專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無線供電系統(tǒng)，尤其涉及ー種用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置。
背景技術(shù)：
在實際生產(chǎn)和生活中，電能是必不可少的資源，而電能的獲取一般是通過有線連接的接觸方式獲得的，因此電能的傳輸具有一定局限性。在某些特殊的環(huán)境中，例如為旋轉(zhuǎn)的軸載物體內(nèi)部的電子設(shè)備供電吋，現(xiàn)場環(huán)境條件較好時可以通過接觸的方式(如電刷) 進行供電。但是，在環(huán)境濕度大、粉塵大等惡劣環(huán)境中，接觸式供電方式可能會產(chǎn)生火花使供電不穩(wěn)定甚至產(chǎn)生危險，而且這樣也會產(chǎn)生一定的摩擦力，對旋轉(zhuǎn)設(shè)備造成影響，而有線供電方式顯然又是不可行的。在這種情況下就需要一種能夠通過無線方式對旋轉(zhuǎn)體內(nèi)部的電子設(shè)備穩(wěn)定供電的設(shè)備來完成這項工作。針對以上問題，業(yè)界也已經(jīng)推出了可以無線供電的技木，例如RFID，其大都采用發(fā)射線圈和諧振電容的LC震蕩的方法。然而，現(xiàn)有技術(shù)普遍存在發(fā)射功率偏小、沒有保護措施、無法手動設(shè)定和調(diào)整發(fā)射功率、無法顯示發(fā)射功率和系統(tǒng)狀態(tài)、傳輸效率不高以及存在電磁兼容(EMC)安全的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)存在的發(fā)射功率小等問題。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置包括發(fā)射端，用于接收市電，并將市電交流信號轉(zhuǎn)換為高頻交流信號；并聯(lián)的發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容，與所述發(fā)射端連接，用于發(fā)射高頻交流信號；并聯(lián)的接收線圈和接收諧振電容，用于接收高頻交流信號；接收端，與所述接收線圈和接收諧振電容連接，用于將高頻交流信號轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備負載所需的電流信號；其中，所述發(fā)射線圈和所述接收線圈耦合。本發(fā)明通過接收并轉(zhuǎn)換市電，可以實現(xiàn)大功率發(fā)射，并通過發(fā)射元件與接收元件的諧振實現(xiàn)了較高效率的傳輸供電。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述發(fā)射端包括整流濾波電路，連接于并聯(lián)的所述發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容的一端， 用于將市電信號轉(zhuǎn)換為直流信號并輸出至所述發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容；功率開關(guān)管，連接于并聯(lián)的所述發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容的另一端；功率開關(guān)管驅(qū)動電路，與所述功率開關(guān)管連接，用于控制所述功率開關(guān)管的導通；過壓檢測與自同步電路，與所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路連接，用于產(chǎn)生所述功率開關(guān)管的驅(qū)動信號以及檢測到過壓信號關(guān)閉所述功率開關(guān)管，并根據(jù)電子設(shè)備負載的不同自動適應發(fā)射頻率以實現(xiàn)自同步；微控制器，與所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路和所述過壓檢測與自同步電路連接，用于實現(xiàn)系統(tǒng)控制、功率調(diào)整；輸入輸出模塊，與所述微控制器連接，用于輸入指令、顯示系統(tǒng)信息；電源模塊，與所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路、微控制器、過壓檢測與自同步電路連接并提供直流工作電源。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述發(fā)射端還包括電流檢測電路，與所述微控制器連接，用于檢測輸入所述整流濾波電路的電流，并輸出檢測結(jié)果以使所述微控制器計算功率。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述發(fā)射端還包括電磁兼容濾波器，連接于市電和所述整流濾波器、所述電源模塊之間，用于隔離高頻干擾。