基于ZSV双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统的制作方法

本发明涉及一种无线线圈供电系统，尤其涉及一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统。

背景技术：

1、无线供电使电器摆脱了线路的限制，实现电器和电源完全分离。在安全性，灵活性等方面显示出比传统供电更好的优势，在一些特殊领域显示出了广阔的发展前景。目前，在测量旋转轴的扭力装置中，需要将装置固定在轴上，随轴一起旋转，此时需要通过无线线圈对整个装置进行供电。接收电能的机构为固定在旋转轴上的传感器，而受限于机械结构的要求，发射装置需要安装在旋转轴侧面。无线线圈供电作为一种供电装置，相当于电源。通常，不同电压等级的电源是不能并联的。若只用一个线圈，随着轴的旋转，接收线圈与发射线圈位置偏移，则不能感应生电，无法对装置供电，且单个无线线圈供电不能满足要求。

技术实现思路

1、本发明针对测量旋转轴的扭力装置中无线供电使电器在接收线圈与发射线圈位置偏移情况下，则不能感应生电的问题，提出一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，包括：逆变电路、发射控制电路和接收电路；所述逆变电路将直流电转换为交流电传至发射控制电路；所述发射控制电路包括功率电模块、控制电模块和自感信号发射模块，所述控制电模块接收交流电信号并将交流电信号传输至功率电模块；所述功率电模块接收电信号并通过自感信号发射模块将其转换为电磁信号传输至接收电路；所述接收电路包括自感信号接收模块和整流电路，所述自感信号接收模块将所述电磁信号转换为交流信号，所述交流信号通过整流电路转换为直流信号、给电池供电。

3、进一步的，所述逆变电路包括谐振电容c1、谐振电感l1、谐振电感l2、谐振电感l3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、二极管d1、二极管d2、场效应管q1、场效应管q2、电压v1，其中，电容c1、谐振电感l1、谐振电感l2、谐振电感l3构成lc并联谐振电路，所述lc并联谐振电路与二极管d1、二极管d2并联，所述电阻r1与二极管d1并联，所述电阻r2与二极管d2并联，所述电阻r3与场效应管q1并联，所述电阻r2与场效应管q2并联。

4、进一步的，所述功率电模块包括：lc并联谐振电路和buck电路，所述lc并联谐振电路与无线供电芯片xkt-510并联，所述buck电路与无线供电芯片xkt-510并联，所述buck电路包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3和电容c1，所述电阻r1和电阻r2并联，所述电容c1和电阻r2串联，所述电阻r2和电阻r3并联。

5、进一步的，所述无线供电芯片xkt-510为lm2596hv。

6、进一步的，所述自感信号发射模块采用圆形的发射线圈，所述发射线圈采用铁氧体材料。

7、进一步的，所述接收电路包括：耦合线圈、整流桥、滤波电容和dcdc变换器；所述耦合线圈接收电磁信号，所述整流桥将从耦合线圈接收的交流电信号转换为直流电信号；所述滤波电容连接在整流桥的输出端，所述dcdc变换器用于将整流和滤波后的直流电压调整为输出电压。

8、进一步的，所述滤波电容的耐压值在100v以上。

9、进一步的，所述逆变电路的输入电压为18v-60vdc。

10、本发明还提供一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统的供电方法，包括：直流电源通过逆变电路转换为交流电信号；发射控制电路将交流电信号转换为电磁信号传输至接收电路；接收电路将电磁信号转换为直流电信号，用于给电池供电或为其他设备提供电源。

11、本发明还提供一种无线线圈并联供电装置，包括一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统和旋转轴，所述逆变电路固定在地面，所述发射控制电路固定在旋转轴在底座上，所述接收电路固定在旋转轴上。

12、本发明的有益效果在于：

13、本发明的一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统通过采用自感模块和电磁信号传输方式，允许在接收线圈与发射线圈之间存在一定的位置偏移情况下仍能传输电能。这增加了系统的容错性和稳定性，避免了传统无线供电系统中位置对齐的要求。系统通过电磁信号传输电能，消除了需要物理连接线的需求，从而提供了无线供电的便利性。这对于需要移动或旋转的设备非常有用，如测量旋转轴扭力装置。通过使用逆变电路和电磁信号传输，这个系统可以实现高效的能量传输，减少能量损耗，并确保电池或设备始终能够获得足够的电能供应。

