CN216751324U - 无线供电装置、方向盘及地面车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无线供电装置、方向盘及地面车辆，所述无线供电装置包括：定子(1)，所述定子(1)与转轴(3)间隙配合；转子(2)，所述转子(2)套设在所述转轴(3)上；发射线圈(4)，所述发射线圈(4)设于所述定子(1)上，用于将交流电转化成交感电磁场；接收线圈(5)，所述接收线圈(5)设于所述转子(2)上，且始终与所述发射线圈(4)平行相对，用于感应所述交感电磁场以产生电能。本申请可以避免短路或电线被扯断的风险，而且，接收线圈通过转子安装在转轴上，不仅安装方便，也不会占用方向盘的安装空间，还为功能拓展提供新的设计空间。

Description

无线供电装置、方向盘及地面车辆

技术领域

本申请属于汽车配件技术领域，具体涉及一种无线供电装置、方向盘及地面车辆。

背景技术

随着农业自动化和机械工业的发展，应用在农机及机械车辆上的设备集成度越来越高，简易方向盘无法适应自动化程度较高的需求。为此，多功能方向盘应运而生，多功能方向盘的供电方式通常是：方向盘转动部分通过游丝连接到电源，或者通过导电滑环达到旋转连通直接供电的目的。然而，游丝缠绕在方向盘，随方向盘的转动而转动，有被扯断的风险；而导电滑环易磨损，可能导致碳粉短路。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种无线供电装置、方向盘及地面车辆。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种无线供电装置，包括：

定子，所述定子与转轴间隙配合；

转子，所述转子套设在所述转轴上；

发射线圈，所述发射线圈设于所述定子上，用于将交流电转化成交感电磁场；

接收线圈，所述接收线圈设于所述转子上，且始终与所述发射线圈平行相对，用于感应所述交感电磁场以产生电能。

可选的，所述定子还与所述转子配合形成密闭腔体，所述密闭腔体包括：

第一环形凹槽，所述第一环形凹槽形成在所述定子面向所述转子的一侧，所述发射线圈设于所述第一环形凹槽内；

第二环形凹槽，所述第二环形凹槽形成在所述转子面向所述定子的一侧，所述接收线圈设于所述第二环形凹槽内。

可选的，所述发射线圈和所述接收线圈均采用PCB线圈。

可选的，所述发射线圈与所述接收线圈具有相同的线圈匝数和走线宽度。

可选的，沿所述转轴的轴线方向，所述发射线圈与所述接收线圈具有间距，所述间距在1～5cm。

可选的，所述无线供电装置还包括第一隔磁组件和第二隔磁组件，所述第一隔磁组件位于所述接收线圈远离所述发射线圈的一侧，所述第二隔磁组件位于所述发射线圈远离所述接收线圈的一侧。

可选的，所述无线供电装置还包括防水组件，所述防水组件设于所述接收线圈与所述第二环形凹槽之间。

根据本申请实施例的第二方面，提供了一种方向盘，包括本申请实施例的第一方面任一项实施例所述的无线供电装置。

根据本申请实施例的第三方面，提供了一种地面车辆，包括本申请实施例的第二方面所述的方向盘。

本申请实施例的上述技术方案至少具有如下有益的技术效果：

本申请实施例提供的无线供电装置进行供电时，定子上的发射线圈可以连接供电模块，将供电模块提供的交流电转换成交感电磁场，再由转子上的接收线圈感应所述交感电磁场产生电能，并提供给随转轴移动的用电模块。该无线供电装置无需在用电模块与供电模块之间设置接触或连接电线，因此可以避免短路或电线被扯断的风险。而且，接收线圈通过转子安装在转轴上，不仅安装方便，也不会占用方向盘的安装空间，还为功能拓展提供新的设计空间。

附图说明

图1是本申请示例性实施例中一种无线供电装置的结构示意图；

图2是本申请示例性实施例中不含隔磁组件的电磁示意图；

图3是本申请示例性实施例中含隔磁组件的电磁示意图；

图4是本申请示例性实施例中一种方向盘的结构示意图；

图中，1、定子；1-1、第一环形凹槽；2、转子；2-1、第二环形凹槽；3、转轴；4、发射线圈；5、接收线圈；6、密闭腔体；7、第一隔磁组件；8、第二隔磁组件；9、防水组件；10、轮圈；11、轮毂。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本申请进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本申请的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本申请的概念。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本申请实施例提供一种用于方向盘的无线供电装置，包括：

