專(zhuān)利名稱(chēng)：具有方向適應(yīng)性的無(wú)線供能接收線圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電磁波供電或配電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于胃腸道機(jī)器人的具有方向適應(yīng)性的無(wú)線供能接收線圈。
背景技術(shù)：
作為主要的消化道疾病，消化性潰瘍的發(fā)病率為10% 20%，是上消化道出血最常見(jiàn)的原因。盡管現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)已提升，但消化性潰瘍的死亡率仍很高，為5% 10%。對(duì)于無(wú)潰瘍病史、臨床表現(xiàn)不典型而診斷困難的病患，在出血24 48小時(shí)內(nèi)進(jìn)行急診內(nèi)鏡檢查，能夠提高確診率。內(nèi)鏡檢查能夠觀察到小腸內(nèi)的出血部位，通過(guò)出血狀態(tài)判斷是否進(jìn)行內(nèi)鏡下止血治療。老年患者發(fā)生潰瘍穿孔的死亡率高達(dá)30% 50%。纖維或電子內(nèi)鏡對(duì)于上消化道和大腸病變基本可以做出診斷，但小腸病變是內(nèi)鏡檢查的“終極障礙”。盡管推進(jìn)式小腸鏡的應(yīng)用，可窺視空腸有無(wú)病變，但操作非常困難，更遠(yuǎn)部位的小腸病變無(wú)法診斷，而且病人極端不舒服，引起諸多并發(fā)癥:咽部擦傷、食管賁門(mén)粘膜撕裂傷、下頜關(guān)節(jié)脫白、頜下腺腫脹、麻醉藥過(guò)敏、顏面部皮下出血、急性胃擴(kuò)張、胃腸道穿孔和出血、吸入性肺炎甚至猝死等。因此，這項(xiàng)技術(shù)很難被接受。探條式小腸鏡可以檢查空腸和回腸上部，但操作時(shí)間長(zhǎng)、觀察存在盲區(qū)。腸帶誘導(dǎo)式小腸鏡可以觀察全部小腸，但術(shù)前準(zhǔn)備復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、病人痛苦大。小腸低張雙重造影插管時(shí)患者痛苦、檢查時(shí)間較長(zhǎng)、要接觸較多的X射線。微型胃腸道疾病診療機(jī)器人是理想的胃腸道無(wú)創(chuàng)檢查和治療方案。該類(lèi)機(jī)器人能夠在人體消化道中主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，一般集成了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖像傳感器和控制電路，可由外科醫(yī)生進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，對(duì)可疑病灶點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)觀察。人體胃腸道質(zhì)地柔軟，內(nèi)腔狹小，而且在曲折盤(pán)旋在人體腹腔中，拖纜供能實(shí)質(zhì)上無(wú)法到達(dá)胃腸道深處，不能實(shí)現(xiàn)全胃腸道無(wú)創(chuàng)/微創(chuàng)檢測(cè)和診斷的目標(biāo)。同時(shí)， 由于鈕扣電池電量有限，難以長(zhǎng)時(shí)間維持微型胃腸道機(jī)器人的運(yùn)作，能量問(wèn)題已經(jīng)成為微診療裝置發(fā)展中的瓶頸問(wèn)題。無(wú)線供能是現(xiàn)階段能量供給的研究熱點(diǎn)，采用無(wú)線能量傳輸?shù)姆绞浇o微型胃腸道疾病診療機(jī)器人的供電提供了解決方案，可以使微型胃腸道機(jī)器人對(duì)人體消化道進(jìn)行全面的檢查。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN102710031，
公開(kāi)日2012_10_03，
記載了一種二自由度無(wú)線能量傳輸裝置，包括能量外部發(fā)送部分和能量?jī)?nèi)部接收部分，能量發(fā)送部分包括雙諧振線圈，能量接收部分主要為分布繞制在圓筒形支撐件上的線圈，該線圈均勻分布在圓筒形支撐件外表面上，并按照?qǐng)A周分散布置，且分為兩個(gè)部分，每部分各占圓周方向的二分之一，第一接收線圈和第二接收線圈具有二自由度的無(wú)指向性。但該技術(shù)只能滿足在作兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)情況下保持能量接收效率，而微型胃腸道機(jī)器人在腸道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)具有三個(gè)自由度，本發(fā)明能夠在作三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的情況下保持能量接收效率，也即是滿足了空間內(nèi)任意姿態(tài)情況下的無(wú)限能量傳輸效率
