一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置，包括旋转轴、装置外壳、电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合副边线圈、电磁耦合原边线圈、防电磁干扰信号传输保护壳、旋转侧红外信号电路板、固定侧红外信号电路板、红外信号第一光接收器、红外信号第一光发射器、红外信号第二光接收器、红外信号第二光发射器、电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器。可以实现电能在相对旋转的系统中以准确稳定的功效和较低的损耗传输，推动其向低成本，低碳环保方向发展；红外信号的使用可以避免传统集电环信号传输方式中信号的低效率、大干扰问题，使信号能够稳定、高效的传输。

A contactless hybrid slip ring device for power and signal transmission

The utility model discloses a contactless power device and mixed signal transmission ring, comprising a rotary shaft, a device casing, the electromagnetic coupling secondary coil fixed base and core, the primary coil of the electromagnetic coupling and the fixed base core, electromagnetic coupling secondary coil and the primary coil electromagnetic coupling and electromagnetic interference in signal transmission protection shell, the rotary side infrared signal circuit board, circuit board, the fixed side of the infrared signal receiver, infrared light infrared signal of the first signal of the first optical transmitter, optical receiver, infrared infrared signal second signal second light emitter, electromagnetic coupling primary fixation and the fixed side infrared signal hardware circuit holder. You can achieve power in relative rotation system with accurate and stable efficacy and low transmission loss, to promote its low cost, low carbon environmental protection direction; the use of infrared signal can avoid the low efficiency, the interference problem of signal transmission of traditional collector in the signal transmission, the signal can be stable and efficient the.

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置
本技术属于旋转机械电能及信号传输领域，具体是利用电磁感应耦合技术使固定侧可以在与旋转侧相对旋转的过程中向旋转侧方以无线电能传输的方式输送电能，同时利用红外信号传输原理将信号从固定侧传输到旋转侧或从旋转侧到固定侧，实现将信号的高速双向传输。
技术介绍
导电滑环属于电接触滑动连接应用范畴，它又称集电环，是实现两个相对转动机构的图像、数据信号及动力传递的精密输电装置。在电气设计过程中，机械部分360度无限制连续旋转时，导线需连接到旋转部件上去，会遇到导线缠绕问题，这个时候，他需要一个电旋转连接器，俗称电滑环来传输动力和信号的旋转连接。传统的导电滑环有三大类分为：固体接触式、液体接触式和滚动接触式，但都直接或间接的存在接触，都可以归为接触式的。由于摩擦，一方面，滑环在运行过程中一旦受到较大震动就容易受到损坏，因而需要谨慎维护，而在有些情况下，维护是很不方便的，另一方面，转速过大，滑环使用寿命就容易下降，并且接触式滑环大多是根据能正常转动的最大转数来衡量它的寿命大小。除去摩擦，导电滑环内部的，一般都很复杂，工艺要求高，从而成本要求就较高。同时，相对旋转装置之间信号的传输采用了集流环结构，这种结构使得信号的抗干扰能力极差对工作环境的要求非常高。因此可见，传统的导电滑环早已不能满足现代高效低碳的生产生活的需要。
技术实现思路
