CN115589238B - 多通道非接触传能装置、传能滑环及能量信息同传系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多通道非接触传能装置、传能滑环及能量信息同传系统，属于无线电能传输技术，解决了滑环芯轴内部传输通道电路排线复杂，导致选录布置复杂、容易发生线缆传输故障以及多通道的不同能量信号同传相互干扰的问题。本发明的多通道非接触传能装置包括同轴套设且留有空气间隙的内筒磁芯组件和外筒磁芯组件；内能量线圈单元和外能量线圈单元分别能量线圈体和绝缘单元。内能量线圈体和外能量线圈体能够设置不同匝数和/或直径的利兹线；内筒磁芯组件和外筒磁芯组件相对旋转，能够进行多通道的不同能量信号同传。本发明的多通道非接触能量信息同传系统集成度高、小型化，可实现多通道、多功率等级的非接触、无电磁干扰能量信号同传。
Description
技术领域
本发明涉及无线电能传输技术领域，尤其涉及一种多通道非接触传能装置、传能滑环及能量信息同传系统。
背景技术
传统的旋转电子设备中，转子和定子之间通常采用金属导线进行电能传输，常常出现因电源与用电设备位置不合适或者机械应力导致的导线磨损、绝缘损坏、绝缘脱落等问题。随着无线电能传输技术的日益成熟，电能传输过程中，不易受到潮湿、干燥环境的影响，不会产生电火花，同时也无需担心传统金属导线带来的隐患，可以避免旋转电子设备供电的直接物理接触，从而有效解决传统接触式导电滑环供电带来的打火、过热、磨损等问题。
但是现有技术中的无线电能传输系统，大多只能满足单一功率等级的能量传输需求，针对多个能量通道的传输系统，其系统体积和重量都相对较大，集成度不高，而且不同等级能量之间，以及能量与信号之间还存在相互干扰的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种多通道非接触传能装置、传能滑环及能量信息同传系统，以解决目前传能装置不能同时进行多等级功率的能量信号同传需求、传能通道之间存在相互干扰、传能安全靠性差的技术问题。本发明通过如下技术方案实现：
一种多通道非接触传能装置，包括内筒磁芯组件和外筒磁芯组件，所述内筒磁芯组件和外筒磁芯组件同轴套设且留有空气间隙；所述内筒磁芯组件为环形件；所述内筒磁芯组件包括沿轴向设置的多个内能量线圈单元；所述外筒磁芯组件为环形件，所述外筒磁芯组件包括沿轴向设置的多个外能量线圈单元；所述内能量线圈单元包括内能量线圈体和内绝缘单元；所述内能量线圈体包括内能量线圈基体，所述内能量线圈基体外立面设置有不同底径的外环槽；所述外能量线圈单元包括外能量线圈体和外绝缘单元；多个所述内能量线圈体和外能量线圈体能够设置不同匝数和/或不同直径的利兹线，形成多个不同的传输通道；所述内能量线圈单元与外能量线圈单元结构一一对应；所述外环槽和内环槽在轴向上一一对应、相对设置；每个所述内绝缘单元还包括多个内筒绝缘片和内筒绝缘圈；每个所述内能量线圈体的2个轴端分别连接1个内筒绝缘片；所述内筒绝缘片均为环板结构，所述内筒绝缘圈为橡胶的绝缘圈；每个所述内绝缘单元屏蔽保护1个所述内能量线圈单元；所述内筒磁芯组件还包括内轴、内筒绝缘筒套和内绝缘环块；所述内轴、内绝缘环块、内能量线圈单元和内筒绝缘筒套沿径向向外依次设置；多个所述内绝缘环块圆周均布；每个所述外绝缘单元还包括多个外筒绝缘片和外筒绝缘圈；每个所述外能量线圈体的2个轴端分别连接1个外筒绝缘片；所述外筒绝缘片均为环板结构，所述外筒绝缘圈为橡胶的绝缘圈；每个所述外绝缘单元屏蔽保护1个所述外能量线圈体；所述外筒磁芯组件还包括外轴、外绝缘环块和外筒绝缘套筒；所述外筒绝缘套筒、外能量线圈单元、外绝缘环块和外轴沿径向向外依次设置；多个所述外绝缘环块圆周均布；相邻所述内能量线圈单元之间设置所述内筒绝缘圈；所述内筒绝缘片和内筒绝缘圈设置在所述内绝缘环块的外壁面和内筒绝缘筒套内壁面之间；相邻所述外能量线圈单元之间设置所述外筒绝缘圈；所述外筒绝缘片和外筒绝缘圈设置在所述外绝缘环块的外壁面和外筒绝缘套筒外壁面之间；所述内筒磁芯组件和外筒磁芯组件相对旋转，能够进行多通道的不同能量信号同传。
