本實(shí)用新型涉及一種無線電能傳輸裝置，尤其涉及一種無物理接觸的無線電能傳輸滑環(huán)。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，導(dǎo)電滑環(huán)又稱為電刷、匯流環(huán)或集電環(huán)，屬于電接觸應(yīng)用，它是一種電氣物理接觸式的滑環(huán)。目前，在相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域中的供電滑環(huán)往往都是通過物理接觸的形式進(jìn)行供電和通信。然而，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，傳統(tǒng)導(dǎo)電滑環(huán)的工作壽命短是一個(gè)普遍且急需解決的問題。一般來說，影響滑環(huán)工作壽命的因素主要包括：導(dǎo)電滑環(huán)的結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電滑環(huán)的材質(zhì)、裝配工藝、工作轉(zhuǎn)速等。例如，物理接觸式的導(dǎo)電滑環(huán)在運(yùn)作一段時(shí)間后，由于電刷頻繁地相互運(yùn)動而產(chǎn)生摩擦，讓電刷接觸部分出現(xiàn)磨損，進(jìn)而導(dǎo)致電刷物理變形，電氣連接失效，甚至是導(dǎo)電滑環(huán)損壞。

有鑒于此，如何設(shè)計(jì)一種導(dǎo)電滑環(huán)，以便解決傳統(tǒng)的有線接觸式滑環(huán)工作壽命較短的問題，是業(yè)內(nèi)相關(guān)技術(shù)人員亟待解決的一項(xiàng)課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的有線接觸式滑環(huán)所存在的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種無物理接觸的無線電能傳輸滑環(huán)。

依據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種無線電能傳輸滑環(huán)，適于在相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)物體間進(jìn)行無線電能傳輸。其中，所述無線電能傳輸滑環(huán)包括供電發(fā)射線圈、供電接收線圈、第一驅(qū)動電路板、第二驅(qū)動電路板、第一引出線和第二引出線，

其中，第一驅(qū)動電路板將第一引出線引入的直流電或交流電傳輸?shù)焦╇姲l(fā)射線圈，供電發(fā)射線圈將電能以無線電波形式發(fā)出，對應(yīng)位置的供電接收線圈接收到電磁能量并傳輸?shù)降诙?qū)動電路板。

在其中的一實(shí)施例，無線電能傳輸滑環(huán)還包括第一信號收發(fā)單元、第二信號收發(fā)單元、旋轉(zhuǎn)平臺、外殼、軸承和蓋板，旋轉(zhuǎn)平臺與外殼通過軸承相連，第一信號收發(fā)單元安裝于第一驅(qū)動電路板，第二信號收發(fā)單元安裝于第二驅(qū)動電路板，第一信號收發(fā)單元與第二信號收發(fā)單元采用無線通信方式進(jìn)行信號傳輸，蓋板位于所述無線電能傳輸滑環(huán)的外側(cè)并圍繞所述旋轉(zhuǎn)平臺與所述外殼，第一引出線和第二引出線分別從第一驅(qū)動電路板和第二驅(qū)動電路板引出至無線電能傳輸滑環(huán)外部。

在其中的一實(shí)施例，所述供電發(fā)射線圈和所述供電接收線圈位于所述第一驅(qū)動電路板和所述第二驅(qū)動電路板間的中空區(qū)域。

在其中的一實(shí)施例，所述第一驅(qū)動電路板將外部的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并將所述交流電轉(zhuǎn)換成交變的電波無線傳輸給供電接收線圈。

在其中的一實(shí)施例，第二驅(qū)動電路板將對應(yīng)于所接收的電磁能量的交流電進(jìn)行整流濾波穩(wěn)壓，并將穩(wěn)定的直流電通過所述第二引出線引出。

在其中的一實(shí)施例，所述供電發(fā)射線圈安裝于所述外殼且連接至所述第一驅(qū)動電路板，所述供電接收線圈安裝于所述旋轉(zhuǎn)平臺且連接至所述第二驅(qū)動電路板，藉由所述供電發(fā)射線圈和所述供電接收線圈之間的感應(yīng)電磁場實(shí)現(xiàn)無線供電。

在其中的一實(shí)施例，所述供電發(fā)射線圈和所述供電接收線圈在垂直于所述旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸方向上是平鋪的。

在其中的一實(shí)施例，所述無線通信方式包括光通訊方式、Wi-Fi 方式、Bluetooth方式、Enocean方式或Zigbee方式。

在其中的一實(shí)施例，所述光通訊方式采用單工、單雙工或全雙工進(jìn)行信號傳輸。

在其中的一實(shí)施例，所述第一信號收發(fā)單元和所述第二信號收發(fā)單元均包括注入式半導(dǎo)體發(fā)光器件、半導(dǎo)體激光器件或光電耦合器件。

