一种无线能量传输装置

专利摘要:
本实用新型涉及一种无线能量传输装置。该装置包括驱动件、传动轴、第一固定件、第二固定件、第一旋转件、第二旋转件和导线；传动轴的一端与所述驱动件连接，另一端依次穿过第一固定件、第一旋转件、第二旋转件和第二固定件；传动轴与第一固定件及第二固定件连接，传动轴与第一旋转件及第二旋转件固定连接；第一固定件包括第一线圈和第一安装板，第一线圈安装于第一安装板上，第二固定件包括第二线圈和第二安装板，第二线圈安装于第二安装板上，第一旋转件包括第一旋转板和第三线圈，第二旋转件包括第二旋转板和第四线圈；第三线圈与第四线圈通过导线连接。本实用新型提出的装置可避免了因旋转运动导致输出侧的连接线发生缠绕进而影响测试。
公开号:CN214337655U
申请号:CN202120134154.5U
申请日:2021-01-18
公开日:2021-10-01
发明作者:朱国荣；杜凯；陆江华；庞牧野；王菁；唐必伟；向馗
申请人:Wuhan University of Technology WUT；
IPC主号:H02J50-10

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种无线能量传输装置。
[n0002] 在旋转运动中需要供电的场合如石油钻井、雷达、风力发电和直升机旋翼等，依旧使用传统接触式汇流环供电。虽然环芯和电刷等零部件的加工工艺的发展已经取得一系列显著成就，但是仍存在造价成本高、制造难度高、人力维护成本高等问题。若能实现电能的非接触传输，必将在性能和技术要求上均具有一系列较显著的优点，如无磨损、寿命长、安装要求低等，同时避免了接触火花、落粉、电刷磨损等问题。
[n0003] 目前，旋转运动的无线能量传输系统，由于输出侧是在进行旋转的，连接电压或电流的探头时，其连接线会缠绕在一起，无法进行测试，确定输出是否满足要求。
[n0004] 本实用新型所要解决的技术问题是：如何避免因旋转运动导致输出侧的连接线发生缠绕进而影响测试。
[n0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种无线能量传输装置。
[n0006] 一种无线能量传输装置，包括：驱动件、传动轴、第一固定件、第二固定件、第一旋转件、第二旋转件和导线；所述传动轴的一端与所述驱动件连接，另一端依次穿过所述第一固定件、第一旋转件、所述第二旋转件和所述第二固定件；所述传动轴与所述第一固定件及所述第二固定件可转动连接，所述传动轴与所述第一旋转件及所述第二旋转件固定连接；
[n0007] 所述第一固定件包括第一线圈和第一安装板，所述第一线圈安装于所述第一安装板上，所述第二固定件包括第二线圈和第二安装板，所述第二线圈安装于所述第二安装板上；
[n0008] 所述第一旋转件包括第一旋转板和第三线圈，所述第三线圈安装于所述第一旋转板上，所述第二旋转件包括第二旋转板和第四线圈，所述第四线圈安装于所述第二旋转板上，所述第一线圈与所述第三线圈相对应，所述第二线圈与所述第四线圈相对应；所述第三线圈与所述第四线圈通过所述导线连接。
[n0009] 进一步地，所述第一固定件还包括第一轴承，所述第一轴承固定于所述第一安装板上，所述传动轴的另一端先穿过所述第一轴承再穿过所述第一安装板。
[n0010] 进一步地，所述第二固定件还包括第二轴承，所述第二轴承固定于所述第二安装板上，所述传动轴的另一端先穿过所述第二安装板再穿过所述第二轴承。
[n0011] 进一步地，所述第一旋转件还包括第一连接套，所述第一连接套的一端与所述第一旋转板固定连接，所述第一连接套的另一端与所述传动轴固定连接，所述第一连接套位于所述第一旋转板与所述第二旋转件之间。
[n0012] 进一步地，所述第二旋转件还包括第二连接套，所述第二连接套的一端与所述第一旋转板固定连接，所述第二连接套的另一端与所述传动轴固定连接，所述第二连接套位于所述第一旋转件与所述第二旋转板之间。
[n0013] 进一步地，还包括第三安装板，所述驱动件安装于所述第三安装板上。
[n0014] 进一步地，还包括底座，所述第一安装板和所述第二安装板固定于所述底座上。
[n0015] 进一步地，所述底座的上表面设有导轨，所述第一安装板和所述第二安装板的底部设有卡槽，所述卡槽与所述导轨配合连接。
[n0016] 进一步地，所述驱动件为电机。
[n0017] 进一步地，所述导线固定于所述传动轴上，并位于所述第一旋转件和所述第二旋转件之间。
[n0018] 本实用新型与现有技术对比的有益效果包括：驱动件驱动传动轴转动，传动轴依次穿过第一固定件、第一旋转件、第二旋转件和第二固定件，传动轴与第一固定件和第二固定件可转动连接，传动轴转动，第一固定件和第二固定件不动，传动轴与第一旋转件和第二旋转件固定连接，传动轴转动带动第一旋转件和第二旋转件一起转动，第一线圈和第三线圈相对应通过电磁感应的方式进行能量传递，第三线圈和第四线圈通过导线连接，而且第二线圈与第四线圈相对应同样通过电磁感应的方式进行能量传递，确保具有相同的自感，可旋转的第一旋转件和第二旋转件安装在第一固定件和第二固定件之间，远离了传动轴的输出端，从而避免了因旋转运动导致输出侧的连接线发生缠绕进而影响测试。
