CN201616713U - 旋转部件的无线能量传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋转部件的无线能量传输装置，包括，设置在固定部件上的功率源单元、电磁辐射单元和设置在旋转部件上的电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元，功率源单元与电磁辐射单元相互电连接，通过发射线圈向外发射电磁能量；电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元相互电连接，通过感应线圈接收发射线圈发射的电磁能量，经过整流滤波单元和组合输出单元为设置在旋转部件上的用电器部件提供直流电源。有益效果是：该车载旋转部件的无线能量传输装置结构简单、可靠性高、环境适应性强、体积小、重量轻的特点，广泛用于像车轮轮胎气压监测装置和汽车各总成运行状况进行监测的供电，还可以用于旋转部件上的广告、照明等装置的供电。

Description

旋转部件的无线能量传输装置

技术领域

本实用新型涉及一种旋转部件无线能量传输装置；特别是涉及一种车载旋转部件的无线能量传输装置。

背景技术

随着信息技术广泛应用与车辆智能化水平的日益提高，需要实时对汽车各总成运行状况进行监测，特别是对一些处于旋转状态的重要部件(如轮胎、传动轴等)进行实时监控，在许多旋转部件上安装有传感器，这就需要解决如何向旋转部件的检测系统提供能量的问题。当需要将这些传感器的信息发送时，旋转的部件上还要安装信息发射装置。因此，这些装置需要一定功率的供电，以保证它们可靠的运行。

解决此问题的传统方法是使用可充电电池或可充电电池组。但该种装置存在以下缺点：充电电池的容量受到限制，需要经常充电或更换电池，带来诸多不便。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种车载旋转部件的无线能量传输装置。

本实用新型所采用的技术方案是：一种旋转部件的无线能量传输装置，包括，设置在固定部件上的功率源单元、电磁辐射单元，和设置在旋转部件上的电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元，所述功率源单元与所述电磁辐射单元相互电连接，通过发射线圈向外发射电磁能量；所述电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元相互电连接，通过感应线圈接收所述发射线圈发射的电磁能量，经过所述整流滤波单元和组合输出单元为设置在旋转部件上的用电器部件提供直流电源。

所述设置在固定部件上的发射线圈与设置在旋转部件上的感应线圈每一对为一组，一一对应设置，均匀对称分布在圆周上，所述发射线圈与感应线圈的线圈组数范围是3或6或9或12组。

所述发射线圈与感应线圈的线径为Φ0.5-1.5mm，平行缠绕成直径为20-50mm的螺旋线圈，线圈缠绕匝数为10-50匝。

所述电磁辐射单元通过发射线圈向外发射电磁能量的频率范围是10kHz-470MHz。

所述整流滤波单元中，感应线圈为3个时，将每个呈120度分布的3个感应线圈与一个三相整流电路单元连接；感应线圈为6或9或12个时，将每个呈120度分布的3个感应线圈20分别与相互隔离的三相整流电路单元连接，所述相互隔离的三相整流电路单元的输出端相互并联后与设置在旋转部件上的用电器部件相连接。

本实用新型的有益效果是：该车载旋转部件的无线能量传输装置，具有结构简单、可靠性高、环境适应性强、体积小、重量轻的特点，广泛用于像车轮轮胎气压监测装置和汽车各总成运行状况进行监测的供电，还可以用于旋转部件上的广告、照明等装置的供电。

附图说明

图1是车载旋转部件的无线能量传输装置的结构框图；

图2是无线能量传输系统原理示意图；

图3a、图3b是发射线圈和感应线圈的分布示意图；

图4是电磁辐射单元电路发射能量电路原理图；

图5是电磁接收单元电路接收能量电路原理图。

图中：

10：发射线圈    20：感应线圈

30：旋转部件    40：固定部件

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型装置车载旋转部件的无线能量传输装置结构框图，如图1所示，旋转部件的无线能量传输装置，包括，设置在固定部件40上的功率源单元、电磁辐射单元，和设置在旋转部件30上的电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元，功率源单元与所述电磁辐射单元相互电连接，通过发射线圈10向外发射电磁能量；所述电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元相互电连接，通过感应线圈20接收所述发射线圈10发射的电磁能量，经过所述整流滤波单元和组合输出单元为设置在旋转部件30上的用电器部件提供直流电源。

图2是无线能量传输系统原理示意图；如图2所示，无线能量传输总体分为两部分：能量传输和能量接收处理部分，系统基本原理如下：

该非接触式能量传输方案，即，采用电磁波为媒介，实现固定部件和旋转部件之间的能量传输。在固定部件车桥上安装功率源和发射线圈，用于发送能量；在旋转部件上安装感应线圈及后处理电路，用于接收能量。当两种线圈有一定的感应距离时，功率源通过发射线圈向外发射电磁波信号，感应线圈接收到电磁信号后通过后处理电路，实现能量的传输。

