單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器的製作方法

2023-10-04 19:54:24

本實用新型屬於發電設備領域，尤其是一種單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器。

背景技術：

人們已知旋轉變換器(不同於已有的旋轉變壓器概念)應用於電機可以替代電刷和滑環，可以大大提高可靠性，並免於維護。隨著研究的日益深入，尤其是電磁仿真技術的應用，目前的旋轉變換器還有很多問題沒有妥善的決究。比如，當工作磁通通過旋轉變換器定轉子之間的氣隙時，由於磁通的散射而引起邊緣效應，若旋轉變換器鐵心採用電機一樣的衝片式鐵心或卷鐵心，雜散的磁通會沿疊積方向垂直進入鋼片而在鋼片所在平面內引起較大的渦流損耗，降低傳輸效率，當傳輸大功率或採用高頻時，嚴重會造成氣隙兩側鐵心局部過熱而燒毀。又如，如果採用衝片式鐵心或卷鐵心，在旋轉變換器的閉合磁路內，除定轉子之間必不可少的氣隙以外，工作磁通還要在某些方向上通過鋼片間的氣隙，這勢必增加了旋轉變換器的空載電流和空載損耗，降低了傳輸效率。又有，當旋轉變換器負載工作時，定轉子線圈工作電流引起的漏磁通如果得不到很好的吸收，而垂直進入鋼片，也會引起較大的雜散損耗，降低傳輸效率，在傳輸大功率時問題尤其突出。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術不足，提供一種從空載和負載各個方面減少旋轉變換器損耗的單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器。

本實用新型採用的技術方案是：

一種單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器，包括定子鐵心、轉子鐵心、電機轉軸，定子鐵心和轉子鐵心的截面上均圓周分成若干個扇區，每個扇區由長度相等的電工鋼帶做成呈放射狀的主級片，每個扇區內由多個尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個電工帶鋼的在鐵心上的內徑側採用銅套支撐，每個電工帶鋼的在鐵心上的外徑側採用可收縮的緊固帶綁紮，轉子鐵心同軸固裝在電機轉軸上，定子鐵心、轉子鐵心採用同軸的、相對的兩個截面「C」型鐵心，定子鐵心、轉子鐵心之間設置有間距作為氣隙。

而且，所述定子鐵心、轉子鐵心之間的間距為0.3～0.5mm。

而且，所述定子鐵心、轉子鐵心之間的氣隙方向與電機轉軸呈徑向或軸向設置。

而且，在所述定子鐵心和轉子鐵心分別制有出線槽，在定子鐵心和轉子鐵心上的出線槽分別繞制有互感線圈，其中一個互感線圈的出線端通過引線連接50Hz或中高頻AC電源，該互感線圈作為初級線圈；另一個互感線圈的出線端通過引線連接電機轉子線圈，該互感線圈作為次級線圈。

而且，所述定子鐵心、轉子鐵心之間的氣隙方向與電機轉軸呈軸向設置，轉子鐵心上繞制的互感線圈截面由內向外呈現的形狀為倒梯形。

而且，所述定子鐵心通過螺杆固定在電機端蓋內側壁上或電機其他固定部件上，定子鐵心、靠近定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的緊固環與電機轉軸固定，遠離定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的檔環與電機轉軸固定。

而且，所述緊固環上設置有多個制有螺孔的固定腳，在緊固環上還制有止退擋片。

而且，所述多個單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器沿軸向並列布置，每相鄰的兩個單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器的初級線圈激磁方向相反，各個初級線圈並聯或串聯連接，或分組串聯後再並聯連接，相應的各個次級線圈也相互並聯或串聯連接，或分組串聯後整流後再並聯連接，實現大電流整流。

本實用新型優點和積極效果為：

本實用新型提供的單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器針對鐵心的構造進行了改進，本實用新型優化了鐵心型式，採用片長不一的薄電工鋼片輻射狀疊積，一方面這種鐵心型式使定轉子氣隙處的邊緣磁通得到了很好的吸收，不會因為邊緣效應而引起鋼片的局部過熱，提高傳輸效率。另一方面，這種鐵心型式能夠滿足工作磁通在疊片平面內流通，在旋轉變換器的閉合磁路內，除定轉子之間必不可少的氣隙以外，工作磁通不再通過其他額外的氣隙，這便降低了旋轉變換器的空載電流和空載損耗，進一步提高了傳輸效率。再有，當旋轉變換器負載工作時，這種鐵心型式能夠將定轉子線圈工作電流引起的漏磁通很好的吸收進入鐵心，而不引起較大的雜散損耗，也提高了傳輸效率。

