带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构的制作方法

本发明涉及无线电能传输技术，具体涉及一种带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构。

背景技术：

传统的电能传输方式已经不能满足某些特殊应用场合的需要。例如风力发电系统中，通过风力带动风机旋转时，其桨叶常常需要调整姿态，带动桨叶旋转所需的能量往往是通过导电滑环传输。然而，导电滑环存在诸多不足：一是导电环存在磨损，如果润滑剂含量高，磨损量少，但导电性变差；反之，润滑剂含量少，导电性能好，但磨损量增大。二是滑环与电刷接触部位发热较大，由于导电环通道与通道之间是必须绝缘的，而绝缘材料通常导热性较差，因此导电环的散热难以通过传导实现。

为此，也有人尝试了一些新方法向旋转部件传输电能，例如采用滚环技术，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减少了磨损量，但仍存在滚动体应力不均，磨削无法排出等问题；采用水银汇流环技术，利用液态金属替代滑动摩擦，无摩损，但密封困难；采用光汇流环技术，以非接触式光纤作为传输介质，但能够传递的功率较小。因此，这些技术都不能完全满足活动部件旋转界面间的长寿命电能传输的需求。

此外，现有的能量传输机构，要想实现控制信号的传输和传感器信号的采集，往往还需要增加额外的通信模块，安装结构复杂。

技术实现要素：

基于上述情况，本发明针对耦合机构可旋转的应用场合，提出了一种带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构，通过采用内嵌式耦合结构，使其实现无线能量和信号同步接收。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构，其关键在于：包括固定在转动轴上的芯体结构，在所述芯体结构上沿径向设置有平面线圈，沿轴向设置有螺旋线圈，所述平面线圈用于连接信号接收电路实现无线信号接收，所述螺旋线圈用于连接能量接收电路实现无线能量接收，在所述转动轴上还设置有滑环组件，所述滑环组件用于连接电刷实现滑动接触式电能接收。

本发明在保留滑动接触式电能传输的同时，通过设置两种不同结构形式的线圈来分别实现能量接收和信号接收，减少了能量场和信号场之间的交叉影响，通过内嵌式的结构布局，可以配合套筒式能量信号同步发射装置工作，非常适用于旋转体的能量信号同步传输。

可选地，所述芯体结构包括与所述连接盘法兰连接的第一法兰盘，在所述第一法兰盘上可拆卸式连接有内层安装筒，所述平面线圈设置在所述第一法兰盘的盘面上，所述螺旋线圈设置在所述内层安装筒的侧壁上。

可选地，所述芯体结构包括与所述连接盘法兰连接的第一法兰盘，在所述第一法兰盘上可拆卸式连接有内层安装筒，所述平面线圈设置在所述第一法兰盘的盘面上，所述螺旋线圈设置在所述内层安装筒的侧壁上。

可选地，所述螺旋线圈与所述内层安装筒之间还设置有环形柱状磁芯。

可选地，所述螺旋线圈的外侧还套设有外层安装筒，该外层安装筒的一端连接在所述第一法兰盘上。

可选地，所述外层安装筒的另一端还设置有带卡接口的环面结构，所述内层安装筒一端抵接在所述第一法兰盘的盘面上，所述内层安装筒的另一端设置有卡脚结构并与所述外层安装筒的环面结构上的卡接口卡接。

可选地，所述芯体结构还设有第二法兰盘，所述第一法兰盘和所述第二法兰盘之间形成电路安装腔，所述信号接收电路和所述能量接收电路均设置在所述电路安装腔中，在所述第二法兰盘的另一侧设置所述滑环组件。

可选地，所述信号接收电路设置在第一电路安装板上，所述能量接收电路设置在第二电路安装板上，在所述电路安装腔中的中间设置有散热架，所述第一电路安装板和所述第二电路安装板分别固定在所述散热架的两侧。

可选地，所述外层安装筒的一端呈敞口状，端口截面呈圆形。

可选地，所述平面线圈和所述螺旋线圈均采用利兹线绕制而成，所述外层安装筒采用磁导材料制成。

本发明的有益效果：

本发明提出的带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构，能够用于旋转结构无线能量信号同步传输系统中，产品结构紧凑，安装方便，配合不同的工作频率进行控制，减少二者之间相互影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的爆炸示意图。