一种多通道非接触的传能滑环，包括控制终端、副边控制模块、原边控制模块、磁耦合机构和负载；所述磁耦合机构为所述的多通道非接触传能装置；所述原边控制模块第一端连接输入能量源；所述输入能量源为电能和/或信息；所述副边控制模块和原边控制模块均包括数据传输模块，能够同时处理电流和信息流的转换传输。
进一步的，所述原边控制模块第二端连接所述外筒磁芯组件；所述原边控制模块包括原边变换/控制组件和原边补偿网络，所述原边变换/控制组件包括输入功率调节装置和原边变换装置。
进一步的，所述副边控制模块第一端连接外筒磁芯组件，所述副边控制模块第二端连接使用终端；副边控制模块包括副边变换/控制组件和副边补偿网络。
一种多通道非接触的能量信息同传系统，包括所述的多通道非接触的传能滑环；所述副边控制模块和原边控制模块均包括数据传输模块；所述数据传输模块利用所述内能量线圈体和外能量线圈体实现数字信号的实时传输。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明的一种多通道非接触传能装置、传能滑环及能量信息同传系统通过高集度、小型化结构设计，实现多通道、多功率等级的非接触能量信号同传；不同通道之间通过绝缘单元进行隔离，有效的消除了各通道之间的电磁干扰。
2、本发明提供的一种多通道非接触传能装置、传能滑环及能量信息同传系统基于屏蔽环的隔离和固定，有效保证了原、副边的线圈在同一水平面上，提高了传输效率。
3、本发明的副边采用相同的尺寸能量线圈基体和等壁厚的套筒设计，降低了制造成本，同时不同轴向位置的能量线圈基体上缠绕不同直径和/或匝数的利兹线，可以传输不同等级的能量。
4、本发明的多通道非接触的能量信息同传系统的副边控制模块和原边控制模块均包括数据传输模块。可以利用部分匝数的利兹线，在传输能量的同时传输信号数据，做到能量信息同传。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的多通道非接触传能装置俯视图；
图2为本发明的多通道非接触传能装置中分面剖面图；
图3为本发明内筒磁芯组件的中分面剖面图；
图4为本发明内轴与内绝缘环块安装结构俯视图；
图5为本发明内轴与内绝缘环块安装结构中分面剖面图；
图6为本发明外筒磁芯组件的中分面剖面图；
图7为本发明多通道非接触能量信息同传滑环结构示意图；
图8为应用本发明多通道非接触的能量信息同传系统的示意框图；
图9为本发明多通道非接触的能量信息同传系统的电路连接关系图；
图10为本发明多通道非接触的能量信息同传系统10kW能量通道电路拓扑结构图；
图11为本发明多通道非接触的能量信息同传系统50W、100W、500W能量通道电路拓扑结构图；
图12为本发明多通道非接触的能量信息同传系统三维磁通密度仿真效果图。
附图标记：
1.副边盖板；2.副边接口；3.第一轴承盖板单元；4.副边壳体；5.第一轴承；6.内筒磁芯组件；601.第一内能量线圈单元；602.第二内能量线圈单元；603.第三内能量线圈单元；604.第四内能量线圈单元；605.内轴；606.内筒绝缘筒套；607.内绝缘环块；608.内筒轴承挡圈；609.内筒绝缘片；610.内筒绝缘圈；611.内能量线圈体线圈；7.外筒磁芯组件；701.第一外能量线圈单元；702.第二外能量线圈单元；703.第三外能量线圈单元；704.第四外能量线圈单元；705.外轴；706.外筒绝缘套筒；707.外绝缘环块；708.外筒轴承挡圈；709.外筒绝缘片；710.外筒绝缘圈；8.第二轴承盖板；9.原边壳体；10.原边能量源；11.原边盖板；12.副边控制模块；13.原边控制模块。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例；其中；附图构成本发明一部分；并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理；并非用于限定本发明的范围。
需要注意的是；除非另有说明；本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
