的,旋转轴为中空的变径轴结构,以便于供连接转子端接口连接器与转子端电路板的线缆穿过,旋转轴包括相连的小径端和大径端,其中大径端设于外壳体内部并用于安装转子端电路板以及发射线圈。
进一步的,第一绝缘体通过螺钉将转子端电路板压装在旋转轴上;第二绝缘体通过螺钉将定子端电路板压装在尾部端盖上。
进一步的,发射线圈和接收线圈均为平面线圈结构,从而缩小连接器轴向尺寸
进一步的,转子端接口连接器和定子端接口连接器均采用HD接口连接器。
借由上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明提出的无线电能传输旋转连接器内部采用电能发射/接收线圈进行无线电能传输,不存在接触,无磨损,保证稳定电能传输的同时,极大地提高连接器寿命。
2、由于本发明采用的发射/接收线圈是平面线圈结构,保证大功率电能传输的同时,缩短连接器轴向尺寸,简化方案结构,保证产品小体积、小重量。
3、本发明采用滚动轴承结构进行支撑,不存在刷丝滑环的接触磨损,连接器使用寿命长,影响因素理论上只有轴承寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是本发明一种无线电能传输旋转连接器的剖面结构示意图。
图2是本发明一种无线电能传输旋转连接器的侧视图。
图3是本发明一种无线电能传输旋转连接器的电路原理框图。
图4是本发明一种无线电能传输旋转连接器中发射线圈和接收线圈的排列方式图。
附图标记说明:
1-转子端接口连接器; 2-法兰盘;
3-旋转轴; 4-转子端电路板;
5-发射线圈; 6-定子端接口连接器;
7-尾部端盖; 8-外壳体;
9-轴承; 10-定子端电路板;
11-接收线圈; 12-橡胶垫;
13-第一O型圈; 14-第一绝缘体;
15-第二绝缘体; 16-第二0型圈;
17-金属端盖; 18-固定环;
19-V型密封圈; 191-活动端;
20-第三O型圈; 21-防尘帽。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
请参阅图1至图4,一种无线电能传输旋转连接器,包括转子部件和定子部件,转子部件包括转子端接口连接器1、法兰盘2、旋转轴3、转子端电路板4和发射线圈5,定子部件包括定子端接口连接器6、尾部端盖7、外壳体8、轴承9、定子端电路板10和接收线圈11。为便于描述,定义转子端接口连接器的安装位置为转子部件后端,定子端接口连接器安装位置为定子部件后端。
转子端接口连接器1通过螺钉等紧固件固定于法兰盘2后端,法兰盘2再通过螺钉套装在旋转轴3后端上;为了提高连接器各端面密封性能,在转子端接口连接器1与法兰盘2之间设置有橡胶垫12,法兰盘2与旋转轴3之间设置第一O型圈13。旋转轴另一端通过第一绝缘体14安装转子端电路板4,第一绝缘体通过螺钉与旋转轴固接,从而实现对转子端电路板4的压装固定,转子端电路板4固定在第一绝缘体与旋转轴前端面之间。发射线圈安装于第一绝缘体前端,发射线圈的固定方式不限于通过螺钉连接、卡扣连接或粘接等。
定子端接口连接器6通过螺钉固定到尾部端盖7后端并与定子端电路板电性连接,电性连接方式为通过线缆,尾部端盖中心具有供此线缆通过的通孔或通道,尾部端盖7通过螺钉与外壳体8形成一个整体,尾部端盖具有位于外壳体内部的印制板安装部71,印制板安装部71通过与第二绝缘体15配合螺钉相连接实现对定子端电路板的安装固定,定子端电路板被压装于第二绝缘体和尾部端盖之间;印制板安装部与外壳体之间设有第二0型圈16进行密封,而且定子端接口连接器6与尾部端盖7之间也设有用于端面密封的橡胶垫。轴承9嵌装在外壳体8前端内壁,外壳体通过轴承实现与旋转轴的转动相连;具体而言,轴承的外圈与外壳体固定相连,内圈与旋转轴固定相连,从而使旋转轴能够相对于外壳体进行转动,进而使转子部件相对于定子部件能自由旋转。接收线圈11安装在第二绝缘体15前端面上,其固定方式不限于通过螺钉连接、卡扣连接或粘接等。接收线圈11与发射线圈5相对设置,以实现无线电能传输;并且接收线圈和发射线圈均设置在对应绝缘体中心位置,即发射线圈、接收线圈的中心均处于旋转连接器的中心轴线上,从而在连接器高速转动时保证双端线圈正对,确保无线电能电能的稳定传输。
本实施例中,外壳体前端面上固设有金属端盖17,旋转轴3外套装有固定环18,固定环18上套装有V型密封圈19,V型密封圈具有一个活动端191,活动端具有弹性变形能力,活动端191与金属端盖为相互弹性贴合或挤压接触,旋转轴3和定子部件之间采用V型密封圈能进行旋转过程的持续稳定密封;金属端盖配合V型密封圈能够罩盖轴承以起密封防护作用,金属端盖与外壳体之间还设有用于端面密封的第三O型圈20。外壳体的前端还设置法兰安装部,用于和设备等载体连接实现连接器的安装定位。