在其中的一實(shí)施例，所述注入式半導(dǎo)體發(fā)光器件為發(fā)光二極管、數(shù)碼管、符號管、米字管或矩陣管。

在其中的一實(shí)施例，所述第一信號收發(fā)單元以及所述第二信號收發(fā)單元均包括光敏二極管、雪崩二極管、光敏三極管、光敏場效應(yīng)管或光敏電阻。

采用本實(shí)用新型的無線電能傳輸滑環(huán)，其包括供電發(fā)射線圈、供電接收線圈、第一驅(qū)動電路板、第二驅(qū)動電路板、第一引出線和第二引出線。其中，第一驅(qū)動電路板將第一引出線引入的直流電或交流電傳輸?shù)焦╇姲l(fā)射線圈，供電發(fā)射線圈將電能以無線電波形式發(fā)出，對應(yīng)位置的供電接收線圈接收到電磁能量并傳輸?shù)降诙?qū)動電路板。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型采用了非物理接觸式的能量與信息傳輸方式，避免了因?yàn)殡娝⒛p而電氣連接失效，大大提高了傳統(tǒng)滑環(huán)的使用壽命。

附圖說明

讀者在參照附圖閱讀了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式以后，將會更清楚地了解本實(shí)用新型的各個(gè)方面。其中，

圖1示出依據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的無線電能傳輸滑環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出圖1的無線電能傳輸滑環(huán)的外部輪廓示意圖；

圖3示出圖1的無線電能傳輸滑環(huán)的供電發(fā)射線圈與供電接收線圈的第一具體實(shí)施例；

圖4示出圖1的無線電能傳輸滑環(huán)的供電發(fā)射線圈與供電接收線圈的第二具體實(shí)施例；以及

圖5示出圖1的無線電能傳輸滑環(huán)的供電發(fā)射線圈與供電接收線圈的第三具體實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

為了使本申請所揭示的技術(shù)內(nèi)容更加詳盡與完備，可參照附圖以及本實(shí)用新型的下述各種具體實(shí)施例，附圖中相同的標(biāo)記代表相同或相似的組件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下文中所提供的實(shí)施例并非用來限制本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進(jìn)行繪制。

下面參照附圖，對本實(shí)用新型各個(gè)方面的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1示出依據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施方式的無線電能傳輸滑環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出圖1的無線電能傳輸滑環(huán)的外部輪廓示意圖。圖3至圖5分別示出圖1的無線電能傳輸滑環(huán)的供電發(fā)射線圈與供電接收線圈的不同實(shí)施例。

在展開詳細(xì)說明之前，本申請的附圖中，相同或相似的數(shù)字標(biāo)記代表相同的部件。其中，1-蓋板；2-第二驅(qū)動電路板；3-旋轉(zhuǎn)平臺；4-供電接收線圈；5-軸承；6-供電發(fā)射線圈；7-第一驅(qū)動電路板；8-第一信號收發(fā)單元；9-外殼；10-第二信號收發(fā)單元；L1- 引出線1；L2-引出線2。

參照圖1，在該實(shí)施方式中，本實(shí)用新型的無線電能傳輸滑環(huán)適于在相對旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)物體間進(jìn)行無線電能傳輸。該無線電能傳輸滑環(huán)包括供電發(fā)射線圈6、供電接收線圈4、第一信號收發(fā)單元 8、第二信號收發(fā)單元10、第一驅(qū)動電路板7、第二驅(qū)動電路板2、旋轉(zhuǎn)平臺3、外殼9、軸承5、蓋板1、第一引出線L1和第二引出線L2。

詳言之，第一驅(qū)動電路板7將第一引出線L1引入的直流電或者交流電傳輸?shù)焦╇姲l(fā)射線圈6，然后供電發(fā)射線圈6將電能以無線電波形式發(fā)出，對應(yīng)位置的供電接收線圈4接收到電磁能量并傳輸?shù)降诙?qū)動電路板2。旋轉(zhuǎn)平臺3與外殼9通過軸承5相連。第一信號收發(fā)單元8安裝于第一驅(qū)動電路板7，第二信號收發(fā)單元 10安裝于第二驅(qū)動電路板2。第一信號收發(fā)單元8與第二信號收發(fā)單元10采用無線通信方式進(jìn)行信號傳輸。蓋板1位于無線電能傳輸滑環(huán)的外側(cè)并圍繞旋轉(zhuǎn)平臺3與外殼9。第一引出線L1和第二引出線L2分別從第一驅(qū)動電路板7和第二驅(qū)動電路板2引出至無線電能傳輸滑環(huán)外部。如此一來，本實(shí)用新型的無線電能傳輸滑環(huán)可在旋轉(zhuǎn)平臺與外殼之間進(jìn)行非接觸式的無線電能傳遞。為了減小整個(gè)無線電能傳輸滑環(huán)的體積，供電發(fā)射線圈6和供電接收線圈4可設(shè)置位于第一驅(qū)動電路板7和第二驅(qū)動電路板2之間的中空區(qū)域。

