[实用新型]一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置有效
申请号: | 201720276062.4 | 申请日: | 2017-03-21 |
公开(公告)号: | CN206673705U | 公开(公告)日: | 2017-11-24 |
发明(设计)人: | 皮意成;杨瑞琳;夏敏言;卢鹏辉;周彦冰;秦志安;谢浩粮 | 申请(专利权)人: | 河海大学 |
主分类号: | H02J50/10 | 分类号: | H02J50/10;H01F38/14 |
代理公司: | 南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204 | 代理人: | 成立珍 |
地址: | 210019 江苏省南京市建*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 接触 电能 信号 混合 传输 滑环 装置 | ||
技术领域
本实用新型属于旋转机械电能及信号传输领域,具体是利用电磁感应耦合技术使固定侧可以在与旋转侧相对旋转的过程中向旋转侧方以无线电能传输的方式输送电能,同时利用红外信号传输原理将信号从固定侧传输到旋转侧或从旋转侧到固定侧,实现将信号的高速双向传输。
背景技术
导电滑环属于电接触滑动连接应用范畴,它又称集电环,是实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传递的精密输电装置。在电气设计过程中,机械部分360度无限制连续旋转时,导线需连接到旋转部件上去,会遇到导线缠绕问题,这个时候,他需要一个电旋转连接器,俗称电滑环来传输动力和信号的旋转连接。传统的导电滑环有三大类分为:固体接触式、液体接触式和滚动接触式,但都直接或间接的存在接触,都可以归为接触式的。由于摩擦,一方面,滑环在运行过程中一旦受到较大震动就容易受到损坏,因而需要谨慎维护,而在有些情况下,维护是很不方便的,另一方面,转速过大,滑环使用寿命就容易下降,并且接触式滑环大多是根据能正常转动的最大转数来衡量它的寿命大小。除去摩擦,导电滑环内部的,一般都很复杂,工艺要求高,从而成本要求就较高。同时,相对旋转装置之间信号的传输采用了集流环结构,这种结构使得信号的抗干扰能力极差对工作环境的要求非常高。因此可见,传统的导电滑环早已不能满足现代高效低碳的生产生活的需要。
发明内容
针对传统旋转电能传输装置在使用过程中容易损坏、老化,维护不便,成本要求高和信号传输易受到干扰等缺点。本实用新型利用电磁耦合的方式实现了电能从固定侧到旋转侧方向的无线传输和利用红外信号传输实现了信号从旋转侧到固定侧、固定侧到旋转侧的信号双向传输。需要注意的是其中一路从旋转侧到固定侧的红外信号传输将用于将功率采样信号传输给电能控制单元,从而调节功率进而稳住负载侧电压。
为了解决上述技术问题,本实用新型采用如下方案实现:
一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置,包括旋转轴、装置外壳、电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合副边线圈、电磁耦合原边线圈、防电磁干扰信号传输保护壳、旋转侧红外信号电路板、固定侧红外信号电路板、红外信号第一光接收器、红外信号第一光发射器、红外信号第二光接收器、红外信号第二光发射器、电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器;
所述电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器安装在装置外壳上,电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯和旋转侧红外信号电路板固定在旋转轴上,电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯和固定侧红外信号电路板分别固定在电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器上,电磁耦合副边线圈和电磁耦合原边线圈分别固定在电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯和电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯上,旋转侧红外信号电路板上设置有红外信号第一光接收器、红外信号第二光发射器,固定侧红外信号电路板上设置有红外信号第一光发射器、红外信号第二光接收器,防电磁干扰信号传输保护壳设置在连接电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯和旋转侧红外信号电路板上;
其中,电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合副边线圈、旋转侧红外信号电路板、红外信号第一光接收器和红外信号第二光发射器随旋转轴一起旋转;电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合原边线圈、固定侧红外信号电路板、红外信号第一光发射器和红外信号第二光接收器与装置外壳相对固定。
本装置利用电磁耦合方式在固定侧座和旋转侧构成电能传输通道;利用红外传输方式对旋转侧采集到的多路信号或固定侧发出的控制信号进行高效的传输。从而构成一种非接触电能与信号混合传输的滑环装置。
电磁耦合无线电能传输是一种新型的电能传输方式,但是已经在关键性的技术上有了突破,经过测试调整的无限电能传输具有传输电能稳定,传输效率高的特点,目前已经可以做到很高效率的无线电能传输系统。同时相比于传统接触式电能传输系统,无线电能传输系统所需要的环境条件较低,使用过程中损耗小。把无线电能传输方式应用于本装置一方面可以简化装置结构,利于装置的安装与维修,并且极大的提高装置的使用寿命;另一方面可以提高装置的电能传输容量,同时对生产效率不会有大的影响;同时还可以解决传统导电滑环最大转速不高的问题。因此,本装置采用电磁耦合无线电能传输的方式。
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