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種具有方向適應(yīng)性的無(wú)線供能接收線圈，使得線圈接受任意方向磁場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)線圈的空間姿態(tài)穩(wěn)定。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括:第一線圈組、第二線圈組、偏置磁芯部和轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)，其中:第一線圈組和第二線圈組正交繞制于偏置磁芯部，兩組線圈分別與外圍電路相連，偏置磁芯部設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)使得第一線圈組和第二線圈組的偏轉(zhuǎn)角度變化，從而使得兩組線圈接受任意方向磁場(chǎng)。所述的偏置磁芯部包括:線圈骨架和磁芯件，其中:磁芯件固定于線圈骨架的內(nèi)部一側(cè)，第一線圈組于線圈骨架的上下兩側(cè)繞制，第二線圈組于線圈骨架的左右兩側(cè)繞制。偏置磁芯部提供重力作用，當(dāng)無(wú)線供能接收線圈繞金屬轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)時(shí)，由于重力作用，兩組線圈可以保持固定的姿態(tài)，使得能夠充分接收豎直方向的磁場(chǎng)。在水平靜態(tài)，第一線圈組的法線方向水平，第二線圈組的法線方向豎直。所述的轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)包括:金屬轉(zhuǎn)軸、兩個(gè)金屬套筒、一對(duì)軸承、兩個(gè)第一絕緣件和兩個(gè)第二絕緣件，其中:偏置磁芯部設(shè)置于金屬轉(zhuǎn)軸上，該金屬轉(zhuǎn)軸的兩端對(duì)稱(chēng)，分別設(shè)置一個(gè)第一絕緣件，第一絕緣件的外部設(shè)置金屬套筒、軸承以及隔離金屬套筒和軸承的第二絕緣件。所述的第一線圈組的輸出導(dǎo)線分別與金屬轉(zhuǎn)軸的兩端相連，第二線圈組的輸出導(dǎo)線分別與兩個(gè)金屬套筒相連，金屬轉(zhuǎn)軸和金屬套筒上均設(shè)有將兩組線圈接入外圍電路的電刷。所述的金屬轉(zhuǎn)軸與水平方向的角度為0°` 90°，使得第一線圈組和第二線圈組的偏轉(zhuǎn)角度變化。所述的金屬轉(zhuǎn)軸設(shè)置于偏置磁芯部的中部位置。所述的第一絕緣件為套接于金屬轉(zhuǎn)軸兩端的塑料套筒。所述的第二絕緣件為塑料墊片。
技術(shù)效果本發(fā)明通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)使得線圈能夠保持接收姿態(tài)，提高了空間姿態(tài)穩(wěn)定度，能量接收效率最大值最小值之比為1.414，并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、成本低、性能可
O


圖1為本發(fā)明第一線圈組和第二線圈組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的三面視圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1如圖1、圖2所示，本實(shí)施例包括:第一線圈組1、第二線圈組2、偏置磁芯部和轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)，其中:第一線圈組I和第二線圈組2正交繞制于偏置磁芯部，兩組線圈分別與外圍電路相連，偏置磁芯部設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)使得第一線圈組I和第二線圈組2的偏轉(zhuǎn)角度變化，從而使得兩組線圈接受任意方向磁場(chǎng)。如圖1、圖3所示，所述的偏置磁芯部包括:線圈骨架3和磁芯件4，其中:磁芯件4固定于線圈骨架3的內(nèi)部一側(cè)，第一線圈組I于線圈骨架3的上下兩側(cè)繞制，第二線圈組2于線圈骨架3的左右兩側(cè)繞制。偏置磁芯部提供重力作用，當(dāng)無(wú)線供能接收線圈繞金屬轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)時(shí)，由于重力作用，兩組線圈可以保持固定的姿態(tài)，使得能夠充分接收豎直方向的磁場(chǎng)。本實(shí)施例中，磁芯件4固定在線圈骨架3內(nèi)部，與線圈骨架3的下側(cè)緊貼，上側(cè)留出空隙，在水平靜態(tài)，第一線圈組I貼著線圈骨架3上下兩側(cè)凹槽繞制，第一線圈組I法線方向水平，第二線圈組2貼著線 圈骨架3左右兩側(cè)凹槽繞制，第二線圈組2法線方向豎直，第二線圈組2繞在第一線圈組I外側(cè)。如圖2所示，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)包括:金屬轉(zhuǎn)軸5、兩個(gè)金屬套筒6、一對(duì)軸承7、兩個(gè)第一絕緣件8和兩個(gè)第二絕緣件9，其中:偏置磁芯部設(shè)置于金屬轉(zhuǎn)軸5上，該金屬轉(zhuǎn)軸5的兩端對(duì)稱(chēng)，分別設(shè)置一個(gè)第一絕緣件8，第一絕緣件8的外部設(shè)置金屬套筒6、軸承7以及隔離金屬套筒6和軸承7的第二絕緣件9。軸承7對(duì)整個(gè)裝置起到固定作用。