图3a、图3b是发射线圈和感应线圈的分布示意图；如图3a、图3b所示，在固定部件40上设置有功率源单元和电磁辐射单元，在旋转部件30上设置有感应线圈以及整流滤波电路。为了保证向旋转部件提供持续能量，可以安装多组发射线圈和感应线圈。

设置在固定部件40上的发射线圈10与设置在旋转部件30上的感应线圈20每一对为一组，一一对应设置，并且，均匀对称分布在圆周上，发射线圈10与感应线圈20的线圈组数范围是3或6或9或12组；发射线圈10与感应线圈20的线圈组数范围是3组时，呈120度分布，6组时呈60度分布，依此类推。

图4是电磁辐射单元电路发射能量电路原理图；如图4所示，功率源单元与电磁辐射单元，将车载直流电转换为一定功率的交流电信号，通过发射线圈10向外发射电磁能量。由驱动电路以PWM方式控制功率开关管S1，S2，S3，S4交替通断，得到高频交流脉冲，并由发射线圈10将能量发射出去。

发射线圈10的大小和匝数，由功率源单元输出信号的频率来确定，发射线圈10的数量，由旋转部件30和固定部件40的直径的大小来确定。例如：当功率输出单元输出的信号频率为4MHz，旋转部件30的直径为800mm，固定部件的直径为200mm时，发射线圈10的直径为35mm，线径为0.7mm，平行缠绕20匝，电感20uH，共安装6组，呈60度安装。所述电磁辐射单元通过发射线圈10向外发射电磁能量的频率范围是10kHz-470MHz。

感应线圈20的大小和匝数，由功率源单元输出信号的频率，以及，与发射线圈10的距离大小来确定。

发射线圈10与感应线圈20的线径一般选为Φ0.5-1.5mm，平行缠绕成直径为20-50mm的螺旋线圈，线圈缠绕匝数为10-50匝。

图5是电磁接收单元电路接收能量电路原理图，如图5所示，感应线圈20接收到的信号为交流信号，通过整流滤波电路，利用电容C进行滤波，可以得到输出较平稳电压，为后续电路供电。

整流滤波单元中，感应线圈20为3个时，将每个呈120度分布的3个感应线圈20，与一个三相整流电路单元连接；感应线圈20为6或9或12个时，将每个呈120度分布的3个感应线圈20分别与相互隔离的三相整流电路单元连接，相互隔离的三相整流电路单元的输出端相互并联后与设置在旋转部件30上的用电器部件相连接。

值得指出的是，本实用新型的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本实用新型的基本技术构思，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种旋转部件的无线能量传输装置，其特征在于，包括，设置在固定部件(40)上的功率源单元、电磁辐射单元，和设置在旋转部件(30)上的电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元，所述功率源单元与所述电磁辐射单元相互电连接，通过发射线圈(10)向外发射电磁能量；所述电磁接收单元、整流滤波单元和组合输出单元相互电连接，通过感应线圈(20)接收所述发射线圈(10)发射的电磁能量，经过所述整流滤波单元和组合输出单元为设置在旋转部件(30)上的用电器部件提供直流电源。

2.根据权利要求1所述的旋转部件的无线能量传输装置，其特征在于，所述设置在固定部件(40)上的发射线圈10与设置在旋转部件(30)上的感应线圈(20)每一对为一组，一一对应设置，均匀对称分布在圆周上，所述发射线圈(10)与感应线圈(20)的线圈组数范围是3或6或9或12组。

3.根据权利要求2所述的旋转部件的无线能量传输装置，其特征在于，所述发射线圈(10)与感应线圈(20)的线径为Φ0.5-1.5mm，平行缠绕成直径为20-50mm的螺旋线圈，线圈缠绕匝数为10-50匝。

4.根据权利要求1所述的旋转部件的无线能量传输装置，其特征在于，所述电磁辐射单元通过发射线圈(10)向外发射电磁能量的频率范围是10kHz-470MHz。

5.根据权利要求1所述的旋转部件的无线能量传输装置，其特征在于，所述整流滤波单元中，感应线圈(20)为3个时，将每个呈120度分布的3个感应线圈(20)与一个三相整流电路单元连接；感应线圈(20)为6或9或12个时，将每个呈120度分布的3个感应线圈(20)分别与相互隔离的三相整流电路单元连接，所述相互隔离的三相整流电路单元的输出端相互并联后与设置在旋转部件(30)上的用电器部件相连接。

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