下面结合图1-图12；更具体地描述本发明的技术方案：
实施例1
一种多通道非接触传能装置。
如图1和图2所示，本实施例1提供了一种多通道非接触传能装置；图2具体示出了多通道非接触传能装置整体为圆柱形结构，具体包括内筒磁芯组件6和外筒磁芯组件7。
内筒磁芯组件6的上端连接有副边壳体4；外筒磁芯组件7的下端连接有原边壳体9；内筒磁芯组件6和外筒磁芯组件7通过上下两端分别设置的轴承5而同轴套设；二者之间预留有空气间隙。
内筒磁芯组件6和外筒磁芯组件7均为环形件，分别包括沿轴向一一对应环设的多个内能量线圈单元和外能量线圈单元；内能量线圈单元包括内能量线圈体和内绝缘单元，外能量线圈单元包括外能量线圈体和外绝缘单元。
多个内能量线圈体和外能量线圈体能够通过设置不同匝数的利兹线，或不同直径的利兹线，或匝数与直径都不同的利兹线，形成多个不同的传输通道。
外筒磁芯组件7上的外能量线圈体为定子，作为发射线圈；内筒磁芯组件6上的内能量线圈为转子，作为接收线圈。内筒磁芯组件6相对静止的外筒磁芯组件7相对旋转，能够通过不同的传输通道，同时传输不同级别的能量。
如图3所示，具体的，内筒磁芯组件6中的每个内能量线圈单元包括多个轴向设置的内能量线圈体和多个周向间隔设置的内绝缘环块607；外筒磁芯组件7包括多组外能量线圈单元和外绝缘单元，外能量线圈单元包括多个轴向设置的外能量线圈体和多个周向间隔设置的外绝缘环块707；内能量线圈单元和外能量线圈单元在轴向上位置对应设置；同一轴向位置上的外能量线圈体和内能量线圈体匹配设置。内能量线圈单元和外能量线圈单元之间设置有间隙；在该间隙处，通过内筒磁芯组件6和外筒磁芯组件7的相对旋转产生电磁耦合，实现能量的传输。
结合图1和图5所示，本实施例1的内筒磁芯组件6包括3个圆周均布的内绝缘环块607、内轴605、内筒绝缘筒套606和内筒轴承挡圈608。副边壳体4下端连接在内轴605上，上端直接或间接连接旋转运动的负载。内轴605、内绝缘环块607、内能量线圈单元和内筒绝缘筒套606沿径向向外依次设置。其中，多个内绝缘环块607圆周均布。
具体的，多个内绝缘环块607内壁面贴合内轴605外表面；多个内能量线圈单元沿轴向依次设置在内绝缘环块607的外柱面上；内能量线圈单元外壁缠绕有磁芯线圈。
如图3和图4所示，内绝缘环块607为圆环柱的一部分。
如图3所示，本实施例1的3个内绝缘环块607内立面贴合内轴605外表面；多个内能量线圈单元沿轴向依次间隔内绝缘单元设置在内绝缘环块607的外柱面上；内能量线圈单元外壁面贴合内筒绝缘筒套606内壁面。
内筒轴承挡圈608连接内轴605的一个端面，并通过压紧内绝缘单元而限位轴向设置的内能量线圈单元。
内绝缘单元包括多个内筒绝缘片609和内筒绝缘圈610。
每个内绝缘单元包括2个内筒绝缘片609，1个内绝缘单元屏蔽保护1个内能量线圈单元；每个内能量线圈体的2个轴端分别连接1个内筒绝缘片609；不同内能量线圈体的2个相邻内筒绝缘片609之间设置1个内筒绝缘圈610。
优选的，每个内筒绝缘片609均为环板结构，内筒绝缘圈610为橡胶的绝缘圈。
本实施例1选用4组内磁芯线圈组，分别为第一内能量线圈单元601、第二内能量线圈单元602、第三内能量线圈单元603和第四内能量线圈单元604。第一内能量线圈单元601、第二内能量线圈单元602、第三内能量线圈单元603和第四内能量线圈单元604两端分别设置内筒绝缘片609。
4组环状的内磁芯线圈单元依次轴向设置，4组内磁芯线圈单元的内壁面位于3个圆周均布的内绝缘环块607的外壁面上，4组内磁芯线圈单元的外壁面位于内筒绝缘筒套606内壁面。内筒绝缘筒套606与内磁芯线圈单元同轴设置。
内筒绝缘片609和内筒绝缘圈610也设置在内绝缘环块607的外壁面和内筒绝缘筒套606内壁面之间。
每个内磁芯线圈单元包括环状的内磁芯线圈基体和多匝缠绕在内磁芯线圈基体外壁上的内磁芯线圈。
如图3，具体的，每个内磁芯线圈基体为环柱结构，内壁与内绝缘环块607的外壁贴合，内磁芯线圈基体外壁开设圆柱环槽，用于缠绕内磁芯线圈。4组内磁芯线圈基体的径向尺寸相同。