14、本发明的一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统的供电方法，实现无线电能传输。这使得设备不需要通过传统的电线或插头连接，从而提高了供电系统的便携性和灵活性。由于电磁信号传输方式的使用，设备的位置可以有一定的自由度，而不必完全对齐或保持静止。这增加了系统的容错性，避免了传统有线供电系统中位置对齐的限制。通过逆变电路和电磁信号传输，这个方法可以实现高效的能量传输。它可以减少能量损耗，并确保电池或设备能够获得足够的电能供应。这种方法可以适用于各种需要无线供电的应用，包括移动设备、工业设备、医疗设备等。

15、本发明应用于工业供电领域。

技术特征：

1.一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述装置包括：逆变电路、发射控制电路和接收电路；所述逆变电路将直流电转换为交流电传至发送控制电路；所述发射控制电路包括功率电模块、控制电模块和自感信号发射模块，所述控制电模块接收交流电信号并将所述交流电信号传输至功率电模块；所述功率电模块接收电信号并通过自感信号发射模块将其转换为电磁信号传输至接收电路；所述接收电路包括自感信号接收模块和整流电路，所述自感信号接收模块将所述电磁信号转换为交流信号，所述交流信号通过整流电路转换为直流信号、给电池供电。

2.根据权利要求1所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述逆变电路包括：谐振电容c1、谐振电感l1、谐振电感l2、谐振电感l3、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、二极管d1、二极管d2、场效应管q1、场效应管q2、电压v1，其中，电容c1、谐振电感l1、谐振电感l2、谐振电感l3构成lc并联谐振电路，所述lc并联谐振电路与二极管d1、二极管d2并联，所述电阻r1与二极管d1并联，所述电阻r2与二极管d2并联，所述电阻r3与场效应管q1并联，所述电阻r2与场效应管q2并联。

3.根据权利要求1所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述发射控制电路包括：lc并联谐振电路和buck电路，所述lc并联谐振电路与无线供电芯片xkt-510并联，所述buck电路与无线供电芯片xkt-510并联，所述buck电路包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3和电容c1，所述电阻r1和电阻r2并联，所述电容c1和电阻r2串联，所述电阻r2和电阻r3并联。

4.根据权利要求3所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述无线供电芯片xkt-510为lm2596hv。

5.根据权利要求1所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述自感信号发射模块采用圆形的发射线圈，所述发射线圈采用铁氧体材料。

6.根据权利要求1所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述接收电路包括：耦合线圈、整流桥、滤波电容和dcdc变换器；所述耦合线圈接收电磁信号，所述整流桥将从耦合线圈接收的交流电信号转换为直流电信号；所述滤波电容连接在整流桥的输出端，所述dcdc变换器用于将整流和滤波后的直流电压调整为输出电压。

7.根据权利要求6所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述滤波电容的耐压值在100v以上。

8.根据权利要求1所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，其特征在于，所述逆变电路的输入电压为18v-60vdc。

9.一种基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统的供电方法，其特征在于，所述方法包括：直流电源通过逆变电路转换为交流电信号；发射控制电路将交流电信号转换为电磁信号传输至接收电路；所述接收电路将电磁信号转换为直流电信号，用于给电池供电或为其他设备提供电源。

10.一种无线线圈并联供电装置，其特征在于，所述装置包括权利要求1-8任一所述的基于zsv双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统和旋转轴，所述逆变电路固定在地面，所述发射控制电路固定在旋转轴在底座上，所述接收电路固定在旋转轴上。

技术总结
本发明涉及一种基于ZSV双管自激谐振电路的旋转轴上无线供电系统，包括逆变电路、发射控制电路和接收电路；逆变电路将直流电转换为交流电传至发射控制电路；发射控制电路包括功率电模块、控制电模块和自感信号发射模块，控制电模块接收交流电信号并将交流电信号传输至功率电模块；功率电模块接收电信号并通过自感信号发射模块将其转换为电磁信号传输至接收电路；接收电路包括自感信号接收模块和整流电路，自感信号接收模块将电磁信号转换为交流信号，交流信号通过整流电路转换为直流信号、给电池供电。本发明能解决测量旋转轴扭力装置中无线供电使电器在接收线圈与发射线圈位置偏移情况下，不能感应生电的问题。本发明应用于工业供电领域。

技术研发人员：吴昊,毛峥,马相龙,吕武斌,孙宇昕,常朔源
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1