定子1，所述定子1与转轴3间隙配合；

转子2，所述转子2套设在所述转轴3上；

发射线圈4，所述发射线圈4设于所述定子1上，用于将交流电转化成交感电磁场；

接收线圈5，所述接收线圈5设于所述转子2上，且始终与所述发射线圈4平行相对，用于感应所述交感电磁场以产生电能。

其中，所述定子1内可以设置有供电模块，或者设置有与供电模块连接的接口，所述供电模块用于与所述发射线圈4连接，为所述发射线圈4提供交流电。例如，所述供电模块可以包括直流电源以及与该直流电源连接的直流变交流转换器，也可以是交流电源。

其中，所述转子2内可以设置有整流电路，或者设置有与整流电路连接的接口，所述整流电路用于与所述接收线圈5连接，将接收线圈5输出的交流电转换成直流电。例如，当该无线供电装置用于方向盘时，该整流电路的输出端可以与方向盘中的用电模块连接，为用电模块提供直流电。例如，所述用电模块可以是方向盘上的按键电路板等。

因此，本申请实施例提供的无线供电装置进行供电时，定子1上的发射线圈4可以连接供电模块，将供电模块提供的交流电转换成交感电磁场，再由转子2上的接收线圈5感应所述交感电磁场产生电能，并提供给随转轴3 移动的用电模块。例如，用于方向盘时，该无线供电装置无需在用电模块与供电模块之间设置接触或连接电线，因此可以避免短路或电线被扯断的风险。而且，接收线圈5通过转子2安装在转轴3上，不仅安装方便，也不会占用方向盘的安装空间，还为功能扩展提供新的设计空间。

在一些实施例中，为了保护供电过程中信号不被外界干扰，保证信号的完整性，所述定子1还与所述转子2配合形成密闭腔体6，所述发射线圈4 和所述接收线圈5均设置在密闭腔体6内。示例性的，所述密闭腔体6包括：第一环形凹槽1-1，所述第一环形凹槽1-1形成在所述定子1面向所述转子2 的一侧，所述发射线圈4设于所述第一环形凹槽1-1内；第二环形凹槽2-1，所述第二环形凹槽2-1形成在所述转子2面向所述定子1的一侧，所述接收线圈5设于所述第二环形凹槽2-1内。

在一些实施例中，所述第二环形凹槽2-1的外径大于所述第一环形凹槽 1-1的外径，且所述第二环形凹槽2-1的侧壁套设在所述第一环形凹槽1-1 的外壁外侧，从而可以避免外界有水洒落的情况下进入密闭腔体6内。

在一些实施例中，本申请实施例的所述发射线圈4和所述接收线圈5均采用PCB线圈。相对于传统绕线线圈，PCB线圈厚度大大降低，而且布线精度高。

利用电磁感应原理制成的PCB感应线圈。当发射线圈4接在交流电源上时，便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。发射线圈4和接收线圈5中的φ是相同的，φ也是简谐函数，表示为φ＝φmsinωt。由法拉第电磁感应定律可知，发射线圈4和接收线圈5中的感应电动势分别为e1＝-N1dφ/dt、 e2＝-N2dφ/dt。式中N1、N2分别为发射线圈4和接收线圈5的匝数。U1＝-e1， U2＝e2，其有效值为U1＝-E1＝jN1ωΦ、U2＝E2＝-jN2ωΦ，令k＝N1/N2，称感应线圈的变比。由上式可得U1/U2＝-N1/N2＝-k，即发射线圈4和接收线圈5感应电压有效值之比，等于其匝数比而且发射线圈4和接收线圈5的电压的位相差为π。进而得出：U1/U2＝N1/N2在空载电流可以忽略的情况下，有I1/ I2＝-N2/N1，即发射线圈4和接收线圈5的电流有效值大小与其匝数成反比，且相位差π。

根据上面的计算原理可知，同等条件下，发射线圈4和接收线圈5的匝数及线路的走线宽度相同(过流能力)，发射线圈4与接收线圈5相距(沿所述转轴3的轴线方向，所述发射线圈4与所述接收线圈5的间距)1～5cm，接近同轴，此时感应磁通量最大。

