一种非接触供电通信装置的制作方法

本发明涉及一种非接触的供电装置，特别是涉及一种用于可相对旋转的机构之间的非接触供电通信装置。

背景技术：

目前，很多设备均包含有一个或多个旋转机构。每一个旋转机构均包括底座和旋转台，旋转台通过电机主轴与底座连接。通过电机的主轴旋转，驱动旋转台相对于底座发生旋转。并且通常情况下，底座和旋转台上还有很多其他功能模块，用于实现其它辅助功能，例如，用于采集数据的采集模块，用于发射和接收无线信号的通信模块，用于处理数据和控制不同功能模块的控制模块等等。

但是，功能模块往往都是一些用电模块，这就需要为这些功能模块的提供电能。目前比较常见的对于这类功能模块的供电方式为：电刷供电，或者在底座和旋转台之间直接连接导线还实现功能模块的供电。但是，采用电刷供电的方式，虽然不会影响到底座和旋转台之间的相对旋转运动，但是，底座和旋转台之间的频繁相对旋转，势必会造成电刷的磨损，影响电刷的使用寿命。而采用在底座和旋转台之间直接连接导线的供电方式，底座和旋转台之间连接的导线会影响到底座和旋转台之间的旋转，尤其是对旋转的角度有很大的限制，使得底座和旋转台之间不能进行单向连续旋转。

进一步地，包含旋转机构的设备中，其旋转台和底座之间的功能模块还有数据传输的需求。比较常用的底座和旋转台上的功能模块的通信方式为：有线通信、无线通信和通过电刷进行通信等等。有线通信是在需要通信的底座的功能模块和旋转台的功能模块之间通过导线建立连线，从而实现通信。但是，由于旋转机构的旋转运动的特性，采用有线通信，会限制底座和旋转台之间的旋转运动；通过电刷进行通信，则会影响电刷的使用寿命。而采用无线通信方式，则需要在旋转台和底座上分别增加相应的无线通信发射模块和无线通信接收模块，这会增加底座和旋转台的空间需求，而且，无线通信比较容易收到外界环境的干扰。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种非接触供电通信装置，用于解决现有技术中旋转机构的底座和旋转台的器件的之间无法简单方便地同时实现非接触式供电和通信的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种非接触供电通信装置，应用于旋转机构，所述旋转机构包括底座和旋转台，所述旋转台相对与所述底座是可旋转的；所述非接触供电通信装置包括：位于所述底座上的供电单元、初级线圈和第一通信单元；位于所述旋转台上的受电单元、次级线圈和第二通信单元；所述初级线圈和所述次级线圈对应设置；所述初级线圈和所述次级线圈间通过磁耦合构成所述初级线圈和所述次级线圈之间的电能传输通道；所述供电单元与所述初级线圈连接，所述受电单元与所述次级线圈连接，所述供电单元的电能通过所述电能传输通道传输给所述受电单元；所述第一通信单元与所述初级线圈连接，所述第二通信单元与所述次级线圈连接，所述第一通信单元和第二通信单元之间通过所述电能传输通道进行数据信号的传输。

于本发明的一实施例中，所述第一通信单元和第二通信单元之间通过所述电能传输通道进行数据信号的传输包括：所述第一通信单元通过调幅的方式将数据信号调制到所述初级线圈的电能传输波形中，再通过所述电能传输通道进行传输；所述第二通信单元通过所述次级线圈接收电能传输波形中加载的数据信号；所述第二通信单元通过调幅的方式将数据信号调制到所述次级线圈的电能传输波形中，再通过所述电能传输通道进行传输；所述第一通信单元通过所述初级线圈接收电能传输波形中加载的数据信号。

于本发明的一实施例中，所述非接触供电通信装置还包括第一耦合线圈和第二耦合线圈，所述第一耦合线圈位于所述底座上，且连接在所述初级线圈和第一通信单元之间；所述第二耦合线圈位于所述旋转台上，且连接在所述次级线圈和第二通信单元之间。

