全文摘要
本实用新型公开了一种非接触性电能传输系统以及采用该非接触性电能传输系统的物流分拣小车。本实用新型的非接触性电能传输系统及物流分拣小车，电路结构简单，所采用的电子元器件均为市场上较为常见的电子器件，生产成本低，并且利用电容C1、金属板间电容C3、金属板间电容C4、电容C2组成的耦合电容电路和其它外围电路来实现电能的非接触性不间断传输，可靠性高，电路结构分别集成在轨道底板和分拣小车上，所用的电子元器件的数量较少，整个电路的整体重量较轻，不会给物流分拣小车带来较大的负担，而且物流分拣小车甚至无需设置电池，以便于物流分拣小车轻便化行驶，物流分拣小车可以实现不间断工作，大幅度提高了工作效率。
设计方案
1.一种非接触性电能传输系统，其特征在于，
包括用于提供交流激励的全桥逆变器(152)和用于将交流转换为直流的全桥整流器(153)、电感L1、电容C1、电感L2、电容C2、电容C5、金属板间电容C3和金属板间电容C4；
所述金属板间电容C3和金属板间电容C4均为两块平行设置的金属平板，所述金属板间电容C3的第一块金属板分别与电容C1的第一端和电感L1的第一端连接，所述金属板间电容C4的第一块金属板分别与电容C1的第二端和全桥逆变器(152)连接，所述电感L1的第二端与全桥逆变器(152)连接，所述全桥逆变器(152)用于与电源连接，所述金属板间电容C3的第二块金属板分别与电容C2的第一端和电感L2的第一端连接，所述金属板间电容C4的第二块金属板分别与电容C2的第二端和全桥整流器(153)连接，所述电感L2的第二端与全桥整流器(153)连接，所述电容C5的两端均与所述全桥整流器(153)连接，所述全桥整流器(153)还用于与负载R1连接。
2.如权利要求1所述的非接触性电能传输系统，其特征在于，
还包括用于提升交流电压的变压器T1，所述变压器T1的初级侧与全桥逆变器(152)连接，变压器T1的次级侧分别与电感L1的第二端和电容C1的第二端连接。
3.一种物流分拣小车，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的非接触性电能传输系统。
4.如权利要求3所述的物流分拣小车，其特征在于，
所述物流分拣小车包括包裹转移装置(11)、第一支撑组件(121)、车身(13)和车轮(14)，所述车轮(14)安装在车身(13)的底部，所述第一支撑组件(121)固定安装在车身(13)的顶部，所述包裹转移装置(11)与第一支撑组件(121)可转动式连接，所述包裹转移装置(11)用于接收和卸载包裹；
所述车身(13)设置有无线充电接收模块(15)，所述无线充电接收模块(15)包括电路板、金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板，电路板上集成有电感L2、电容C2和全桥整流器(153)。
5.如权利要求4所述的物流分拣小车，其特征在于，
金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在路面上的金属轨道，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板设置在车身(13)的底部或者车轮(14)上；
或者
金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在小车行驶路径侧面的金属条，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板均设置在车身(13)的侧面。
6.如权利要求5所述的物流分拣小车，其特征在于，
金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在路面上的金属轨道，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板设置在车身(13)的底部；
所述物流分拣小车还包括用于控制车身(13)升降的升降机构(16)，所述车轮(14)通过升降机构(16)与车身(13)连接；
所述升降机构(16)为电动升降机构，所述物流分拣小车还包括高度传感器(18)和控制器(17)，所述高度传感器(18)和升降机构(16)均与控制器(17)连接，所述高度传感器(18)用于检测车身(13)底部到路面之间的距离，所述控制器(17)用于根据高度传感器(18)的检测结果控制升降机构(16)进行升降。
7.如权利要求5所述的物流分拣小车，其特征在于，
金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板为分别设置在小车行驶路径两侧的金属条，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板分别设置在车身(13)的两侧；
