基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于轴系传感器供电领域，具体涉及一种基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统。
【背景技术】
[0002]采用导线给轴系上的传感器供电，导线端电刷随着轴系旋转容易出现接触不良现象，且比较容易受天气、灰尘等外界环境影响而损坏，并且需要为此付出高昂的维护费用。同时，在工作环境恶劣的场合，对旋转轴系传感器电池供电，往往由于电池的使用寿命有限，当电量耗尽时，将封闭容器打开更换电池不仅麻烦，有时甚至是不允许的，而且废旧电池会污染环境。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:克服采用导线连接方式为轴系传感器供电易导致接触不良或产生火花隐患问题，以及采用电池方式为轴系传感器供电却因电池容量有限需反复更换电池而导致轴系运转停止和无法连续监测的问题，并提供一种易于安装、操作简便、使用安全可靠的基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，它包括发射模块和接收模块，其特征在于:发射模块包括依次相连的电源电路、降压电路、第一整流电路、逆变电路、发射谐振电路和发射线圈；
[0005]接收模块包括依次相连的接收线圈、接收谐振电路、第二整流电路、滤波电路和稳压电路，接收线圈与发射线圈的谐振频率相同，接收线圈设置在轴系传感器所在的旋转轴上，发射线圈距离接收线圈近端5~20mm，且接收线圈不得与发射线圈中心垂直。
[0006]按上述方案，所述的旋转轴外依次缠绕有铁素体带和绝缘胶布，绝缘胶外缠绕所述的接收线圈。
[0007]按上述方案，所述的发射模块外设有套筒，套筒外镀有金属膜。
[0008]按上述方案，所述的第一、第二整流电路均为全桥式整流电路。
[0009]按上述方案，所述的发射谐振电路和接收谐振电路均为并联谐振电路。
[0010]本实用新型的有益效果为:避免了电池式供电系统因为供电时间有限需更换电池，而停止轴系的运转和连续监测；不需要经过导线或电刷接触，避免了可能由于接触引起的隐患，如火花、接触不良等，不容易受天气、灰尘等外界环境影响而损坏导线，不存在机械磨损和摩擦，不必为此付出高昂的维护费用，安装方便，廉价可靠；旋转轴系监测设备的不同部件之间需要相对独立运动，或者需要完全封闭的特殊应用场合，如水下供电，有线供电无法或很难实现，而对传感器无线供电则可以实现。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型一实施例的整体示意图。
[0012]图2是发射模块原理示意图。
[0013]图3是接收模块原理示意图。
[0014]图4是发射线圈和接收线圈间功率传递效率最大的相对位置示意图。
[0015]图中:1_发射模块；2_接收模块；3_传感器信号发生装置；1.1-发射线圈；
1.2-发射谐振电路；1.3_逆变电路；1.4-第一整流电路；1.5-套筒；1.6_降压电路；
2.1-接收线圈；2.2-接收谐振电路；2.3-第二整流电路；2.4-滤波电路；2.5-稳压电路；2.6-充电锂电池。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实例和附图对本实用新型做进一步说明。
[0017]图1是本实用新型一实施例的整体示意图，一种基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统包括发射模块I和接收模块2 ;其中发射模块如图2所示，包括依次相连的电源电路、降压电路1.6、第一整流电路1.4、逆变电路1.3、发射谐振电路1.2和发射线圈
1.1 ;接收模块2如图3所示，包括依次相连的接收线圈2.1、接收谐振电路2.2、第二整流电路2.3、滤波电路2.4和稳压电路2.5，也可带充电锂电池2.6，为传感器备用供电，质量较轻，避免了附件引起旋转轴扭振不平衡。接收线圈2.1与发射线圈1.1的谐振频率相同，接收线圈设置在轴系传感器所在的旋转轴上，发射线圈距离接收线圈近端5~20mm，且接收线圈不得与发射线圈中心垂直。当发射线圈1.1从接收线圈正下方向一侧平移时，接收线圈
2.1两端电压从O开始先增大后减小；当接收线圈2.1所在平面与发射线圈1.1垂直于发射线圈上一点时，两线圈之间功率传递效率最大，如图4所示。
[0018]具体过程是把220V市电接到降压电路进行降压，然后通过整流成12V直流电压，给发射谐振电路供电，产生高频交流电，通过发射线圈，当接收线圈的谐振频率与发射线圈相同时，接收线圈谐振，电磁波中的磁场能量通过磁场耦合转换成接收线圈中的电场能量，电场能量在接收线圈的电容和电感之间相互交换，经电磁感应、整流、滤波、稳压后转换为稳定的电流/电压后供给旋转轴上的轴系传感器或用于可充电电池充电。