于本发明的一实施例中，所述第一通信单元和第二通信单元之间通过所述电能传输通道进行数据信号的传输包括：所述第一通信单元通过所述第一耦合线圈和所述初级线圈将数据信号耦合加载至电能传输波形中，再通过所述电能传输通道进行传输；所述第二通信单元通过所述次级线圈和所述第二耦合线圈接收电能传输波形中加载的数据信号；所述第二通信单元通过所述第二耦合线圈和所述次级线圈将数据信号耦合加载至电能传输波形中，再通过所述电能传输通道进行传输；所述第一通信单元通过所述初级线圈和所述第一耦合线圈接收电能传输波形中加载的数据信号。

于本发明的一实施例中，所述供电单元还具备外部电源接口，用于接入外部电能；所述第一通信单元还包括数据接口，用于发送和接收数据信号。

于本发明的一实施例中，所述供电单元还包括逆变电路；用于将直流电能转换为交流电能；所述受电单元包括整流滤波电路，用于将交变电流转换为直流电流。

于本发明的一实施例中，所述电能传输通道为：所述初级线圈在根据所述供电单元提供的交流电能产生交变电磁场；所述次级线圈根据所述交变电磁场感应对应的交变电流。

于本发明的一实施例中，所述供电单元还用于为所述底座上的用电器件提供电源。

于本发明的一实施例中，所述第一通信单元包括第一调制子单元和第一滤波解调子单元，所述第一调制子单元用于对传输的数据信号进行调制；所述第一滤波解调子单元用于对接收的数据信号进行滤波解调。

于本发明的一实施例中，所述第二通信单元包括第二调制子单元和第二滤波解调子单元，所述第二调制子单元用于对传输的数据信号进行调制；所述第二滤波解调子单元用于对接收的数据信号进行滤波解调。

如上所述，本发明的非接触供电通信装置，应用于旋转机构，以实现底座和旋转台的器件之间的同时供电和数据通信。本发明通过在底座和旋转台上分别设置初级线圈和次级线圈，利用磁耦合建立初级线圈和次级线圈之间的电能传输通道传输电能；并利用电能传输通道进行第一通信单元和第二通信单元之间的数据传输。本发明的非接触供电通信装置采用由初级线圈和次级线圈通过磁耦合构建的电能传输通道同时传输电能和数据信号，既达到了非接触式电能和数据信号传输的目的，又简化了结构设计，同时通过非接触的方式可以将数据信号的传输通道有效地限制在初级线圈和次级线圈的周围，降低了被干扰的风险，提高了数据信号传输的可靠性。

附图说明

图1显示为旋转机构的结构示意图。

图2显示为另一种旋转机构的结构示意图。

图3显示为本发明实施例公开的一种非接触供电通信装置的剖面原理示意图。

图4显示为本发明实施例公开的一种非接触供电通信装置的供电单元的逆变电路的结构示意图。

图5显示为本发明实施例公开的一种非接触供电通信装置的受电单元的整流滤波电路的结构示意图。

图6显示为本发明另一实施例公开的一种非接触供电通信装置的剖面远离示意图。

元件标号说明

100旋转机构

110底座

120旋转台

130电机

131主轴

210供电单元

220初级线圈

230第一通信单元

240受电单元

250次级线圈

260第二通信单元

270第一耦合线圈

280第二耦合线圈

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明公开了一种应用于旋转机构的非接触供电通信装置，用于通过同一传输通道实现旋转台上的用电器件的非接触式供电，以及旋转台上的器件和底座上的器件之间的数据通信。

其中，旋转机构100如图1所示，包括底座110、旋转台120，且旋转台120相对与底座110是可旋转的，在本实施例中，旋转台120相对于底座110的旋转是通过电机130来实现的，且旋转台120是绕转动轴131旋转的。当然，实现旋转台120相对于底座110的旋转还可以通过很多其它方法实现，这些都是机械领域的常规方法，只要旋转机构100能够实现旋转台120相对于底座110是可旋转的，本发明的非接触供电通信装置均适用。