所述物流分拣小车还包括双作用气缸(21)，所述双作用气缸(21)的两端分别与金属板间电容C3的第二块金属板、金属板间电容C4的第二块金属板连接，所述物流分拣小车还包括测距传感器(22)和控制器(17)，所述测距传感器(22)安装在车身(13)的两侧并用于检测车身(13)的侧面到金属条之间的距离，所述测距传感器(22)和双作用气缸(21)均与控制器(17)连接，所述控制器(17)用于根据测距传感器(22)的检测结果控制双作用气缸(21)进行伸缩。
8.如权利要求4所述的物流分拣小车，其特征在于，
所述无线充电接收模块(15)的电路板位于所述车身(13)内部，所述物流分拣小车还包括用于保护电路板的保护套(19)，所述保护套(19)位于车身(13)内且套设在电路板的外围。
9.如权利要求6所述的物流分拣小车，其特征在于，
所述物流分拣小车还包括稳压电路(154)，所述稳压电路(154)包括电阻R2、电容C6和电压稳压器U1，所述电阻R2的第一端与全桥整流器(153)连接，电阻R2的第二端分别与电容C6的第一端、电压稳压器U1的输入端连接，电容C6的第二端与全桥整流器(153)连接，所述电容C6的第二端和电压稳压器U1的接地端均接地，所述电压稳压器U1的输出端分别与控制器(17)和高度传感器(18)连接。
10.如权利要求5所述的物流分拣小车，其特征在于，
所述金属板间电容C3的两块金属板的表面和金属板间电容C4的两块金属板的表面均设置有绝缘层。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及物流分拣技术领域，特别地，涉及一种非接触性电能传输系统，另外，还特别涉及采用上述非接触性电能传输系统的物流分拣小车。
背景技术
随着物流需求不断提高，物流中心处理货物的效率也随之提高，更多高新科技也被积极应用到其中，自动分拣设备的种类也不断增加，以效率较高的小车类自动分拣设备为例，小车分别运行在预定轨道或预定工作场地，小车内部电池为小车的移动及快递分类动作提供能源，因内部电池的存在使小车重量增加，及内部电池电能转化率较低、放电较快，需在工作一段时间后进行充电从而间接降低工作时间及效率。
因此，现有的物流分拣小车存在受制于电池电量而不能实现不间断工作，工作效率低，工作时间短，并且现有的磁电式的无线充电器体积较大、成本较高，不适合安装在物流分拣小车上以实现动态非接触式无线充电。
实用新型内容
本实用新型提供了一种非接触性电能传输系统，以解决现有的物流分拣小车由于采用内置电池供电导致的安装不便、无法实现不间断工作的技术问题。
根据本实用新型的一个方面，提供一种非接触性电能传输系统，包括用于提供交流激励的全桥逆变器和用于将交流转换为直流的全桥整流器、电感L1、电容C1、电感L2、电容C2、电容C5、金属板间电容C3和金属板间电容C4；
所述金属板间电容C3和金属板间电容C4均为两块平行设置的金属平板，所述金属板间电容C3的第一块金属板分别与电容C1的第一端和电感L1的第一端连接，所述金属板间电容C4的第一块金属板分别与电容C1的第二端和全桥逆变器连接，所述电感L1的第二端与全桥逆变器连接，所述全桥逆变器用于与电源连接，所述金属板间电容C3的第二块金属板分别与电容C2的第一端和电感L2的第一端连接，所述金属板间电容C4的第二块金属板分别与电容C2的第二端和全桥整流器连接，所述电感L2的第二端与全桥整流器连接，所述电容C5的两端均与所述全桥整流器连接，所述全桥整流器还用于与负载R1连接。
进一步地，还包括用于提升交流电压的变压器T1，所述变压器T1的初级侧与全桥逆变器连接，变压器T1的次级侧分别与电感L1的第二端和电容C1的第二端连接。
本实用新型还提供一种物流分拣小车，采用如上所述的非接触性电能传输系统。
进一步地，所述物流分拣小车包括包裹转移装置、第一支撑组件、车身和车轮，所述车轮安装在车身的底部，所述第一支撑组件固定安装在车身的顶部，所述包裹转移装置与第一支撑组件可转动式连接，所述包裹转移装置用于接收和卸载包裹；
所述车身设置有无线充电接收模块，所述无线充电接收模块包括电路板、金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板，电路板上集成有电感L2、电容C2和全桥整流器。
进一步地，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在路面上的金属轨道，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板设置在车身的底部或者车轮上；
或者
金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在小车行驶路径侧面的金属条，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板均设置在车身的侧面。