在一些实施例中，为了防止金属导体对磁场的衰减干扰，造成能量浪费，提高充电效率，所述无线供电装置还包括第一隔磁组件7和第二隔磁组件8，所述第一隔磁组件7位于所述接收线圈5远离所述发射线圈4的一侧，所述第二隔磁组件8位于所述发射线圈4远离所述接收线圈5的一侧。其中，所述第一隔磁组件7和所述第二隔磁组件8可以是金属板，例如，所述第一隔磁组件7和所述第二隔磁组件8可以是薄隔磁钢片。如图2-3所示，未增加第一隔磁组件7和第二隔磁组件8时，由于入射波会在外壳等金属物表面上产生电子涡流，以热能的形式散失掉，同时金属表面会反射电磁波抵消掉部分入射电磁波，损失磁能量，磁力线相对分散。而在增加了第一隔磁组件7 和第二隔磁组件8后，由于阻止入射波与金属物接触并给磁场提供通路，增强磁感应强度，磁力线明显收拢集中。

在一些实施例中，为了避免水沿转轴3进入密闭腔体6，所述无线供电装置还包括防水组件，所述防水组件设于所述接收线圈5与所述第二环形凹槽2-1之间。其中，所述防水组件9可以是耐高温材料制作的防水圈。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种方向盘，包括前述任一项实施例所述的无线供电装置。

在一些实施例中，一种方向盘，包括轮圈10、轮毂11、转轴3、发射线圈4和接收线圈5，其中，所述轮圈10套装在所述轮毂11上；所述轮毂11 设置在所述转轴3上；所述发射线圈4与所述转轴3间隙配合，所述发射线圈4用于将交流电转化成交感电磁场；所述接收线圈5套设在所述转轴3上，且始终与所述发射线圈4平行相对，所述接收线圈5用于感应所述交感电磁场以产生电能，进行供电充电。

其中，所述用电模块可以设置在所述轮毂内。

本申请实施例所述的方向盘包括所述无线供电装置，具有与所述无线供电装置相同的技术效果，此处不再一一赘述。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种地面车辆，包括前述实施例所述的方向盘。

本申请实施例所述的地面车辆包括所述无线供电装置，具有与所述无线供电装置相同的技术效果，此处不再一一赘述。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种无线供电装置，其特征在于，包括：

定子(1)，所述定子(1)与转轴(3)间隙配合；

转子(2)，所述转子(2)套设在所述转轴(3)上；

发射线圈(4)，所述发射线圈(4)设于所述定子(1)上，用于将交流电转化成交感电磁场；

接收线圈(5)，所述接收线圈(5)设于所述转子(2)上，且始终与所述发射线圈(4)平行相对，用于感应所述交感电磁场以产生电能。

2.如权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，所述定子(1)还与所述转子(2)配合形成密闭腔体(6)，所述密闭腔体(6)包括：

第一环形凹槽(1-1)，所述第一环形凹槽(1-1)形成在所述定子(1)面向所述转子(2)的一侧，所述发射线圈(4)设于所述第一环形凹槽(1-1)内；

第二环形凹槽(2-1)，所述第二环形凹槽(2-1)形成在所述转子(2)面向所述定子(1)的一侧，所述接收线圈(5)设于所述第二环形凹槽(2-1)内。

3.如权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，所述发射线圈(4)和所述接收线圈(5)均采用PCB线圈。

4.如权利要求3所述的无线供电装置，其特征在于，所述发射线圈(4)与所述接收线圈(5)具有相同的线圈匝数和走线宽度。

5.如权利要求3所述的无线供电装置，其特征在于，沿所述转轴(3)的轴线的方向，所述发射线圈(4)与所述接收线圈(5)具有间距，所述间距在1～5cm。

6.如权利要求1所述的无线供电装置，其特征在于，所述无线供电装置还包括第一隔磁组件(7)和第二隔磁组件(8)，所述第一隔磁组件(7)位于所述接收线圈(5)远离所述发射线圈(4)的一侧，所述第二隔磁组件(8)位于所述发射线圈(4)远离所述接收线圈(5)的一侧。

7.如权利要求2所述的无线供电装置，其特征在于，所述无线供电装置还包括防水组件(9)，所述防水组件(9)设于所述接收线圈(5)与所述第二环形凹槽(2-1)之间。

8.一种方向盘，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项权利要求所述的无线供电装置。

9.一种地面车辆，其特征在于，包括如权利要求8所述的方向盘。

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