本实施例中，列举了两种通过电机130实现旋转台120相对于底座110的旋转的方式：

其一，如图1所示，电机130固定安装在底座110上的，且电机130具有一主轴131，即旋转轴，旋转台120与电机130的主轴131连接，通过电机130带动主轴131转动，从而驱动旋转台120转动；优选地，主轴/旋转轴131穿过旋转台120的中心位置；

其二，如图2所示，电机130同样固定安装在底座110上，但是电机130并不与旋转台120直接相连，旋转台120与电机130的转子之间通过皮带或其它传动部件间接连接在一起，电机130的转子通过皮带或其他它传动部件带动旋转台120发生旋转。此种方式下，旋转轴131位于旋转台120的中心位置，且垂直于旋转台120所处平面。

此外，旋转机构100的底座110和旋转台120上还分别设置有很多的用于实现不同功能的用电器件(在说明书附图中未予以标识)。

下面以图1所示的旋转机构对非接触供电通信装置进行说明。

如图3所示，本实施例的非接触供电通信装置包括供电单元210、初级线圈220、第一通信单元230、受电单元240、次级线圈250、第二通信单元260。其中，

供电单元210、初级线圈220、第一通信单元230是位于旋转机构100的底座110上；受电单元240、次级线圈250、第二通信单元260是位于旋转机构100的旋转台120上。

在底座110和旋转台120上，初级线圈220和次级线圈250是相对应设置的，且大小匹配，相互耦合，且初级线圈220和次级线圈250间的距离是被控制在一定范围内的。如图2所示，在本实施例中，初级线圈220是以电机130的主轴131为中心，设于底座110面向旋转台120的一面；与初级线圈220大小匹配、相互耦合的次级线圈250是对应设于旋转台120面向底座110的一面，并且，次级线圈250同样是以主轴131为中心。

初级线圈220和次级线圈250之间通过磁耦合构成初级线圈220和次级线圈250之间的电能传输通道：初级线圈220根据输入的交流电能产生交变电磁场，对应地，次级线圈250根据该交变电磁场感应对应的交变电流，由此构成了初级线圈220和次级线圈250之间的电能传输通道，实现了初级线圈220和次级线圈250之间的非接触式电能传输。

供电单元210，与初级线圈220和底座110上的用电器件连接，用于提供电能。既包括为设置于旋转机构100的底座110上的用电器件提供电能，还包括通过初级线圈220、次级线圈250和受电单元240为设置于旋转机构100的旋转台120上的用电器件间接提供电能。

并且，供电单元210既可以直接采用蓄电池，也可以通过该外部电源接口，引入外部电源。其中外部电源接口设置在所述供电单元210上，且外部电源接口包括但不限于：usb接口、d型接口等等。

供电单元210还包括逆变电路，用于将直流电能转换为交流电能。其中，逆变电路如图4所示，由多个三极管构成。需要说明的是，本发明的保护范围并不仅限于本实施例的图4所示的逆变电路，凡是能够将直流电能转换为交流电能的逆变电路均在本发明的保护范围内。

受电单元240分别与次级线圈250、旋转台120上的用电器件连接，用于为旋转台120上的用电器件提供电能。受电单元240将次级线圈250传输过来的交变电流转换为直流电流，再提供给旋转台120上的用电器件。

受电单元240还包括整流滤波电路，用于将交变电流转换为直流电流。整流滤波电路具体如图5所示，由多个二极管和电容构成。需要说明的是，本发明的保护范围并不仅限于本实施例的图5所示的整流滤波电路，凡是能够将交变电流转换为直流电流的整流滤波电路均在本发明的保护范围内。

供电单元210为初级线圈220提供交流电能；初级线圈220根据该交流电能产生交变电磁场，对应地，次级线圈250根据该交变电磁场感应对应的交变电流，并将该交变电流传输至受电单元240。从而通过初级线圈220和次级线圈250间的电能传输通道实现了供电单元210和受电单元240之间的非接触式电能传输。