本实施例中,旋转轴3为中空的变径轴结构,其与法兰盘2固定相连的一端为小径端,而另一端为大径端,大径端设于外壳体8内部,转子端电路板、第一绝缘体、发射线圈均依次安装在该大径端上。中空轴可供连接转子端接口连接器1与转子端电路板4的线缆穿过。
结合图3,转子端电路板上集成有与发射线圈的电能输入端相连的高频逆变电路,高频逆变电路输入端经线缆与转子端接口连接器相连用于获取外部电能,定子端电路板上集成有与接收线圈的电能输出端相连的整流电路。电源接入转子端接口连接器从而提供电能,电能通过转子端接口连接器进入,经高频逆变电路产生高频交流电,然后通过发射线圈发射磁场,定子端的接收线圈通过磁场耦合,得到稳定电压,通过定子端电路板的整流电路处理后转化为直流输出,得到稳态输出额定电压。发射线圈与接收线圈相对间隔分布组成耦合机构,其电能传输工作原理为发射线圈在高频交流电的作用下会产生电磁场,电磁场又能够作用在接收线圈上,从而使接收线圈接收到电能,其中高频交流电是通过系统中的高频逆变电路产生的,最后通过整流电路可以将接收到的电能转化为直流输出,给负载供电,从而实现电能的无线传输。如图4,发射/接收线圈材料和绕制方式决定线圈的内阻,进而影响系统的传输效率;同时在高频交流电下导线存在着集肤效应、邻近效应,该效应使得导线内阻增大进而降低系统的传输效率,频率越高该效应越明显,本发明采用螺旋绕制方式,螺旋绕制后,线圈整体呈六边形结构,可有效解决上述问题。并且,发射/接收线圈为平面线圈结构,保证大功率电能传输的同时,能缩短连接器轴向尺寸,保证产品小体积、小重量。
本实施例中,轴承为滚动轴承,其它实施例中,也可以采用其它类型的轴承,本发明对轴承种类不作限制。
本实施例中,转子端电路板和定子端电路板均设置一块,在其它实施例中,也可以设置多块电路板轴向并行排列,从而能缩小产品径向尺寸。
本实施例中,转子部件和定子部件为一体化结构,但本发明不局限于一体化结构,转子部件和定子部件可分为两部分,采用两体式结构。
本实施例中,转子端和定子端的两端接口连接器采用HD接口连接器,但不局限于该种接口形式,还可采用弹簧针接触式连接器、毛纽扣连接器、磁吸式连接器等。此外,在双端HD接口连接器上还可以套置防尘帽21进行未使用状态下的密封防护。
本实施例中,转子端作为电能发射端,定子端作为电能接收端;其它实施例中,发射线圈也可安装在定子端,而接收线圈安装在转子端。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于,包括转子部件和定子部件,转子部件包括转子端接口连接器、法兰盘、旋转轴、转子端电路板和发射线圈,定子部件包括定子端接口连接器、尾部端盖、外壳体、轴承、定子端电路板和接收线圈;
转子端接口连接器固定于法兰盘上,法兰盘固定于旋转轴一端,转子端电路板通过第一绝缘体安装于旋转轴另一端,转子端电路板与转子端接口连接器电性相连;定子端接口连接器固定于尾部端盖上,尾部端盖固定于外壳体后端,外壳体前端通过轴承与旋转轴转动连接从而使转子部件能够相对于定子部件转动;定子端电路板通过第二绝缘体安装在尾部端盖上,定子端电路板与定子端接口连接器电性连接,转子端电路板位于外壳体内并与发射线圈电性连接,发射线圈安装在第一绝缘体上,定子端电路板与接收线圈电性连接,接收线圈安装在第二绝缘体上,发射线圈与接收线圈相对设置并能进行无线电能传输;外壳体的前端面上固设有金属端盖,旋转轴外套装有固定环,固定环上套装有V型密封圈,V型密封圈具有用于与金属端盖弹性贴合的活动端,以实现旋转过程中旋转轴与定子部件之间的密封。
2.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:转子端电路板上集成有与发射线圈的电能输入端相连的高频逆变电路,定子端电路板上集成有与接收线圈的电能输出端相连的整流电路。
3.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:转子端接口连接器与法兰盘之间设置有橡胶垫。
4.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:法兰盘与旋转轴之间设置第一O型圈。
5.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:尾部端盖具有伸入外壳体内部的印制板安装部,定子端电路板固定于印制板安装部前端,该印制板安装部与外壳体内壁之间设有第二0型圈。
6.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:金属端盖与外壳体之间还设有用于端面密封的第三O型圈。