[0019]优选的，第一、第二整流电路均为全桥式整流电路。发射谐振电路和接收谐振电路均为并联谐振电路，其中电感值为10uH，电容值为60uF，逆变电路由SG3525芯片控制，接收电路由LM7805稳压芯片稳压。
[0020]所述的旋转轴外依次缠绕有铁素体带和绝缘胶布，绝缘胶外缠绕所述的接收线圈。每层铁素体带之间用绝缘胶带隔开。然后绝缘胶带在铁素体带的表面缠绕2-3圈。绝缘胶布的宽度需满足防止钢轴干扰电磁共振这一要求，再将表面绝缘的铜导线在上述绝缘胶布表面缠绕适当圈数，调节线圈匝数和直径，直到接收线圈谐振频率与发射端发射频率一致。
[0021]所述的发射模块外设有套筒1.5，套筒1.5外镀有金属膜，如铝箔纸，可以全面吸收多余的磁场。
[0022]接收模块(可带充电电池)、传感器信号发生装置都固定在旋转轴表面，并且按电路图相连。用宽度适当的绝缘胶布将其紧紧地缠绕且固定在钢轴上。
[0023]一近距离下的低压无线输电发射芯片，要求芯片不仅效率较高，自身功耗小，适宜于低电压供电，而且体积小、价格低。
[0024]在发射装置套筒外镀上一层金属膜，如铝箔纸，可屏蔽其他方向上多余的磁场。
[0025]接通电源，经过发射线圈发射频率为40KHZ的电磁波，电磁波中的磁场能量通过磁场耦合转换成接收线圈中的电场能量，接收线圈谐振，电场能量在接收线圈的电容和电感之间相互交换，电场能量将源源不断地供给旋转轴上的传感器使用或储存在可充电电池中。
[0026]采用以上技术可以实现对旋转轴传感器的无线供电，避免了电池式供电系统因电池容量有限需反复更换电池而导致停止轴系运转停止和无法连续监测的问题；不需要经过导线或电刷接触，避免了因采用导线供电时周期性磨损导致接触不良或产生火花隐患等问题，不容易受天气、灰尘等外界环境影响而损坏导线，旋转轴系监测的供电设备部件之间相对独立运动，不存在机械磨损和摩擦，不必为此付出高昂的维护费用，安装方便，廉价可靠。
[0027]以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，它包括发射模块和接收模块，其特征在于:发射模块包括依次相连的电源电路、降压电路、第一整流电路、逆变电路、发射谐振电路和发射线圈； 接收模块包括依次相连的接收线圈、接收谐振电路、第二整流电路、滤波电路和稳压电路，接收线圈与发射线圈的谐振频率相同，接收线圈设置在轴系传感器所在的旋转轴上，发射线圈距离接收线圈近端5~20mm，且接收线圈不得与发射线圈中心垂直。
2.根据权利要求1所述的基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，其特征在于:所述的旋转轴外依次缠绕有铁素体带和绝缘胶布，绝缘胶外缠绕所述的接收线圈。
3.根据权利要求1所述的基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，其特征在于:所述的发射模块外设有套筒，套筒外镀有金属膜。
4.根据权利要求1所述的基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，其特征在于:所述的第一、第二整流电路均为全桥式整流电路。
5.根据权利要求1所述的基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，其特征在于:所述的发射谐振电路和接收谐振电路均为并联谐振电路。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于电磁谐振技术的轴系传感器无线供电系统，它包括发射模块和接收模块，发射模块包括依次相连的电源电路、降压电路、第一整流电路、逆变电路、发射谐振电路和发射线圈；接收模块包括依次相连的接收线圈、接收谐振电路、第二整流电路、滤波电路和稳压电路，接收线圈与发射线圈的谐振频率相同，接收线圈设置在轴系传感器所在的旋转轴上，发射线圈距离接收线圈近端5~20mm，且接收线圈不得与发射线圈中心垂直。本实用新型克服了采用导线连接方式为轴系传感器供电易导致接触不良或产生火花隐患问题，以及采用电池方式为轴系传感器供电却因电池容量有限需反复更换电池而导致轴系运转停止和无法连续监测的问题。
【IPC分类】H02J7-02
【公开号】CN204497818
【申请号】CN201520154118
【发明人】周新聪, 赵旋, 方军强, 陈凯, 况福明, 杨朋, 周潇然, 程俊锋, 唐育民
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月18日