4组内磁芯线圈单元轴向尺寸可以不一致。本实施例1中，优选的，第一内能量线圈单元601、第二内能量线圈单元602和第三内能量线圈单元603第四内能量线圈单元604轴向高度依次降低，优选的，第三内能量线圈单元603和第四内能量线圈单元604轴向高度相同。
本实施例1中，优选的，第一内能量线圈单元601、第二内能量线圈单元602和第三内能量线圈单元603第四内能量线圈单元604所缠绕的利兹线直径和圈数不同，优选的，第三内能量线圈单元603和第四内能量线圈单元604所缠绕的利兹线直径和圈数相同。
进一步优选的，第一内能量线圈单元601缠绕3圈第一利兹线，第二内能量线圈单元602缠绕6圈第二利兹线，第三内能量线圈单元603和第四内能量线圈单元分别缠绕6圈第三利兹线，其中第一利兹线、第二利兹线和第三利兹线的直径依次减小。
如图6所示，本实施例1的外筒磁芯组件7包括3个圆周均布的外绝缘环块707、外轴705、外筒绝缘套筒706和外筒轴承挡圈708。
具体的，多个外绝缘环块707外壁面贴合外轴705内壁面；多个外绝缘环块707的内壁面贴合多个外能量线圈单元的外壁面；多个内能量线圈单元沿轴向依次设置在外绝缘环块707的内壁面与外筒绝缘套筒706外壁面之间。
如图4所示，外绝缘环块707为圆环柱的一部分。
外筒轴承挡圈708连接外轴705的一个端面，并通过压紧外绝缘单元而限位轴向设置的外能量线圈单元。
外绝缘单元包括多个外绝缘单元和内绝缘圈710。
每个外绝缘单元包括2个内筒绝缘片709，1个外绝缘单元屏蔽保护1个外能量线圈单元；每个外绝缘单元的2个轴端分别连接1个外筒绝缘片709；不同内能量线圈体的2个相邻外筒绝缘片709之间设置1个外筒绝缘圈710。
优选的，每个外筒绝缘片709均为环板结构，外筒绝缘圈710为橡胶的绝缘圈。
本实施例1选用4组外磁芯线圈单元，分别为与多个内能量线圈单元相对应设置的第一外能量线圈单元701、第二外能量线圈单元702、第三外能量线圈单元703和第四外能量线圈单元704。第一外能量线圈单元701、第二外能量线圈单元702、第三外能量线圈单元703和第四外能量线圈单元704两端分别设置外筒绝缘片709。由此，本发明的多通道非接触传能装置包括了4条传输通道。
4组环状的外磁芯线圈单元依次轴向设置，4组外磁芯线圈单元的外壁面位于3个圆周均布的外绝缘环块707的外壁面上，4组外磁芯线圈单元的外壁面位于外筒绝缘套筒706外壁面。外筒绝缘套筒与外磁芯线圈单元同轴设置。
外筒绝缘片709和外筒绝缘圈710也设置在外绝缘环块707的外壁面和外筒绝缘套筒706外壁面之间。
每个外磁芯线圈单元包括环状的外磁芯线圈基体和多匝缠绕在外磁芯线圈基体外壁上的外磁芯线圈。
如图3，具体的，每个外磁芯线圈基体为环柱结构，外壁与外绝缘环块707的外壁贴合，外磁芯线圈基体外壁开设圆柱环槽，用于缠绕外磁芯线圈。4组外磁芯线圈基体的径向尺寸相同。
4组外磁芯线圈单元轴向尺寸可以不一致。本实施例1中，优选的，第一外能量线圈单元701、第二外能量线圈单元702和第三外能量线圈单元703(第四外能量线圈单元704)轴向高度依次降低，优选的，第三外能量线圈单元703和第四外能量线圈单元704轴向高度相同。
本实施例1中，优选的，第一外能量线圈单元701、第二外能量线圈单元702和第三外能量线圈单元703第四外能量线圈单元704所缠绕的利兹线直径和圈数不同，优选的，第三外能量线圈单元703和第四外能量线圈单元704所缠绕的利兹线直径和圈数相同。
进一步优选的，第一外能量线圈单元701缠绕3圈第一利兹线，第二外能量线圈单元702缠绕7圈第二利兹线，第三外能量线圈单元703和第四外能量线圈单元分别缠绕7圈第三利兹线，其中第一利兹线、第二利兹线和第三利兹线的直径依次减小。
实施例2
一种多通道非接触的传能滑环。
如图7所示，本实施例的多通道非接触的传能滑环包括副边控制模块12、原边控制模块13、磁耦合机构和负载；磁耦合机构为实施例1的多通道非接触传能装置。
具体的，副边壳体4第一端面连接内筒磁芯组件6第一端，副边壳体4第二端面连接副边盖板1，副边壳体4壁面上连接副边接口2，上壳体4内部连接副边控制模块12。原边壳体9第一端面连接外筒磁芯组件7第二端，原边壳体9第二端面连接原边盖板11，原边壳体9壁面上连接原边接口10，原边壳体9内部连接原边控制模块13。