图中标记：1-转动轴，2-平面线圈，3-螺旋线圈，4-第一法兰盘，5-内层安装筒，6-环形柱状磁芯，7-环形平面磁芯、8-外层安装筒，9-卡接口、10-卡脚结构、11-第二法兰盘、12-第一电路安装板、13-第二电路安装板、14-散热架、15-安装支架、16-导电滑环、17-连接盘。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，本实施例提供的带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构，其关键在于：包括固定在转动轴1上的芯体结构，在所述芯体结构上沿径向设置有平面线圈2，沿轴向设置有螺旋线圈3，所述平面线圈2用于连接信号接收电路实现无线信号接收，所述螺旋线圈3用于连接能量接收电路实现无线能量接收，在所述转动轴1上还设置有滑环组件16，所述滑环组件16用于连接电刷实现滑动接触式电能接收。

通过图2可以看出，所述滑环组件包括与所述转动轴1同轴转动的安装支架15，沿所述安装支架15的长度方向均匀分布有多个导电滑环16，在所述安装支架15的一端还设置有连接盘17。所述芯体结构包括与所述连接盘法兰连接的第一法兰盘4，在所述第一法兰盘4上可拆卸式连接有内层安装筒5，所述平面线圈2设置在所述第一法兰盘4的盘面上，所述螺旋线圈3设置在所述内层安装筒5的侧壁上。所述螺旋线圈3与所述内层安装筒5之间还设置有环形柱状磁芯6。在所述第一法兰盘4与所述平面线圈2之间还设置有环形平面磁芯7。所述螺旋线圈3的外侧还套设有外层安装筒8，该外层安装筒8的一端连接在所述第一法兰盘4上。所述外层安装筒8的一端呈敞口状，端口截面呈圆形，在外层安装筒8敞口端的端面上还设置有用于防止螺旋线圈3端部漏磁的磁屏蔽环，从而减小对其它电路造成的影响。

为了方便外层安装筒8与内层安装筒5的定位和组装，所述外层安装筒8的另一端还设置有带卡接口9的环面结构，所述内层安装筒5一端抵接在所述第一法兰盘4的盘面上，所述内层安装筒5的另一端设置有卡脚结构10并与所述外层安装筒8的环面结构上的卡接口9卡接。

所述芯体结构还设有第二法兰盘11，所述第一法兰盘4和所述第二法兰盘11之间形成电路安装腔，所述信号接收电路和所述能量接收电路均设置在所述电路安装腔中，在所述第二法兰盘11的另一侧设置所述滑环组件16。

实施过程中，所述信号接收电路设置在第一电路安装板12上，所述能量接收电路设置在第二电路安装板13上，在所述电路安装腔中的中间设置有散热架14，所述第一电路安装板12和所述第二电路安装板13分别固定在所述散热架14的两侧。利用大部分冗余的空间实现能量接收电路和信号接收电力的安装，使其满足电路元器件散热需求。

具体实施时，所述平面线圈2和所述螺旋线圈3均采用利兹线绕制而成。所述外层安装筒8采用磁导材料制成。

本发明的工作原理是:

通过采用套筒结构，利用相互配合滑环组件与电刷之间形成滑动接触式能量传输，利用在芯体结构上径向设置的平面线圈2实现无线信号接收，利用在芯体结构上轴向设置的螺旋线圈3实现无线能量接收，在环形平面磁芯7和环形柱状磁芯6的作用下，能够有效控制能量场和信号场的传播方向，减少二者之间的交叉干涉，同事基于滑环结构，还能配合电刷结构实现滑动接触式电能传输，整个产品结构紧凑，安装方便，配合对应的无线能量信号同步发射装置，能够有效实现旋转结构的无线能量和信号同步传输。

综上所述，本发明提出的带滑环的内嵌式无线能量信号同步接收机构，能够用于旋转结构无线能量信号同步传输系统中，产品结构紧凑，安装方便，配合不同的工作频率进行控制，减少二者之间相互影响。

此外，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。