[n0019] 通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
[n0020] 图1为本实用新型实施例1中无线能量传输装置的立体图。
[n0021] 图2为本实用新型实施例1中第二固定件的结构示意图。
[n0022] 附图标记说明：1、驱动件；2、传动轴；3、第一固定件；31、第一安装板；4、第二固定件；41、第二线圈；42、第二安装板；43、第二轴承；44、PCB板；5、第一旋转件；51、第一旋转板；52、第一连接套；6、第二旋转件；7、第三安装板；8、底座；81、导轨。
[n0023] 下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
[n0024] 实施例1
[n0025] 结合图1-2，本实施例提出一种无线能量传输装置，包括：驱动件1、传动轴2、第一固定件3、第二固定件4、第一旋转件5、第二旋转件6和导线；传动轴2的一端与驱动件1连接，另一端依次穿过第一固定件3、第一旋转件5、第二旋转件6和第二固定件4；传动轴2与第一固定件3及第二固定件4可转动连接，传动轴2与第一旋转件5及第二旋转件6固定连接；
[n0026] 第一固定件3包括第一线圈(第一线圈的安装方式与第二线圈41 相同，图中未示出但很好理解)和第一安装板31，所述第一线圈安装于第一安装板31上，结合图2，第二固定件4包括第二线圈41和第二安装板42，第二线圈41安装于第二安装板42上；需要说明的是，第二线圈41为盘绕的螺旋线(图中未示出但很好理解)；
[n0027] 第一旋转件5包括第一旋转板51和第三线圈(第三线圈的安装方式与第二线圈41相同，图中未示出但很好理解)，所述第三线圈安装于第一旋转板51上，第二旋转件6包括第二旋转板和第四线圈(第二旋转件的结构与第一旋转件相同，图中未进一步详细示出，但很好理解)，所述第四线圈安装于所述第二旋转板上，所述第一线圈与所述第三线圈相对应，第二线圈41与所述第四线圈相对应；所述第三线圈与所述第四线圈通过所述导线连接。
[n0028] 在上述实施例的基础上，本实施例第一固定件3还包括第一轴承 (第一轴承的安装方式与第二轴承43相同，图中未示出但很好理解)，所述第一轴承固定于第一安装板31上，传动轴2的另一端先穿过所述第一轴承再穿过第一安装板31。第一轴承的设置有利于传动轴2的转动。
[n0029] 需要进一步说明的是，第一固定件和第二固定件的结构相同，第一旋转件和第二旋转件的结构相同，不同之处在于各自的位置和连接关系不同。
[n0030] 在上述实施例的基础上，本实施例第二固定件4还包括第二轴承 43，第二轴承43固定于第二安装板42上，传动轴2的另一端先穿过第二安装板42再穿过第二轴承43。第二轴承43的设置进一步有利于传动轴2的转动。
[n0031] 进一步地，第一固定件3、第二固定件4、第一旋转件5或者第二旋转件6还包括PCB板44，PCB板44固定于第一安装板31、第二安装板42、第一旋转板51或者第二旋转板上，进一步地，PCB板44为中间空心的框板，安装板或者旋转板上的线圈被框板包围，PCB板是补偿电容的载体，通过PCB板搭载贴片电容来减小体积和重量。
[n0032] 在上述实施例的基础上，本实施例第一旋转件5还包括第一连接套52，第一连接套52的一端与第一旋转板51固定连接，第一连接套52 的另一端与传动轴2固定连接，第一连接套52位于第一旋转板51与第二旋转件6之间。通过第一连接套52实现第一旋转件5与传动轴2的固定连接。进一步地，第一连接套52与第一旋转板51或者传动轴2通过螺钉连接。
[n0033] 在上述实施例的基础上，本实施例第二旋转件6还包括第二连接套，所述第二连接套的一端与第一旋转板51固定连接，所述第二连接套的另一端与传动轴2固定连接，所述第二连接套位于第一旋转件5 与所述第二旋转板之间。通过第二连接套实现第二旋转件6与传动轴2 的固定连接。进一步地，第二连接套与第二旋转板或者传动轴2通过螺钉连接。
[n0034] 在上述实施例的基础上，本实施例还包括第三安装板7，驱动件1 安装于第三安装板7上。实现驱动件1的固定安装。
[n0035] 在上述实施例的基础上，本实施例还包括底座8，第一安装板31、第二安装板42和第三安装板7固定于底座8上。实现第一固定板、第二固定板与第三安装板7的固定安装。
[n0036] 在上述实施例的基础上，本实施例底座8的上表面设有导轨81，第一安装板31、第二安装板42和第三安装板7的底部设有卡槽(图中未示出，但很好理解)，所述卡槽与导轨81配合连接。实现了第一安装板31、第二安装板42和第三安装板7之前的距离可调。
[n0037] 进一步地，本实施例中第一安装板31、第二安装板42和第三安装板7为L型立板；所述第一线圈、第二线圈41、第三线圈和第四线圈优选为利兹线线圈。
[n0038] 在上述实施例的基础上，本实施例驱动件1为电机。进一步地，所述电机为步进电机。
[n0039] 在上述实施例的基础上，本实施例所述导线固定于传动轴2上，并位于第一旋转件5和第二旋转件6之间。导线固定在传动轴2上进一步避免了被旋转板带动而发生转动。