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述過壓檢測與自同步電路包括一第一電阻的一端連接于一第一比較器的第一輸入端，一第二電阻的一端連接于所述第一比較器的第二輸入端，一第三電阻連接于所述第一比較器的第一輸入端和地之間，ー第四電阻連接于所述第一比較器的第二輸入端和地之間，所述第一比較器的輸出端連接于一第五電阻的一端、一第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接于一第一ニ極管的陽極、一第六電阻的一端、一第七電阻的一端，所述第五電阻的另一端、所述第一ニ極管的陰極、所述第六電阻的另一端連接于所述電源模塊，所述第七電阻的另一端連接于一第二ニ極管的陰極、一第八電阻的一端，所述第八電阻的另一端連接于一第三ニ極管的陽極、一第二比較器的第一輸入端，所述第二ニ極管的陽極、所述第三ニ極管的陰極連接于所述微控制器以接收系統(tǒng)啟動信號，所述第二比較器的第二輸入端與所述微控制器連接以接收參考電壓信號，所述第二比較器的輸出端連接于一第九電阻的一端和所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路，所述第九電阻的另一端連接于所述電源模塊。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述接收端包括一第四ニ極管的陰極連接于ー第二電容的一端，所述第四ニ極管的陽極和所述第二電容的另一端連接于所述接收諧振電容的兩端，且所述第二電容的兩端還用于與電子設(shè)備負載連接。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述接收端還包括一第三電容并聯(lián)于所述第二電容的兩端，一三端穩(wěn)壓器的第一輸入端連接于所述第四ニ極管的陰極，所述三端穩(wěn)壓器的第二輸入端連接于一可調(diào)電阻的一端，所述三端穩(wěn)壓器的輸出端連接于一第四電容的一端和一第五ニ極管陰扱，所述第四電容的另一端、所述第五ニ極管的陽極、所述可調(diào)電阻的另一端連接于地。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述接收線圈嵌入所述發(fā)射線圈中，并且所述接收線圈和所述發(fā)射線圈同軸。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的一種優(yōu)選實施方式，其中，所述接收線圈和所述發(fā)射線圈的相對端還設(shè)有用于防止電磁能量泄漏的防泄漏磁盤。根據(jù)所述用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置的ー種優(yōu)選實施方式，其中，所述防泄漏磁盤包括多個徑向分布的磁條。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明優(yōu)選實施例一的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例一的發(fā)射端的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明優(yōu)選實施例一的過壓檢測與自同步電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明優(yōu)選實施例一的接收端的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例一的發(fā)射線圈和接收線圈的耦合結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖5中防泄漏磁盤的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明優(yōu)選實施例二的發(fā)射線圈和接收線圈的耦合結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明優(yōu)選實施例三的發(fā)射線圈和接收線圈的耦合結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。圖1示意性的示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例一的原理結(jié)構(gòu)，如圖所示，本發(fā)明優(yōu)選實施例一主要包括發(fā)射端2、接收端3、發(fā)射線圈Li、發(fā)射諧振電容Cl、接收線圈LlO和接收諧振電容C10。市電輸入電路1向發(fā)射端2提供單相交流額定電壓為220V的市電，為發(fā)射端2提供工作電源同時也是發(fā)射端2發(fā)射的電能的來源。發(fā)射線圈Li、接收線圈LlO的形狀根據(jù)需要可為圓形、方形或其他形狀。