进一步地，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在路面上的金属轨道，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板设置在车身的底部；
所述物流分拣小车还包括用于控制车身升降的升降机构，所述车轮通过升降机构与车身连接；
所述升降机构为电动升降机构，所述物流分拣小车还包括高度传感器和控制器，所述高度传感器和升降机构均与控制器连接，所述高度传感器用于检测车身底部到路面之间的距离，所述控制器用于根据高度传感器的检测结果控制升降机构进行升降。
进一步地，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板为分别设置在小车行驶路径两侧的金属条，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板分别设置在车身的两侧；
所述物流分拣小车还包括双作用气缸，所述双作用气缸的两端分别与金属板间电容C3的第二块金属板、金属板间电容C4的第二块金属板连接，所述物流分拣小车还包括测距传感器和控制器，所述测距传感器安装在车身的两侧并用于检测车身的侧面到金属条之间的距离，所述测距传感器和双作用气缸均与控制器连接，所述控制器用于根据测距传感器的检测结果控制双作用气缸进行伸缩。
进一步地，所述无线充电接收模块的电路板位于所述车身内部，所述物流分拣小车还包括用于保护电路板的保护套，所述保护套位于车身内且套设在电路板的外围。
进一步地，所述物流分拣小车还包括稳压电路，所述稳压电路包括电阻R2、电容C6和电压稳压器U1，所述电阻R2的第一端与全桥整流器连接，电阻R2的第二端分别与电容C6的第一端、电压稳压器U1的输入端连接，电容C6的第二端与全桥整流器连接，所述电容C6的第二端和电压稳压器U1的接地端均接地，所述电压稳压器U1的输出端分别与控制器和高度传感器连接。
进一步地，所述金属板间电容C3的两块金属板的表面和金属板间电容C4的两块金属板的表面均设置有绝缘层。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的非接触性电能传输系统，电路结构简单，所采用的电子元器件均为市场上较为常见的电子器件，生产成本低，并且利用电容C1、金属板间电容C3、金属板间电容C4、电容C2组成的耦合电容电路及外围电路来实现电能的不间断传输，可靠性高，整体电路结构集成在电路板上，所用的电子元器件的数量较少，电路板的整体重量较轻，不会给物流分拣小车带来较大的负载，而且物流分拣小车无需设置电池，以便于物流分拣小车轻便化行驶。
另外，本实用新型的物流分拣小车同样具有上述优点，并且通过采用上述的非接触性电能传输系统，无需在小车上安装电池，减轻了小车的重量，电能转化率高、放电快，而且可以不间断地工作，大幅度提高了工作效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型优选实施例的非接触性电能传输系统的电路示意图。
图2是本实用新型另一实施例的物流分拣小车的结构示意图。
图3是本实用新型另一实施例的图2中的物流分拣小车根据高度传感器的检测结果控制升降机构工作的模块结构示意图。
图4是本实用新型另一实施例的图2中的物流分拣小车还包括稳压电路的电路示意图。
图5是本实用新型另一实施例的物流分拣小车的一种变形的结构示意图。
图6是本实用新型另一实施例的图4中的物流分拣小车根据测距传感器的检测结果控制气缸工作的模块结构示意图。
附图标号说明：
11、包裹转移装置；121、第一支撑组件；122、第二支撑组件；13、车身；14、车轮；15、无线充电接收模块；16、升降机构；17、控制器；18、高度传感器；19、保护套；21、双作用气缸；22、测距传感器；152、全桥逆变器；153、全桥整流器；154、稳压电路。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实用新型的优选实施例提供一种非接触性电能传输系统，应用于物流分拣小车上，其包括用于提供交流激励的全桥逆变器152和用于将交流转换为直流的全桥整流器153、电感L1、电容C1、电感L2、电容C2、电容C5、金属板间电容C3和金属板间电容C4，所述金属板间电容C3和金属板间电容C4均为两块平行设置的金属平板，所述金属板间电容C3的第一块金属板分别与电容C1的第一端和电感L1的第一端连接，所述金属板间电容C4的第一块金属板分别与电容C1的第二端和全桥逆变器152连接，所述电感L1的第二端与全桥逆变器152连接，所述全桥逆变器152与电源连接，所述金属板间电容C3的第二块金属板分别与电容C2的第一端和电感L2的第一端连接，所述金属板间电容C4的第二块金属板分别与电容C2的第二端和全桥整流器153连接，所述电感L2的第二端与全桥整流器153连接，所述电容C5的两端均与所述全桥整流器153连接，所述全桥整流器153还用于与负载R1连接。