7.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:旋转轴为中空的变径轴结构,以便于供连接转子端接口连接器与转子端电路板的线缆穿过,旋转轴包括相连的小径端和大径端,其中大径端设于外壳体内部并用于安装转子端电路板以及发射线圈。
8.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:发射线圈和接收线圈均为平面线圈结构,从而缩小连接器轴向尺寸。
9.根据权利要求1所述的一种无线电能传输旋转连接器,其特征在于:转子端接口连接器和定子端接口连接器均采用HD接口连接器。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2735364Y (zh) * 2004-09-23 2005-10-19 天津大学 双路红外空间互连光旋转连接器
CN102496824A (zh) * 2011-12-01 2012-06-13 河北汉光重工有限责任公司 一种数字智能滑环
CN202710789U (zh) * 2012-05-31 2013-01-30 中航光电科技股份有限公司 一种光电复合旋转连接器
WO2014176856A1 (zh) * 2013-04-28 2014-11-06 海尔集团技术研发中心 无线电能传输方法及系统
CN105938967A (zh) * 2015-08-28 2016-09-14 生力奇电子科技(深圳)有限公司 可旋转的电连接器
CN207367773U (zh) * 2017-11-01 2018-05-15 深圳市森瑞普电子有限公司 一种无接触式旋转导电滑环
CN109756009A (zh) * 2019-01-18 2019-05-14 南京航空航天大学 一种用于智能刀柄系统的无线供电装置
CN209389401U (zh) * 2018-11-30 2019-09-13 常州市维多视频科技有限公司 磁性水银滑环结构
CN210156695U (zh) * 2019-08-30 2020-03-17 深圳市嘉驰机电科技有限公司 一种光电气混合滑环
CN111147143A (zh) * 2019-11-29 2020-05-12 山东航天电子技术研究所 一种用于转动机构的无线光滑环
CN112419906A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 深圳市屯奇尔科技有限公司 旋转驱动装置及led灯带旋转成像设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002130262A (ja) * 2000-10-27 2002-05-09 Ntn Corp 非接触信号伝達機構付き軸受

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2735364Y (zh) * 2004-09-23 2005-10-19 天津大学 双路红外空间互连光旋转连接器
CN102496824A (zh) * 2011-12-01 2012-06-13 河北汉光重工有限责任公司 一种数字智能滑环
CN202710789U (zh) * 2012-05-31 2013-01-30 中航光电科技股份有限公司 一种光电复合旋转连接器
WO2014176856A1 (zh) * 2013-04-28 2014-11-06 海尔集团技术研发中心 无线电能传输方法及系统
CN105938967A (zh) * 2015-08-28 2016-09-14 生力奇电子科技(深圳)有限公司 可旋转的电连接器
CN207367773U (zh) * 2017-11-01 2018-05-15 深圳市森瑞普电子有限公司 一种无接触式旋转导电滑环
CN209389401U (zh) * 2018-11-30 2019-09-13 常州市维多视频科技有限公司 磁性水银滑环结构
CN109756009A (zh) * 2019-01-18 2019-05-14 南京航空航天大学 一种用于智能刀柄系统的无线供电装置
CN112419906A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 深圳市屯奇尔科技有限公司 旋转驱动装置及led灯带旋转成像设备
CN210156695U (zh) * 2019-08-30 2020-03-17 深圳市嘉驰机电科技有限公司 一种光电气混合滑环
CN111147143A (zh) * 2019-11-29 2020-05-12 山东航天电子技术研究所 一种用于转动机构的无线光滑环

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