并聯(lián)的發(fā)射諧振電容Cl與發(fā)射線圈Ll產(chǎn)生交變的電壓信號，進而產(chǎn)生變化的磁場，發(fā)射線圈Ll為空心的電感線圈。發(fā)射端2將市電的交流(AC)信號轉(zhuǎn)換為相對穩(wěn)定直流(DC)信號，例如300V直流信號，然后通過內(nèi)部電路將此直流信號轉(zhuǎn)換成高頻的交流信號并通過發(fā)射諧振電容Cl和發(fā)射線圈Ll將電能發(fā)射出去。 整個過程為一個AC-DC-AC的轉(zhuǎn)換過程。發(fā)射線圈Ll和接收線圈LlO耦合，使得并聯(lián)的接收線圈LlO與接收諧振電容ClO得以接收發(fā)射端2發(fā)射的高頻交變電壓信號，為接收端3 后續(xù)電路提供電能。在本優(yōu)選實施例中，接收諧振電容ClO為聚丙烯(CBB)電容，以改善系統(tǒng)的電性能和提升系統(tǒng)可靠性。接收諧振電容ClO的容值大小根據(jù)接收線圈LlO的電感量大小而不同，接收線圈LlO與接收諧振電容ClO的諧振頻率和發(fā)射線圈Ll與發(fā)射諧振電容 Cl的諧振頻率相同，這樣可以獲得最佳的傳輸效率。接收端3接收發(fā)射端2發(fā)射的高頻交流信號，然后通過后續(xù)電路將其變換為直流信號或者再進行轉(zhuǎn)換，例如，圖3所示的三端穩(wěn)壓器34將該直流信號轉(zhuǎn)換成電子設(shè)備負載4需要的直流信號，接收端3的整個工作過程是 AC-DC-DC。圖2示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例一的發(fā)射端2的原理結(jié)構(gòu)，該發(fā)射端2包括整流濾波電路22連接于發(fā)射線圈Ll和發(fā)射諧振電容Cl，用于將市電信號轉(zhuǎn)換為直流信號并輸出至發(fā)射線圈Ll和發(fā)射諧振電容Cl。功率開關(guān)管210連接于發(fā)射線圈Ll和發(fā)射諧振電容Cl 的另一端，以控制發(fā)射線圈Ll和發(fā)射諧振電容Cl發(fā)射信號。功率開關(guān)管驅(qū)動電路觀與功率開關(guān)管21 0連接，用于控制功率開關(guān)管210的導通，功率開關(guān)管210還連接有具有保護之用的二極管211和電阻212。過壓檢測與自同步電路四和功率開關(guān)管驅(qū)動電路觀連接， 用于產(chǎn)生功率開關(guān)管210的驅(qū)動信號以及檢測到過壓信號后關(guān)閉MOS管，并根據(jù)電子設(shè)備負載的不同自動適應發(fā)射頻率以實現(xiàn)自同步。微控制器26與功率開關(guān)管驅(qū)動電路觀、過壓檢測與自同步電路四以及作為輸入輸出模塊的鍵盤對、顯示器25連接，用于實現(xiàn)系統(tǒng)控制、功率調(diào)整、數(shù)據(jù)計算。鍵盤對、顯示器25則是用于輸入指令、顯示系統(tǒng)信息，顯示器25 可以為LCD、0LED或CRT等多種類型的顯示器。電源模塊27則向與其連接的器件提供直流工作電源。運行時，市電輸入電路1接收額定電壓為220V的單相交流電壓信號并輸入至發(fā)射端2的電源模塊27以向與其連接的微控制器沈、功率開關(guān)管驅(qū)動電路觀和過壓檢測與自同步電路四提供工作電源。電源模塊27可以為發(fā)射端2的各芯片提供所需的不同電壓， 例如所需電壓可能有+5V，+15V和-15V。整流濾波電路22將交流電壓信號變換為相對穩(wěn)定的直流電壓信號，并將該直流電壓加到發(fā)射諧振電容Cl和發(fā)射線圈Ll上。功率開關(guān)管 210為大功率N溝道增強型MOS管，初始處于斷開狀態(tài)，發(fā)射線圈Ll中沒有電流流過，通過操作鍵盤24，由微控制器沈發(fā)出啟動控制信號給過壓檢測與自同步電路四，并由過壓檢測與自同步電路四產(chǎn)生功率開關(guān)管驅(qū)動信號傳遞給功率開關(guān)管驅(qū)動電路觀，通過功率開關(guān)管驅(qū)動電路觀驅(qū)動功率開關(guān)管210從而使發(fā)射線圈Ll和發(fā)射諧振電容Cl中產(chǎn)生高頻電壓信號。微控制器沈同時通過給過壓檢測與自同步電路四產(chǎn)生大小不同的參考電壓而達到控制發(fā)射功率的目的，該參考電壓越大，發(fā)射功率就會越大，反之亦然。過壓檢測與自同步電路四可以同時具有多種電壓保護等級，例如同時具有過300V與1000V保護功能，達到保護系統(tǒng)電路和功率開關(guān)管210的目的。上述功能都是通過電路硬件實現(xiàn)的，無需通過微控制器沈的控制就會關(guān)閉功率開關(guān)管210，具有速度更快、安全性更高的優(yōu)點。為了計算發(fā)射端2的功率，本優(yōu)選實施例一的電流檢測電路23可以通過互感器檢測在市電輸入整流濾波電路22之前的電流大小，并將測量結(jié)果傳遞給微控制器26，同時微控制器沈控制顯示器25顯示發(fā)射功率和系統(tǒng)狀態(tài)，以及在特殊情況下控制強制產(chǎn)生關(guān)閉信號。