针对传统旋转电能传输装置在使用过程中容易损坏、老化，维护不便，成本要求高和信号传输易受到干扰等缺点。本技术利用电磁耦合的方式实现了电能从固定侧到旋转侧方向的无线传输和利用红外信号传输实现了信号从旋转侧到固定侧、固定侧到旋转侧的信号双向传输。需要注意的是其中一路从旋转侧到固定侧的红外信号传输将用于将功率采样信号传输给电能控制单元，从而调节功率进而稳住负载侧电压。为了解决上述技术问题，本技术采用如下方案实现：一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置，包括旋转轴、装置外壳、电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合副边线圈、电磁耦合原边线圈、防电磁干扰信号传输保护壳、旋转侧红外信号电路板、固定侧红外信号电路板、红外信号第一光接收器、红外信号第一光发射器、红外信号第二光接收器、红外信号第二光发射器、电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器；所述电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器安装在装置外壳上，电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯和旋转侧红外信号电路板固定在旋转轴上，电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯和固定侧红外信号电路板分别固定在电磁耦合原边固定器和固定侧红外信号硬件电路固定器上，电磁耦合副边线圈和电磁耦合原边线圈分别固定在电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯和电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯上，旋转侧红外信号电路板上设置有红外信号第一光接收器、红外信号第二光发射器，固定侧红外信号电路板上设置有红外信号第一光发射器、红外信号第二光接收器，防电磁干扰信号传输保护壳设置在连接电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯和旋转侧红外信号电路板上；其中，电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合副边线圈、旋转侧红外信号电路板、红外信号第一光接收器和红外信号第二光发射器随旋转轴一起旋转；电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯、电磁耦合原边线圈、固定侧红外信号电路板、红外信号第一光发射器和红外信号第二光接收器与装置外壳相对固定。本装置利用电磁耦合方式在固定侧座和旋转侧构成电能传输通道；利用红外传输方式对旋转侧采集到的多路信号或固定侧发出的控制信号进行高效的传输。从而构成一种非接触电能与信号混合传输的滑环装置。电磁耦合无线电能传输是一种新型的电能传输方式，但是已经在关键性的技术上有了突破，经过测试调整的无限电能传输具有传输电能稳定，传输效率高的特点，目前已经可以做到很高效率的无线电能传输系统。同时相比于传统接触式电能传输系统，无线电能传输系统所需要的环境条件较低，使用过程中损耗小。把无线电能传输方式应用于本装置一方面可以简化装置结构，利于装置的安装与维修，并且极大的提高装置的使用寿命；另一方面可以提高装置的电能传输容量，同时对生产效率不会有大的影响；同时还可以解决传统导电滑环最大转速不高的问题。因此，本装置采用电磁耦合无线电能传输的方式。在信号传输方面，本技术采用红外信号的光-电转换传输，红外通信技术是一种成熟的技术，光通信的载波频率在10的14次方赫兹～10的15次方赫兹之间，它具有很高的通信容量。目前市面上常见的的高速红外LED调制频率在155Mb/s～2.5Gb/s之间，具有很高的传输速度，可以满足实时信号传输的需要。本装置中，引入红外通信技术可以极大的简化装置构造并解决信号传输中对带宽的要求，同时抗干扰能力也大幅度增强。因此，本装置引入了红外通信技术。本技术从固定侧通过电磁耦合方式把电能以无线的方式传输至旋转侧，和传统导电滑环相比，有效降低装置在工作时的磨损，提高装置的寿命，同时在其他方面也具有优势。此装置在电能传输方面，运用感应电磁耦合无线电能传输原理，从电能输入侧电网或者其他形式供电装置得到电能，经过整流滤波，高频逆变频率一般为几千赫兹到几十千赫兹，通过初级电感线圈，将电能转化为磁场能，次级线圈通过与初级线圈耦合，将磁场能转化为电能，再经过整流滤波稳压，将电能传输给旋转侧负载。需注意的是，初级电感线圈和次级电感线圈都需要用电容进行补偿串联或并联补偿，来提高电能传输的效率。信号传输方面，固定侧向旋转侧传输信号，输入信号先转化成数字信号，在红外信号调制编码电路上进行调制编码后通过多路复用器再通过红外发射管变成红外信号，然后经过红外耦合的方式，红外信号红外接收管从固定侧传输至旋转侧，解码解调，再通过分路器还原信号，并继续传输。同时运用相同的原理，还可以实现信号从旋转侧到固定侧的传输，这样就可以实现多路信号的双向传输。需要注意的是，信号传输中一路传输需用于传输旋转侧负载采集电压信号，然后通过红外传输将信号传输至固定侧电能控制单元，从而实现对固定侧电能传输功率的控制。本技术就是利用以上电磁耦合技术和红外通信技术实现了电能的无线传输和信号的双向传递。