所述的第一線圈組I的輸出導(dǎo)線分別與金屬轉(zhuǎn)軸5的兩端相連，第二線圈組2的輸出導(dǎo)線分別與兩個(gè)金屬套筒6相連，金屬轉(zhuǎn)軸5和金屬套筒6上均設(shè)有將兩組線圈接入外圍電路的電刷(未示出)。所述的金屬轉(zhuǎn)軸5與水平方向的角度為0° 90°，使得第一線圈組I和第二線圈組2的偏轉(zhuǎn)角度變化。所述的金屬轉(zhuǎn)軸5設(shè)置于偏置磁芯部的中部位置。本實(shí)施例中，所述的第一絕緣件8為套接于金屬轉(zhuǎn)軸5兩端的塑料套筒；所述的第二絕緣件9為塑料墊片。金屬轉(zhuǎn)軸5豎直方向的偏轉(zhuǎn)，即金屬轉(zhuǎn)軸5與水平面之間有一定的偏轉(zhuǎn)角度存在時(shí)，第一線圈組I與第二線圈組2可以同時(shí)對(duì)豎直方向的磁場(chǎng)保持一定比例的接收，隨著偏轉(zhuǎn)角度的任意變化，第一線圈組I與第二線圈組2的能量接收效率之和為兩組線圈中任意一組線圈充分接收情況下的能量接收效率的I 1.414倍，而對(duì)于普通三維正交線圈，該比例通常為2 3倍。當(dāng)偏轉(zhuǎn)角度達(dá)到90°極值時(shí)，第一線圈組I的接收效率可以達(dá)到最大值。
權(quán)利要求
1.一種具有方向適應(yīng)性的無(wú)線供能接收線圈，其特征在于，包括:第一線圈組、第二線圈組、偏置磁芯部和轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)，其中:第一線圈組和第二線圈組正交繞制于偏置磁芯部，兩組線圈分別與外圍電路相連，偏置磁芯部設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)使得第一線圈組和第二線圈組的偏轉(zhuǎn)角度變化，從而使得兩組線圈接受任意方向磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接收線圈，其特征是，所述的偏置磁芯部包括:線圈骨架和磁芯件，其中:磁芯件固定于線圈骨架的內(nèi)部一側(cè)，第一線圈組于線圈骨架的上下兩側(cè)繞制，第二線圈組于線圈骨架的左右兩側(cè)繞制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的接收線圈，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)包括:金屬轉(zhuǎn)軸、兩個(gè)金屬套筒、一對(duì)軸承、兩個(gè)第一絕緣件和兩個(gè)第二絕緣件，其中:偏置磁芯部設(shè)置于金屬轉(zhuǎn)軸上，該金屬轉(zhuǎn)軸的兩端對(duì)稱(chēng)，分別設(shè)置一個(gè)第一絕緣件，第一絕緣件的外部設(shè)置金屬套筒、軸承以及隔離金屬套筒和軸承的第二絕緣件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收線圈，其特征是，所述的第一線圈組的輸出導(dǎo)線分別與金屬轉(zhuǎn)軸的兩端相連，第二線圈組的輸出導(dǎo)線分別與兩個(gè)金屬套筒相連，金屬轉(zhuǎn)軸和金屬套筒上均設(shè)有將兩組線圈接入外圍電路的電刷。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的接收線圈，其特征是，所述的金屬轉(zhuǎn)軸與水平方向的角度為0° 90°，使得第一線圈組和第二線圈組的偏轉(zhuǎn)角度變化。
全文摘要
一種電磁波供電或配電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的，用于胃腸道機(jī)器人的具有方向適應(yīng)性的無(wú)線供能接收線圈，包括第一線圈組、第二線圈組、偏置磁芯部和轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)，其中第一線圈組和第二線圈組正交繞制于偏置磁芯部，兩組線圈分別與外圍電路相連，偏置磁芯部設(shè)置于轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)上，轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)使得第一線圈組和第二線圈組的偏轉(zhuǎn)角度變化，從而使得兩組線圈接受任意方向磁場(chǎng)。本發(fā)明通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自定向機(jī)構(gòu)使得線圈能夠保持接收姿態(tài)，提高了空間姿態(tài)穩(wěn)定度，并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制作、成本低、性能可靠、有較高的能量接收效率。
文檔編號(hào)H02J17/00GK103236345SQ20131016508
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月7日
發(fā)明者羅偉杰, 顏國(guó)正, 王志武, 劉華, 姜萍萍, 賀術(shù), 陳雯雯, 柯全, 吉星春 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)