電磁兼容(EMC)濾波器213是電源噪聲濾波器，其可以包含保險絲，主要作用隔離高頻干擾，包括防止電網(wǎng)上的高頻干擾進入系統(tǒng)，防止內(nèi)部的高頻干擾反射進入電網(wǎng)。圖3示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例一的過壓檢測與自同步電路四的結(jié)構(gòu)，由于圖3清楚示出了其所包含的元器件，因此不再文字描述。如圖所示，RU R2、R3和R4為分壓電阻， 采集發(fā)射線圈Ll與發(fā)射諧振電容Cl兩端的電壓信號并共模輸入給比較器U1A，在待機狀態(tài)下比較器UlA的輸出端，即電容C2的前端保持高電平，此時比較器UlB的輸入端微控制器26提供的參考電壓大于零，使得比較器UlB的輸出端保持低電平，功率開關(guān)管210處于關(guān)閉狀態(tài)。當通過鍵盤M啟動系統(tǒng)時，微控制器沈通過控制二極管D2和D3完成啟動過程，使得比較器UlB的輸出端輸出一個短時間的高電平接通功率開關(guān)管210，接通功率開關(guān)管210后，由于比較器UlA的共模輸入端電壓發(fā)生變化使得其輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖剑?由于電容C2兩端電壓不能突變，因此電容C2接電阻R6的一端由高電平變?yōu)榈碗娖剑S后電源VCC通過電阻R6給電容C2充電，當充電電壓值大于微控制器沈提供的參考電壓值時，比較器UlB的輸出端由高電平變成低電平，關(guān)閉功率開關(guān)管210。此時發(fā)射線圈Ll中有電流，由于電感中電流不能突變，發(fā)射線圈Ll將為發(fā)射諧振電容Cl充電。充電時，當電阻 R2與電阻R4的分壓值再次高于電阻Rl與電阻R3的分壓電阻時，比較器UlA的輸出端由低電平再次變?yōu)楦唠娖?，同時電容C2通過二極管Dl放電回VCC，再次回到高電平，此時比較器 UlB的輸出端繼續(xù)保持低電平。當發(fā)射諧振電容Cl被充電到峰值時會由充電過程變成放電過程。放電時，當電阻R2與電阻R4的分壓值再次低于電阻Rl與電阻R3的分壓電阻時，比較器UlA的輸出端由高電平再次變?yōu)榈碗娖剑娙軨2接電阻R6的一端再次回到低電平，此時比較器UlB的輸出端再次由低電平變成高電平，從而接通功率開關(guān)管210，如此往復循環(huán)系統(tǒng)便開始工作。電阻R5和電阻R9起上拉電阻的作用。在這個電路中影響諧振頻率大小的是發(fā)射線圈Ll的電感值與發(fā)射諧振電容Cl電容值的大小，影響發(fā)射功率的是微控制器 26提供的參考電壓值的大小，如前所述，該電壓值越大，發(fā)射功率越大，反之亦然。其中，參考電壓可以通過微控制器沈的脈沖脈寬調(diào)制(PWM)功能經(jīng)濾波電路實現(xiàn)的，調(diào)整功率通過調(diào)整該PWM波特占空比來實現(xiàn)。圖4示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例一的接收端3的結(jié)構(gòu)，如其所示，接收端3為了盡可能的節(jié)省用電損耗，應用了相比發(fā)射端2較少元件，接收線圈LlO接收發(fā)射端2發(fā)射出的電能。由于發(fā)射端2由市電直接整流濾波得到，電壓比較高，因此接收線圈LlO匝數(shù)要小于發(fā)射線圈Li。為了更好的與發(fā)射線圈Ll耦合，接收線圈LlO的半徑小于發(fā)射線圈Li，具體匝數(shù)要根據(jù)電壓比等于匝數(shù)比的關(guān)系和實際需要來確定。接收諧振電容ClO為儲能好的聚丙烯(CBB)電容，接收線圈LlO與接收諧振電容ClO的諧振頻率要保持和發(fā)射線圈Ll與發(fā)射諧振電容Cl的諧振頻率相同。此外，由于接收線圈LlO匝數(shù)比發(fā)射線圈Ll小，根據(jù)電流比是匝數(shù)比的反比，接收線圈LlO中的電流比較大，因此，在本優(yōu)選實施例中，接收線圈LlO漆包線的半徑要比發(fā)射線圈Ll大或采用多股纏繞的方式?？焖倩謴投O管31與濾波電解電容32將接收端3的交流電信號轉(zhuǎn)換為相對穩(wěn)定的直流電壓信號從而完成AC-DC的變換，需要注意的是快速恢復二極管31需要選用可持續(xù)通過較高電流的二極管，濾波電解電容304 也應大小適當，太大則造成系統(tǒng)起振困難，太小則造成電壓不穩(wěn)無法提供做夠大的功率。三端穩(wěn)壓器34的輸出端和一輸入端之間連接有電阻36，且該輸入端通過可調(diào)電阻35連接于低，三端穩(wěn)壓器34的輸出電壓通過可調(diào)電阻35調(diào)節(jié)，電容33和電容37則起到濾除高頻干擾和穩(wěn)壓的作用。穩(wěn)壓二極管38起到防止輸出過壓的作用，這可根據(jù)實際需要選擇不安裝。接收端3可根據(jù)不同的需要定制不同的電路，僅有快速恢復二極管31和濾波電解電容 32是不可少的。