所述全桥逆变器152提供交流激励，激励效果好。电容C1、金属板间电容C3、金属板间电容C4、电容C2组成耦合电容电路，电感L1、电容C1、金属板间电容C3、金属板间电容C4、电容C2及电感L2组成耦合电容双谐振电路以无线传输电能，从而实现非接触性电能传输。所述全桥整流器153将传输过来的交流电转换为直流电传输至负载R1，全桥整流器153相对于其它的整流器件整流效果较好。可以理解，当本实用新型的非接触性电能传输系统应用在物流分拣小车上时，负载R1为物流分拣小车上的用电装置。可以理解，作为优选的，所述非接触性电能传输系统还包括用于提升交流电压的变压器T1，所述变压器T1的初级侧与全桥逆变器152连接，变压器T1的次级侧分别与电感L1的第二端和电容C1的第二端连接，从而起到提升交流电压的作用。
本实用新型的非接触性电能传输系统，电路结构简单，所采用的电子元器件均为市场上较为常见的电子器件，生产成本低，并且利用电容C1、金属板间电容C3、金属板间电容C4、电容C2组成的耦合电容电路及利用谐振电感L1和L2组成耦合电容双谐振电路和其它外围电路来实现电能的不间断传输，可靠性高，整体电路结构集成在电路板上，所用的电子元器件的数量较少，电路板的整体重量较轻，不会给物流分拣小车带来较大的负载，而且物流分拣小车甚至无需设置电池，以便于物流分拣小车轻便化行驶。
可以理解，如图2所示，本实用新型的另一实施例还提供一种物流分拣小车，其采用如上所述的非接触性电能传输系统。具体地，所述物流分拣小车包括包裹转移装置11、第一支撑组件121、第二支撑组件122、车身13和车轮14，所述车轮14安装在车身13的底部，所述第一支撑组件121和第二支撑组件122均固定安装在车身13的顶部，所述包裹转移装置11的一端与第一支撑组件121可转动式连接，例如铰接或者转轴式连接，另一端搭在第二支撑组件122上，所述包裹转移装置11用于接收和卸载包裹。所述车身13设置有无线充电接收模块15，所述无线充电接收模块15包括电路板(图未示)、金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板，其中电路板上集成有电感L2、电容C2和全桥整流器153，其中金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板可以设置在车身13的底部或者侧面或者车轮14上。可以理解，所述第二支撑组件122可以省略。还可以理解，所述第二支撑组件122可以是电动升降机构，例如电动升降杆、电动推杆、电机等，通过第二支撑组件122的升降可以调整包裹转移装置11的倾斜角度，从而实现接收包裹和卸载包裹。
作为一种选择，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在路面上的金属轨道，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板设置在车身13的底部或者车轮14上，当小车在路面上行驶时，可以通过非接触性电能传输系统不间断地传输电能，以确保小车可以不间断地工作。作为优选的，所述物流分拣小车还包括用于控制车身13升降的升降机构16，所述车轮14通过升降机构16与车身13的底部连接。其中，所述升降机构16为电动升降机构，例如电动升降杆、电动推杆、电机等，如图3所示，所述物流分拣小车还包括高度传感器18和控制器17，所述控制器17为单片机，所述高度传感器18和升降机构16均与控制器17电连接，所述高度传感器18可以检测车身13的底部到路面之间的距离，所述控制器17根据高度传感器18的检测结果控制升降机构16进行升降以调整金属板间电容C4的两块金属板之间的距离和金属板间电容C3的两块金属板之间的距离，从而使两块金属板之间保持最佳距离，具有最佳的交流耦合效果，电能传输更稳定，传输损耗也更小。例如，当物流分拣小车进行车轮14的更换时，车轮14的径向尺寸发生了变化，车身13距离地面的高度也相应地发生了变化，进而金属板间电容C4的两块金属板之间的距离和金属板间电容C3的两块金属板之间的距离也发生了变化，为了确保最佳的交流耦合效果，可以通过检测车身13的底面距离地面的距离，从而得到金属板间电容C4的两块金属板之间的距离和金属板间电容C3的两块金属板之间的距离，然后再控制升降机构16调整车身13的底面到地面之间的距离，确保金属板间电容C4的两块金属板之间和金属板间电容C3的两块金属板之间始终保持最佳距离，具有最佳的交流耦合效果，电能传输更稳定，传输损耗也更小。