第一通信单元230与初级线圈220连接，第二通信单元260与次级线圈250连接，以实现第一通信单元230和第二通信单元260之间通过电能传输通道进行数据信号的传输，既包括第一通信单元230的数据信号传递至所述第二通信单元260，也包括第二通信单元260的数据信号传递至第一通信单元230。在本实施例中，公开了两个借助于电能传输通道进行数据信号传输的方法，但是本发明的保护范围并不仅限于这两种方式，只要是第一通信单元230和第二通信单元260之间是借助于电能传输通道进行数据传输的，均在本发明的保护范围内。

第一种方式为通过调幅的方式将数据信号直接调制到电能传输波形中，再通过电能传输通道进行传输：

第一通信单元230通过调幅的方式将数据信号调制到初级线圈220的电能传输波形中；再通过电能传输通道进行传输；第二通信单元260通过次级线圈250接收电能传输波形加载的数据信号；

或者，第二通信单元260通过调幅的方式将数据信号调制到次级线圈250的电能传输波形中；再通过电能传输通道进行传输；第一通信单元230通过初级线圈220接收电能传输波形加载的数据信号。

第二种方式为利用磁耦合的方式将数据信号加载至电能传输波形中，在通过电能传输通道进行传输：

如图6所述，在第一通信单元230和初级线圈220之间增加一个第一耦合线圈270，在第二通信单元260和次级线圈250之间增加一第二耦合线圈280，即，第一通信单元230通过第一耦合线圈270与初级线圈220连接，第二通信单元260通过第二耦合线圈280与次级线圈250连接；

第一通信单元230的数据信号通过第一耦合线圈270耦合数据信号到初级线圈220所在的电路中，将数据波形耦合加载至电能传输波形中；再通过电能传输通道进行传输；第二通信单元260通过次级线圈250和第二耦合线圈280接收电能传输波形加载的数据信号；

第二通信单元260的数据信号通过第二耦合线圈280耦合数据信号到次级线圈250所在的电路中，将数据波形耦合加载至电能传输波形中；再通过电能传输通道进行传输；第一通信单元230通过初级线圈220和第一耦合线圈270接收电能传输波形加载的数据信号。

进一步地，不论是采用何种方式进行数据传输，第一通信单元230还包括第一调制子单元和第一滤波解调子单元。第一调制子单元用于对传输的数据信号进行调制，其与初级线圈220或第一耦合线圈270连接；第一滤波解调子单元，用于对接收的数据信号进行滤波解调，其与初级线圈220或第一耦合线圈270连接。

第二通信单元260还包括第二调制子单元和第二滤波解调子单元。第二调制子单元用于对传输的数据信号进行调制，其与次级线圈250或第二耦合线圈280连接；第二滤波解调子单元用于对接收的数据信号进行滤波解调，其与次级线圈250或第二耦合线圈280连接。

此外，第一通信单元230还可与底座110上的用电器件连接，同样地第二通信单元260也可与旋转台120上的用电器件连接，从而可实现底座110上的用电器件与旋转台120上的用电器件通过第一通信单元230和第二通信单元260进行数据信号传输。并且，第一通信单元230还包括一数据接口，用于将通信装置内的数据信号向外发送，和/或接收外部的数据信号。通过该数据接口，第二通信单元260的数据信号(包括旋转台120上的用电器件的数据信号)、以及底座110上的用电器件的数据信号均可以与外部进行数据交互传输。

此外，为了突出本发明的创新部分，本实施例中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施例中不存在其它的单元。

综上所述，本发明的非接触供电通信装置，应用于旋转机构，以实现底座和旋转台的器件之间的同时供电和数据通信。本发明通过在底座和旋转台上分别设置初级线圈和次级线圈，利用磁耦合建立初级线圈和次级线圈之间的电能传输通道传输电能；并利用电能传输通道进行第一通信单元和第二通信单元之间的数据传输。本发明的非接触供电通信装置采用由初级线圈和次级线圈通过磁耦合构建的电能传输通道同时传输电能和数据信号，既达到了非接触式电能和数据信号传输的目的，又简化了结构设计，同时通过非接触的方式可以将数据信号的传输通道有效地限制在初级线圈和次级线圈的周围，降低了被干扰的风险，提高了数据信号传输的可靠性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。