圖5示出了本發(fā)明優(yōu)選實施例一的發(fā)射線圈Ll和接收線圈LlO的耦合結(jié)構(gòu)，如其所示，接收線圈LlO中加入有磁芯5。由于空心線圈難免有一些長度，當其有電流通過時，就會造成部分磁感線沒有完全經(jīng)過線圈內(nèi)部全部空間而直接從側(cè)面返回，這樣就會導致該電感的實際電感量要小于相同匝數(shù)的理論值，從而影響系統(tǒng)的傳輸效果，因此在線圈中加入磁芯5起到聚磁的效果。磁芯5直徑大小與接收線圈LlO直徑相當，因此同樣略小于發(fā)射線圈Li，以便于插入其中。磁芯5可用鐵氧體材料制作，或者用若干鐵質(zhì)金屬片排列壓制而成。此外本發(fā)明優(yōu)選實施例一的發(fā)射線圈Ll和接收線圈LlO的相對端分別設(shè)有防泄漏磁盤41、42，箭頭6表示將接收線圈LlO按箭頭所示方向安裝到發(fā)射線圈Ll內(nèi)部使其能夠達到最佳的傳輸效果同時兩線圈還能夠自由的共軸轉(zhuǎn)動。這樣就形成了有磁芯有防泄漏磁盤的軸載無線供電系統(tǒng)，能夠防止電能耗費在發(fā)射線圈Ll和接收線圈LlO后面的金屬介質(zhì)中。
在本優(yōu)選實施例中，防泄漏磁盤41、42如圖6所示，其包括環(huán)狀磁條401和徑向分布磁條402，二者可以用鐵氧體粉末填充料壓制而成，對電磁場進行屏蔽，能有效地防止電磁能量從后方泄漏，以確保安全。徑向分布的磁條能夠很好的收集磁感線，使其形成磁感線回路。盤面的半徑要稍大于發(fā)射線圈Ll和接收線圈LlO的半徑。為便于安裝，還設(shè)計有小孔 403。如果現(xiàn)場環(huán)境良好，發(fā)射端2與接收端3周圍沒有金屬介質(zhì)那么可采用如圖7所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例二的線圈安裝方式，發(fā)射線圈Ll匝數(shù)較多，半徑大一些，接收線圈 LlO匝數(shù)少，半徑略小于發(fā)射線圈Li，箭頭6指示將接收線圈LlO按箭頭所示方向安裝到發(fā)射線圈Ll內(nèi)部使其能夠達到最佳的傳輸效果，同時兩線圈還能夠自由的共軸轉(zhuǎn)動。此外，發(fā)射線圈Ll和接收線圈LlO的安裝結(jié)構(gòu)還可以如圖8所示，防泄漏磁盤的盤面與線圈平面平行，安裝時盡量與線圈靠近并置于線圈后方。箭頭6指示將接收線圈LlO 按箭頭所示方向安裝到發(fā)射線圈LlO內(nèi)部使其能夠達到最佳的傳輸效果，同時兩線圈還能夠自由的共軸轉(zhuǎn)動。綜上，本發(fā)明提供了一種發(fā)射功率大、保護措施完善、可調(diào)整發(fā)射功率、可顯示發(fā)射功率和系統(tǒng)狀態(tài)傳輸效率較高的無線方式供電系統(tǒng)。其可以根據(jù)需求設(shè)定需要的發(fā)射功率，還可增大或減小發(fā)射功率。本發(fā)明特別適用于需要旋轉(zhuǎn)的軸載設(shè)備內(nèi)部電子器件的供電，而在其他不需要旋轉(zhuǎn)的無線供電的場合也具有較高的實用價值。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干，包括 發(fā)射端，用于接收市電，并將市電交流信號轉(zhuǎn)換為高頻交流信號；并聯(lián)的發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容，與所述發(fā)射端連接，用于發(fā)射高頻交流信號； 并聯(lián)的接收線圈和接收諧振電容，用于接收高頻交流信號；接收端，與所述接收線圈和接收諧振電容連接，用于將高頻交流信號轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備負載所需的電流信號；其中，所述發(fā)射線圈和所述接收線圈耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述發(fā)射端包括整流濾波電路，連接于并聯(lián)的所述發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容的一端，用于將市電信號轉(zhuǎn)換為直流信號并輸出至所述發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容；功率開關(guān)管，連接于并聯(lián)的所述發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容的另一端； 功率開關(guān)管驅(qū)動電路，與所述功率開關(guān)管連接，用于控制所述功率開關(guān)管的導通； 