[发明专利]一种磁耦合无线能量传输柱式滑环装置

说明书

本发明属于无线能量传输技术领域，尤其涉及一种磁耦合无线能量传输柱式滑环装置，包括滑环外筒、外筒磁心、外筒磁屏蔽环、外筒线圈、外筒整流板及外筒温度传感器构成外筒结构滑环内筒；内筒磁屏蔽环、内筒磁心、内筒线圈、内筒控制板、内筒逆变板及内筒温度传感器构成内芯结构，外筒结构、内芯结构以及角接触轴承构成柱式滑环装置，可以实现能量无线传输。本发明通过内芯结构与外筒结构同轴装配和同轴相对旋转，实现能量的无线传输，并通过温度传感器实时监控内芯组件状态，通过内芯控制板、内芯逆变板输出控制信号，实现对内芯组件能量输入的控制。

技术领域

本发明涉及无线能量传输技术领域，特别涉及一种磁耦合无线能量传输柱式滑环装置。

背景技术

在当前众多机电旋转设备中，其主体部分与旋转部件之间的能量传输均通过导电环和电刷的接触滑动完成，例如微波成像仪的扫描驱动装置(SDE)、雷达、直升机旋翼系统、CT医疗系统等旋转部件均为通过接触式导电滑环装置实现能量传输，但这种接触式导电滑环在使用上存在诸如接触电火花、滑动磨损、导体裸露、碳积等问题，对供电系统的安全性和可靠性造成直接影响，缩短了电器设备的使用寿命，甚至导致发生爆炸，对人身安全造成重大影响，因此接触式导电滑环装置已渐渐不能满足现代社会发展的需要。

发明要解决的问题：

为解决传统接触式导电滑环存在的缺陷，如接触电火花、滑动磨损、导体裸露、碳积，弥补其导致的供电安全不足的问题，本发明技术人员深入学习研究了无线能量传输技术，设计发明了一种磁耦合无线能量传输柱式滑环装置，彻底摆脱机械接触式滑环设计模式，彻底消除由于电刷和导电环磨损带来的不确定因素，使旋转机电系统滑环的可靠性得到质的飞跃。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁耦合无线能量传输柱式滑环装置，可以实现旋转机电设备旋转部件与固定主体间的无线能量传输，克服机械接触式滑环所存在的磨损、导体裸露、碳积等缺陷，提高设备整体使用性能和安全性能。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案是：提供一种磁耦合无线能量传输柱式滑环装置，包括滑环外筒、外筒磁心、外筒磁屏蔽环、外筒线圈、外筒整流板、外筒温度传感器、滑环内筒、内筒磁屏蔽环、内筒磁心、内筒线圈、内筒控制板、内筒逆变板、内筒温度传感器以及角接触轴承；

所述外筒线圈缠绕于外筒磁心内壁，外筒磁心贴合于滑环外筒内壁，外筒磁屏蔽环安装于外筒磁心两端，外筒整流板以及外筒温度传感器贴合于滑环外筒外壁从而构成外筒结构，所述内筒线圈缠绕于内筒磁心外壁，内筒磁心贴合于滑环内筒外壁，内筒磁屏蔽环安装于内筒磁心两端，内筒控制板、内筒逆变板以及内筒温度传感器内嵌于滑环内筒从而构成内芯结构，所述外筒结构和内芯结构通过一对角接触轴承同轴装配和同轴相对旋转，实现能量的无线传输。

进一步的，所述滑环外筒内壁为阶梯式结构，每层阶梯宽度与所安装外筒磁心以及外筒磁屏蔽环宽度相匹配；

所述滑环内筒外壁为阶梯式结构，每层阶梯宽度与所安装内筒磁心以及内筒磁屏蔽环宽度相匹配。

进一步的，所述外筒磁屏蔽环安装于滑环外筒内壁中间，与外筒磁心交替排布。

进一步的，所述外筒整流板安装于滑环外筒外壁，与外筒线圈连接；所述外筒温度传感器安装于滑环外筒外壁，可采集滑环外筒温度信息。

进一步的，所述内筒磁屏蔽环安装于滑环外筒内壁中间，与内筒磁心交替排布。

进一步的，所述内筒控制板与内筒逆变板内嵌于滑环内筒，内筒控制板与内筒逆变板连接，内筒逆变板与内筒线圈连接。

进一步的，所述内筒温度传感器内嵌于滑环内筒，与内筒逆变板连接，可采集滑环内筒温度信号，并通过内筒逆变板反馈到内筒控制板。

进一步的，所述外筒结构与内芯结构之间存在单边5mm间隙。

本发明提供的磁耦合无线能量传输柱式滑环装置，其外筒结构与内芯结构通过一对角接触轴承实现同轴装配，外筒结构与内芯结构之间通过电磁感应原理实现能量的无线传输，从而避免机械式接触滑环磨损、导体裸露、碳积等固有缺陷，提高旋转机电设备整体可靠性和安全性。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：