本技术的一种非接触电能与信号混合传输滑环装置，包括无线电能传输单元A、B其中，A为无线电能传输供电固定侧，B为无线电能耦合接收旋转侧，旋转侧信号发射单元C，固定侧信号接收单元D，固定侧信号发射单元E，旋转侧信号接收单元F，电能控制单元G。其中无线电能传输供电固定侧单元A、固定侧信号发射单元E、固定侧信号接收单元D、电能控制单元G设置在旋转装置的固定基座侧上；无线电能耦合接收旋转侧B、旋转侧信号发射单元C、旋转侧信号接收单元F设置在旋转装置的旋转侧。所述无线电能传输固定侧包括AC/DC转换电路、DC/DC转换电路、DC/AC转换电路、电磁耦合器原边，AC/DC转换电路将交流电整流成直流电，DC/DC转换电路将直流电变成不同电压的直流电，DC/AC转换电路将直流电逆变成高频交流电，进入电磁耦合器原边，形成变化磁场，通过电磁耦合器副边的感应耦合实现了电能从固定侧到旋转侧的无线传输。所述无线电能耦合接收旋转侧包括电磁耦合器副边、AC/DC转换电路、DC/DC转换电路，电磁耦合器副边通过与电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置，其特征在于，包括旋转轴(37)、装置外壳(38)、电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)、电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯(40)、电磁耦合副边线圈(41)、电磁耦合原边线圈(42)、防电磁干扰信号传输保护壳(43)、旋转侧红外信号电路板(44)、固定侧红外信号电路板(45)、红外信号第一光接收器(46)、红外信号第一光发射器(47)、红外信号第二光接收器(48)、红外信号第二光发射器(49)、电磁耦合原边固定器(50)和固定侧红外信号硬件电路固定器(51)；所述电磁耦合原边固定器(50)和固定侧红外信号硬件电路固定器(51)安装在装置外壳(38)上，电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)和旋转侧红外信号电路板(44)固定在旋转轴(37)上，电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯(40)和固定侧红外信号电路板(45)分别固定在电磁耦合原边固定器(50)和固定侧红外信号硬件电路固定器(51)上，电磁耦合副边线圈(41)和电磁耦合原边线圈(42)分别固定在电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)和电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯(40)上，旋转侧红外信号电路板(44)上设置有红外信号第一光接收器(46)、红外信号第二光发射器(49)，固定侧红外信号电路板(45)上设置有红外信号第一光发射器(47)、红外信号第二光接收器(48)，防电磁干扰信号传输保护壳(43)设置在连接电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)和旋转侧红外信号电路板(44)上；其中，电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)、电磁耦合副边线圈(41)、旋转侧红外信号电路板(44)、红外信号第一光接收器(46)和红外信号第二光发射器(49)随旋转轴(37)一起旋转；电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯(40)、电磁耦合原边线圈(42)、固定侧红外信号电路板(45)、红外信号第一光发射器(47)和红外信号第二光接收器(48)与装置外壳(38)相对固定。...

【技术特征摘要】
1.一种非接触式电能与信号混合传输滑环装置，其特征在于，包括旋转轴(37)、装置外壳(38)、电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)、电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯(40)、电磁耦合副边线圈(41)、电磁耦合原边线圈(42)、防电磁干扰信号传输保护壳(43)、旋转侧红外信号电路板(44)、固定侧红外信号电路板(45)、红外信号第一光接收器(46)、红外信号第一光发射器(47)、红外信号第二光接收器(48)、红外信号第二光发射器(49)、电磁耦合原边固定器(50)和固定侧红外信号硬件电路固定器(51)；所述电磁耦合原边固定器(50)和固定侧红外信号硬件电路固定器(51)安装在装置外壳(38)上，电磁耦合副边线圈固定基座及磁芯(39)和旋转侧红外信号电路板(44)固定在旋转轴(37)上，电磁耦合原边线圈固定基座及磁芯(40)和固定侧红外信号电路板(45)分别固定在电磁耦合原边固定器(50)和固定侧红外信号硬件电路固定器...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮意成，杨瑞琳，夏敏言，卢鹏辉，周彦冰，秦志安，谢浩粮，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32