過壓檢測與自同步電路，與所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路連接，用于產(chǎn)生所述功率開關(guān)管的驅(qū)動信號以及檢測到過壓信號關(guān)閉所述功率開關(guān)管，并根據(jù)電子設(shè)備負載的不同自動適應發(fā)射頻率以實現(xiàn)自同歩；微控制器，與所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路和所述過壓檢測與自同步電路連接，用于實現(xiàn)系統(tǒng)控制、功率調(diào)整；輸入輸出模塊，與所述微控制器連接，用于輸入指令、顯示系統(tǒng)信息； 電源模塊，與所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路、微控制器、過壓檢測與自同步電路連接并提供直流工作電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述發(fā)射端還包括電流檢測電路，與所述微控制器連接，用于檢測輸入所述整流濾波電路的電流，并輸出檢測結(jié)果以使所述微控制器計算功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述發(fā)射端還包括電磁兼容濾波器，連接于市電和所述整流濾波器、所述電源模塊之間，用于隔離高頻干擾。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述過壓檢測與自同步電路包括一第一電阻的一端連接于一第一比較器的第一輸入端，一第二電阻的一端連接于所述第一比較器的第二輸入端，一第三電阻連接于所述第一比較器的第一輸入端和地之間，ー 第四電阻連接于所述第一比較器的第二輸入端和地之間，所述第一比較器的輸出端連接于一第五電阻的一端、一第一電容的一端，所述第一電容的另一端連接于一第一ニ極管的陽極、一第六電阻的一端、一第七電阻的一端，所述第五電阻的另一端、所述第一ニ極管的陰極、所述第六電阻的另一端連接于所述電源模塊，所述第七電阻的另一端連接于一第二ニ 極管的陰極、一第八電阻的一端，所述第八電阻的另一端連接于一第三ニ極管的陽極、一第 ニ比較器的第一輸入端，所述第二ニ極管的陽極、所述第三ニ極管的陰極連接于所述微控制器以接收系統(tǒng)啟動信號，所述第二比較器的第二輸入端與所述微控制器連接以接收參考電壓信號，所述第二比較器的輸出端連接于一第九電阻的一端和所述功率開關(guān)管驅(qū)動電路，所述第九電阻的另一端連接于所述電源模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述接收端包括一第四ニ極管的陰極連接于ー第二電容的一端，所述第四ニ極管的陽極和所述第二電容的另一端連接于所述接收諧振電容的兩端，且所述第二電容的兩端還用于與電子設(shè)備負載連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述接收端還包括一第三電容并聯(lián)于所述第二電容的兩端，一三端穩(wěn)壓器的第一輸入端連接于所述第四ニ極管的陰極，所述三端穩(wěn)壓器的第二輸入端連接于一可調(diào)電阻的一端，所述三端穩(wěn)壓器的輸出端連接于一第四電容的一端和一第五ニ極管陰扱，所述第四電容的另一端、所述第五ニ極管的陽極、所述可調(diào)電阻的另一端連接于地。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述接收線圈嵌入所述發(fā)射線圈中，并且所述接收線圈和所述發(fā)射線圈同軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述接收線圈和所述發(fā)射線圈的相對端還設(shè)有用于防止電磁能量泄漏的防泄漏磁盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其特征在干， 所述防泄漏磁盤包括多個徑向分布的磁條。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于旋轉(zhuǎn)體軸載電子設(shè)備的非接觸供電裝置，其包括發(fā)射端，用于接收市電，并將市電交流信號轉(zhuǎn)換為高頻交流信號；并聯(lián)的發(fā)射線圈和發(fā)射諧振電容，與所述發(fā)射端連接，用于發(fā)射高頻交流信號；并聯(lián)的接收線圈和接收諧振電容，用于接收高頻交流信號；接收端，與所述接收線圈和接收諧振電容連接，用于將高頻交流信號轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備負載所需的電流信號；其中，所述發(fā)射線圈和所述接收線圈耦合。本發(fā)明通過接收并轉(zhuǎn)換市電，可以實現(xiàn)大功率發(fā)射，并通過發(fā)射元件與接收元件的諧振實現(xiàn)了較高效率的傳輸供電。
文檔編號H02J17/00GK102545398SQ20121001899
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者于辰, 張朝暉, 趙小燕 申請人:北京科技大學