在一具體實(shí)施例，第一驅(qū)動電路板7將第一引出線L1引入的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并將交變的電波無線傳輸給供電接收線圈 4。第二驅(qū)動電路板2將對應(yīng)于所接收的電磁能量的交流電進(jìn)行整流整流濾波穩(wěn)壓，并將穩(wěn)定的直流電通過第二引出線L2引出。

參照圖3，在一示意性的實(shí)施例中，供電發(fā)射線圈6安裝于外殼9且連接至第一驅(qū)動電路板7。供電接收線圈4安裝于旋轉(zhuǎn)平臺 3且連接至第二驅(qū)動電路板2。亦即，供電發(fā)射線圈6位于供電接收線圈4的外側(cè)，藉由供電發(fā)射線圈6和供電接收線圈4之間的感應(yīng)電磁場實(shí)現(xiàn)無線供電。如此一來，在無線電能傳輸滑環(huán)橫向 (垂直于旋轉(zhuǎn)軸的水平方向)允許的空間較小時(shí)，采用線圈豎直方向繞制在骨架上或繞成圓柱形，形成內(nèi)外套筒的形式，可節(jié)省橫向空間，無線供電效率高。

參照圖4和圖5，在一示意性的實(shí)施例中，供電發(fā)射線圈6和供電接收線圈4在垂直于旋轉(zhuǎn)平臺3的旋轉(zhuǎn)軸方向上是平鋪的。亦即，在無線電能傳輸滑環(huán)縱向(垂直于旋轉(zhuǎn)平臺的豎直方向) 允許的空間較小時(shí)，采用線圈扁平的繞制方式，可節(jié)省縱向空間，無線供電效率高。此外，在其他實(shí)施例中，還可將供電發(fā)射線圈和供電接收線圈直接集成在PCB上，并且在PCB鋪銅成線圈形狀，從而實(shí)現(xiàn)線圈間的電磁能量傳遞，該種方案可以精簡組裝工藝和減少成本，讓產(chǎn)品集成度更高。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在上述實(shí)施例中的第一信號收發(fā)單元和第二信號收發(fā)單元通過光信號來實(shí)現(xiàn)無線信號傳輸，然而本申請并不只局限于此。在其他實(shí)施例中，第一信號收發(fā)單元和第二信號收發(fā)單元之間的通信方式還可包括Wi-Fi方式、 Bluetooth方式、Enocean方式或Zigbee方式。

此外，第一信號收發(fā)單元8和第二信號收發(fā)單元10的光通訊方式采用單工、單雙工或全雙工進(jìn)行信號傳輸。單工和單雙工光通訊采用一種光譜通信，比如紅外、綠光或者其他光譜；而全雙工采用兩個(gè)波長范圍的光譜通信。例如，第一信號收發(fā)單元8和第二信號收發(fā)單元10均包括各自的激光發(fā)射單元，激光發(fā)射單元可為注入式半導(dǎo)體發(fā)光器件、半導(dǎo)體激光器件或光電耦合器件。在此，注入式半導(dǎo)體發(fā)光器件為發(fā)光二極管、數(shù)碼管、符號管、米字管或矩陣管。又如，第一信號收發(fā)單元以及第二信號收發(fā)單元均包括各自的激光接收單元，激光接收單元為光敏二極管、雪崩二極管、光敏三極管、光敏場效應(yīng)管或光敏電阻。

采用本實(shí)用新型的無線電能傳輸滑環(huán)，其包括供電發(fā)射線圈、供電接收線圈、第一驅(qū)動電路板、第二驅(qū)動電路板、第一引出線和第二引出線。其中，第一驅(qū)動電路板將第一引出線引入的直流電或交流電傳輸?shù)焦╇姲l(fā)射線圈，供電發(fā)射線圈將電能以無線電波形式發(fā)出，對應(yīng)位置的供電接收線圈接收到電磁能量并傳輸?shù)降诙?qū)動電路板。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型采用了非物理接觸式的能量與信息傳輸方式，避免了因?yàn)殡娝⒛p而電氣連接失效，大大提高了傳統(tǒng)滑環(huán)的使用壽命。

上文中，參照附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。但是，本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員能夠理解，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作各種變更和替換。這些變更和替換都落在本實(shí)用新型權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)。