副边控制模块12第一端连接内筒磁芯组件6，副边控制模块12第二端连接用电设备。
原边控制模块13第二端连接外筒磁芯组件7，原边控制模块13第一端连接输入能量源。
其中，输入能量源可以是电能、信息等。副边控制模块12和原边控制模块13均包括数据传输模块，全部或部分的副边变换装置和原边变换装置能够同时处理电流和信息流的转换传输。
实施例3
一种多通道非接触能量信息同传系统。
如图8所示，实施例3的多通道非接触能量信息同传系统包括原边能量源10、原边变换装置、磁耦合机构、副边变换装置和负载。其中，原边变换装置包括原边变换/控制装置和原边补偿网络；原边变换/控制装置包括输入功率调节装置、原边变化装置和原边补偿网络。原边变换装置进程在原边控制模块13中。其中，副边变换装置包括副边变换装置和副边补偿网络；副边变换装置集成在副边控制模块12中。磁耦合机构使用实施例1中的多通道非接触传能装置。
同时，原边变化装置和副边变换装置中还集成有数字处理模块，用于部分传输通道中数字信号的处理。
优选的，原边能量源10包括直流电源和信息流，负载为用电设备。
如图9所示，本实施例3使用了实施例2的多通道非接触能量信息同传滑环，将直流电源通过实施例1的多通道非接触传能装置转换传输到用电设备上。
具体的，实施例1的多通道非接触传能装置所包括的4路传输通道，可传输3路不同功率等级的能量；其中，后两路传输相同功率等级的能量，并在能量传输的同时进行信号同步传输。信号传输时采用OFDM调制解调的方法。
在具体实施时，按照图9、图10和图11所示的电路结构搭建系统中各个能量通道的控制电路。
具体的，系统电路中主要包括直流电源U、全桥逆变电路、补偿线圈L1，补偿电容C1、Cp，发射线圈Lp，接收线圈Ls，补偿电容Cs以及等效负载RL。开关管S1与S2漏极(D极)接电源正极，S1与S2的源极(S极)与S3，S4的漏极(D极)相连，接入谐振网络两端，S3，S4的源极(S极)接地。其中四个开关管的栅极(G极)分别接入150kHz的方波驱动信号进行恒压输出。
具体的，各个内绝缘单元和外绝缘单元采用铝质材料制备而成，通过仿真可以得出图12所示的三维磁通密度分布情况，可以看出，在各个绝缘单元中心，磁通密度基本没有，因此内绝缘单元和外绝缘单元基本可以消除各功率传输通道之间的相互影响。
综上，本发明所提供的多通道非接触传能装置中，不同功率等级通道之间采用铝质内绝缘单元和外绝缘单元以及空气间隙进行隔离，有效的消除了各通道之间的电磁干扰；同时基于外绝缘单元对内绝缘单元的隔离和固定，有效保证了原边线圈组和副边线圈组在同一水平面上，提高了传输效率；实施时，通过原边线圈基体和副边线圈基体上外环槽和内环槽的相对设置，使得原边线圈组和副边线圈组中线圈位置相对设置，降低了原、副边之间的距离，提高了原、副边之间的耦合系数。
针对不同能量通道的电磁参数，设计不同的拓扑网络，可以提高输出效率和抗干扰性。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围外；可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之外。同时；凡搭载了本装置的设备；以扩大应用领域并产生复合的技术效果；都属于本方法发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种多通道非接触传能装置，其特征在于，包括内筒磁芯组件(6)和外筒磁芯组件(7)，所述内筒磁芯组件(6)和外筒磁芯组件(7)同轴套设且留有空气间隙；
所述内筒磁芯组件(6)为环形件，所述内筒磁芯组件(6)包括沿轴向设置的多个内能量线圈单元；所述外筒磁芯组件(7)为环形件，所述外筒磁芯组件(7)包括沿轴向设置的多个外能量线圈单元；
所述内能量线圈单元包括内能量线圈体和内绝缘单元；
所述内能量线圈体包括内能量线圈基体，所述内能量线圈基体外立面设置有不同底径的外环槽；