[n0040] 在上述实施例的基础上，本实施例中的传动轴2的材质为非金属，具体为PEEK(聚醚醚酮)材料。聚醚醚酮非金属的传动轴2减少了涡流损耗带来的影响，并且两级关节处的线圈基本上没有交叉耦合，减少了漏磁和涡流效应带来的损耗。
[n0041] 本实用新型提出的线能量传输装置通过无线能量传输两个线圈之间的电磁耦合进行能量传输，在线圈进行相对运动(旋转)时，可以实时的测量输出端的电压与电流的波形。
[n0042] 另外，本实用新型中步进电机与L型立板联结，通过传动轴2带动下一级运动结构进行旋转，无线能量传输的线圈采用利兹线线圈，与补偿电容所在的PCB板连接在一起，进行能量传输，第一级无线能量传输结构的接收线圈(第三线圈)和第二级无线能量传输结构的发射线圈(第四线圈)可以进行自由的旋转，第二级无线能量传输结构的接收线圈(第二线圈41)固定，其输出可以接电压、电流的测试探头进行测试且不会影响其旋转的自由度，可以实现旋转的同时对其输出进行测试。
[n0043] 进一步地，本实施例根据设计的线圈结构和实验台架各部分的尺寸和材料，在Maxwell中搭建了实验台架进行磁场仿真，在进行无线能量传输时，发射器和接收器之间产生的磁场得到了很好的束缚，不会因为磁场泄露对机器人关节中的其他电路造成影响。
[n0044] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种无线能量传输装置，其特征在于，包括：驱动件、传动轴、第一固定件、第二固定件、第一旋转件、第二旋转件和导线；所述传动轴的一端与所述驱动件连接，另一端依次穿过所述第一固定件、第一旋转件、所述第二旋转件和所述第二固定件；所述传动轴与所述第一固定件及所述第二固定件可转动连接，所述传动轴与所述第一旋转件及所述第二旋转件固定连接；
所述第一固定件包括第一线圈和第一安装板，所述第一线圈安装于所述第一安装板上，所述第二固定件包括第二线圈和第二安装板，所述第二线圈安装于所述第二安装板上；
所述第一旋转件包括第一旋转板和第三线圈，所述第三线圈安装于所述第一旋转板上，所述第二旋转件包括第二旋转板和第四线圈，所述第四线圈安装于所述第二旋转板上，所述第一线圈与所述第三线圈相对应，所述第二线圈与所述第四线圈相对应；所述第三线圈与所述第四线圈通过所述导线连接。
[0002] 2.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述第一固定件还包括第一轴承，所述第一轴承固定于所述第一安装板上，所述传动轴的另一端先穿过所述第一轴承再穿过所述第一安装板。
[0003] 3.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述第二固定件还包括第二轴承，所述第二轴承固定于所述第二安装板上，所述传动轴的另一端先穿过所述第二安装板再穿过所述第二轴承。
[0004] 4.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述第一旋转件还包括第一连接套，所述第一连接套的一端与所述第一旋转板固定连接，所述第一连接套的另一端与所述传动轴固定连接，所述第一连接套位于所述第一旋转板与所述第二旋转件之间。
[0005] 5.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述第二旋转件还包括第二连接套，所述第二连接套的一端与所述第一旋转板固定连接，所述第二连接套的另一端与所述传动轴固定连接，所述第二连接套位于所述第一旋转件与所述第二旋转板之间。
[0006] 6.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，还包括第三安装板，所述驱动件安装于所述第三安装板上。
[0007] 7.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，还包括底座，所述第一安装板和所述第二安装板固定于所述底座上。
[0008] 8.根据权利要求7所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述底座的上表面设有导轨，所述第一安装板和所述第二安装板的底部设有卡槽，所述卡槽与所述导轨配合连接。
[0009] 9.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述驱动件为电机。
[0010] 10.根据权利要求1所述的无线能量传输装置，其特征在于，所述导线固定于所述传动轴上，并位于所述第一旋转件和所述第二旋转件之间。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120134154.5U|CN214337655U|2021-01-18|2021-01-18|一种无线能量传输装置|CN202120134154.5U| CN214337655U|2021-01-18|2021-01-18|一种无线能量传输装置|