可以理解，所述无线充电接收模块15的电路板位于所述车身13的内部，所述物流分拣小车还包括用于保护电路板的保护套19，所述保护套19位于车身13内且套设在无线充电接收模块15的外围。所述保护套19为软质材料制成，例如橡胶、海绵等。还可以理解，所述金属板间电容C3的两块金属板的表面和金属板间电容C4的两块金属板的表面均设置有绝缘层(图未示)，起到绝缘、保护作用，防止触电。
可以理解，如图4所示，所述物流分拣小车还包括稳压电路154，所述稳压电路154可以集成在电路板上，也可以单独设置，所述稳压电路154与负载R1并联，所述稳压电路154分别与控制器17和高度传感器18连接以为其提供+3.3V的工作电压。所述稳压电路154包括电阻R2、电容C6和电压稳压器U1，所述电阻R2的第一端与全桥整流器153连接，电阻R2的第二端分别与电容C6的第一端、电压稳压器U1的输入端连接，电容C6的第二端与全桥整流器153连接，所述电容C6的第二端和电压稳压器U1的接地端均接地，所述电压稳压器U1的输出端分别与控制器17和高度传感器18连接。
可以理解，如图5所示，作为另一种选择，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板均为设置在小车行驶路径侧面的金属条，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板设置在车身(13)的侧面。其中，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板可以设置在小车行驶路径的同一侧或者不同侧，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板也对应地设置在车身13的同一侧或者不同侧。作为优选的，金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板分别设置在小车行驶路径的两侧，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板分别设置在车身13的两侧。当小车行驶时，可以通过金属板间电容C3的两块金属板和金属板间电容C4的两块金属板不间断地传输电能，以确保小车可以不间断地工作。
当金属板间电容C3的第一块金属板和金属板间电容C4的第一块金属板为分别设置在小车行驶路径两侧的金属条，金属板间电容C3的第二块金属板和金属板间电容C4的第二块金属板分别设置在车身(13)的两侧，作为优选的，所述物流分拣小车还包括双作用气缸21，所述双作用气缸21的两端分别与金属板间电容C3的第二块金属板、金属板间电容C4的第二块金属板连接，可以通过双作用气缸21的伸缩带动金属板间电容C3的第二块金属板和\/或金属板间电容C4的第二块金属板移动以调整金属板间电容C3的两块金属板之间的距离和金属板间电容C4的两块金属板之间的距离。如图6所示，所述物流分拣小车还包括测距传感器22，所述测距传感器22安装在车身13的两侧并用于检测车身13的侧面到金属条之间的距离，即车身13的两侧均安装有测距传感器22，所述测距传感器22和双作用气缸21均与控制器17连接，所述控制器17根据测距传感器22的检测结果控制双作用气缸21进行单向或双向伸缩以调整金属板间电容C3的两块金属板之间的距离和\/或金属板间电容C4的两块金属板之间的距离，从而使金属板间电容C3的两块金属板之间和金属板间电容C4的两块金属板之间保持最佳距离，具有最佳的交流耦合效果，电能传输更稳定，传输损耗也更小。
本实用新型的物流分拣小车，通过采用上述的非接触性电能传输系统，无需在小车上安装电池，减轻了小车的重量，电能转化率高、充电快，而且可以不间断地工作，大幅度提高了工作效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920822653.6
申请日:2019-05-31
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:43(湖南)
授权编号:CN209896749U
授权时间:20200103
主分类号:H02J7/02
专利分类号:H02J7/02;H02J50/05;B07C3/02
范畴分类:37P;
申请人:湖南人文科技学院
第一申请人:湖南人文科技学院
申请人地址:417000 湖南省娄底市娄星区氐星路487号
发明人:王梓臣;陈新;周元玲
第一发明人:王梓臣
当前权利人:湖南人文科技学院
代理人:刘宏
代理机构:43211
代理机构编号:长沙智嵘专利代理事务所(普通合伙) 43211
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计