所述外能量线圈单元包括外能量线圈体和外绝缘单元；
所述外能量线圈体包括外能量线圈基体，所述外能量线圈基体上设置有不同底径的内环槽；
多个所述内能量线圈体和外能量线圈体能够设置不同匝数和/或不同直径的利兹线，形成多个不同的传输通道；所述内能量线圈单元与外能量线圈单元结构一一对应；所述外环槽和内环槽在轴向上一一对应、相对设置；每个所述内绝缘单元还包括多个内筒绝缘片(609)和内筒绝缘圈(610)；
每个所述内能量线圈体的2个轴端分别连接1个内筒绝缘片(609)；
所述内筒绝缘片(609)均为环板结构，所述内筒绝缘圈(610)为橡胶的绝缘圈；
每个所述内绝缘单元屏蔽保护1个所述内能量线圈单元；
所述内筒磁芯组件(6)还包括内轴(605)、内筒绝缘筒套(606)和内绝缘环块(607)；
所述内轴(605)、内绝缘环块(607)、内能量线圈单元和内筒绝缘筒套(606)沿径向向外依次设置；多个所述内绝缘环块(607)圆周均布；
每个所述外绝缘单元还包括多个外筒绝缘片(709)和外筒绝缘圈(710)；
每个所述外能量线圈体的2个轴端分别连接1个外筒绝缘片(709)；
所述外筒绝缘片(709)均为环板结构，所述外筒绝缘圈(710)为橡胶的绝缘圈；
每个所述外绝缘单元屏蔽保护1个所述外能量线圈体；
所述外筒磁芯组件(7)还包括外轴(705)、外绝缘环块(707)和外筒绝缘套筒(706)；
所述外筒绝缘套筒(706)、外能量线圈单元、外绝缘环块(707)和外轴(705)沿径向向外依次设置；多个所述外绝缘环块(707)圆周均布；
相邻所述内能量线圈单元之间设置所述内筒绝缘圈(610)；
所述内筒绝缘片(609)和内筒绝缘圈(610)设置在所述内绝缘环块(607)的外壁面和内筒绝缘筒套(606)内壁面之间；
相邻所述外能量线圈单元之间设置所述外筒绝缘圈(710)；
所述外筒绝缘片(709)和外筒绝缘圈(710)设置在所述外绝缘环块(707)的外壁面和外筒绝缘套筒(706)外壁面之间；
所述内筒磁芯组件(6)和外筒磁芯组件(7)相对旋转，能够进行多通道的不同能量信号同传。
2.一种多通道非接触的传能滑环，其特征在于,包括控制终端、副边控制模块(12)、原边控制模块(13)、磁耦合机构和负载；所述磁耦合机构为权利要求1所述的多通道非接触传能装置；
所述原边控制模块(13)第一端连接输入能量源；
所述输入能量源为电能和/或信息；
所述副边控制模块(12)和原边控制模块(13)均包括数据传输模块，能够同时处理电流和信息流的转换传输。
3.根据权利要求2所述的多通道非接触的传能滑环，其特征在于，所述原边控制模块(13)第二端连接所述外筒磁芯组件(7)；所述原边控制模块(13)包括原边变换/控制组件和原边补偿网络，所述原边变换/控制组件包括输入功率调节装置和原边变换装置。
4.根据权利要求3所述的多通道非接触的传能滑环，其特征在于，所述副边控制模块(12)第一端连接外筒磁芯组件(7)，所述副边控制模块(12)第二端连接使用终端；副边控制模块(12)包括副边变换/控制组件和副边补偿网络。
5.一种多通道非接触的能量信息同传系统，其特征在于，包括权利要求2-4任一项所述的多通道非接触的传能滑环；所述副边控制模块(12)和原边控制模块(13)均包括数据传输模块；所述数据传输模块利用所述内能量线圈体和外能量线圈体实现数字信号的实时传输。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201616713U (zh) * | 2010-02-08 | 2010-10-27 | 中国人民解放军军事交通学院 | 旋转部件的无线能量传输装置 |
| CN106504870A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-15 | 南京航空航天大学 | 副边绕组分布式绕制的径向多通道非接触滑环 |
| CN108599387A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-28 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 电磁内筒总成、电磁外筒总成和非接触能量信息传输装置 |
| CN108736927A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-02 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种带通讯功能的多通道无线能量传输系统及方法 |
| CN113964957A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-21 | 重庆前卫无线电能传输研究院有限公司 | 一种套筒式无线能量信号传输耦合机构及系统 |
| CN114050663A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-15 | 中国石油天然气集团有限公司 | 井下旋转导向的能量信号同步传输耦合机构设计方法 |
| CN114614901A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-06-10 | 南京航空航天大学 | 基于激光无线能量传输系统实现多通道信能同传的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL139714A0 (en) * | 2000-11-15 | 2002-02-10 | Payton Planar Magnetics Ltd | A bobbin for hybrid coils in planar magnetic components |
| GB201513596D0 (en) * | 2015-07-31 | 2015-09-16 | Univ Ulster The | Transcutaneous energy transfer systems and methods |
-
2022
- 2022-09-29 CN CN202211202055.1A patent/CN115589238B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201616713U (zh) * | 2010-02-08 | 2010-10-27 | 中国人民解放军军事交通学院 | 旋转部件的无线能量传输装置 |
| CN106504870A (zh) * | 2016-10-25 | 2017-03-15 | 南京航空航天大学 | 副边绕组分布式绕制的径向多通道非接触滑环 |
| CN108736927A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-11-02 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种带通讯功能的多通道无线能量传输系统及方法 |
| CN108599387A (zh) * | 2018-05-14 | 2018-09-28 | 中国石油集团西部钻探工程有限公司 | 电磁内筒总成、电磁外筒总成和非接触能量信息传输装置 |
| CN114050663A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-15 | 中国石油天然气集团有限公司 | 井下旋转导向的能量信号同步传输耦合机构设计方法 |
| CN113964957A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-01-21 | 重庆前卫无线电能传输研究院有限公司 | 一种套筒式无线能量信号传输耦合机构及系统 |
| CN114614901A (zh) * | 2022-01-10 | 2022-06-10 | 南京航空航天大学 | 基于激光无线能量传输系统实现多通道信能同传的方法 |
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