本實用新型採用單相供電方式，最小模塊採用一個初級線圈和一個次級線圈。定轉子鐵心採用同軸的、相對的兩個截面「C」型鐵心，分別將初級、次級線圈包裹起來。這種結構類似於變壓器的殼式結構，線圈被鐵心包裹，工作磁場對鐵心以外的構件影響可以忽略，尤其適用於高頻電源激勵。定轉子鐵心和線圈各自固化成一體，定轉子的兩個鐵軛相互對應。

本實用新型中，氣隙能夠做到0.3～0.5mm左右。裝置整體(包括緊固件)保持軸對稱結構，能夠保證旋轉的穩定性，防止旋轉振動，而且結構緊湊。對於電機替代電刷和滑環的改造，無須額外增加尺寸，可以靈活布置。

附圖說明

圖1為本實用新型的鐵心結構示意圖(截面結構)；

圖2為本實用新型中實施例1的結構示意圖；

圖3為本實用新型中實施例2的結構示意圖；

圖4為本實用新型的緊固環結構示意圖；

圖5為本實用新型的單相鐵心式旋轉變換器沿軸向並列布置示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖結合具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護範圍。

實施例1

一種單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器，包括定子鐵心4、轉子鐵心5、電機轉軸13、引線8、電源9、轉子線圈10，見圖1，定子鐵心和轉子鐵心的截面上均圓周分成若干個扇區，每個扇區由長度相等的電工鋼帶1做成呈放射狀的主級片，每個扇區內由多個尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個電工帶鋼的在鐵心上的內徑側採用銅套2支撐，每個電工帶鋼的在鐵心上的外徑側採用可收縮的緊固帶(本實施例中採用稀瑋帶)3綁紮，經真空環氧澆注固化成一個整體，這樣便於優化鐵心的工作磁密，將鐵心外軛(柱)的厚度較小，鐵心截面由內向外逐漸減小，呈梯形，相應的線圈截面由內向外優化為倒梯形。為了降低邊緣效應，適當降低了下文中提到的氣隙磁密，增大了氣隙處的截面。

見圖2，定子鐵心、轉子鐵心採用同軸的、相對的兩個截面「C」型鐵心，由此，工作磁場對鐵心以外的構件影響可以忽略，尤其適用於高頻電源激勵。定子鐵心、轉子鐵心之間設置有0.3～0.5mm的間距作為氣隙，在定子鐵心和轉子鐵心分別制有出線槽，出線槽是在線槽外側開溝槽，放入線圈後用環氧樹脂固化填充，可以防止線圈在旋轉時鬆脫，在定子鐵心上的出線槽繞制有初級線圈6，在轉子鐵心上繞制有次級線圈7，截面「C」型鐵心可分別將初級、次級線圈包裹起來，初級線圈通過引線連接50Hz或中高頻AC電源，次級線圈通過引線連接電機轉子線圈，此處需要說明的是，在實際使用中，初級線圈和次級線圈均作為互感線圈，可根據實際情況分別在定子鐵心和轉子鐵心上進行一一對應繞制，其中與電源連接的為初級線圈，初級線圈可繞制在定子鐵心上也可以繞制在轉子鐵心上，次級線圈與初級線圈對應繞制在另一個鐵心上，由此採用以已知的串並聯諧振電容方式，使初級電路工作於諧振狀態。次級線圈接於整流模塊，經整流後給轉子線圈供電。

轉子鐵心同軸固裝在電機轉軸上，定子鐵心通過螺杆11固定在電機端蓋內側壁12上或電機其他固定部件上，定子鐵心、轉子鐵心之間的氣隙方向與電機轉軸徑向設置，即氣隙與電機轉軸垂直，靠近定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的緊固環15與電機轉軸固定，遠離定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的檔環14與電機轉軸固定。

見圖4，緊固環上設置有多個制有螺孔的固定腳16，在緊固環上還制有止退擋片17。

上述單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器沿軸向並列布置，以模塊化設計來實現大功率無線功率傳輸的實現方式。相鄰模塊的初級線圈激磁方向相反，各個初級線圈並聯或串聯連接，或分組串聯後再並聯連接，相應的各個次級線圈也相互並聯或串聯連接，或分組串聯後整流後再並聯連接，實現大電流整流。

實施例2

一種單相鐵心式旋轉變換器，包括定子鐵心4、轉子鐵心5、電機轉軸13、引線8、電源9、轉子線圈(未示出)，見圖1，定子鐵心和轉子鐵心的截面上均圓周分成若干個扇區，每個扇區由長度相等的電工鋼帶1做成呈放射狀的主級片，每個扇區內由多個尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個電工帶鋼的在鐵心上的內徑側採用銅套2支撐，每個電工帶鋼的在鐵心上的外徑側採用可收縮的稀緯帶3綁紮，經真空環氧澆注固化成一個整體。

見圖2，定子鐵心、轉子鐵心採用同軸的、相對的兩個截面「C」型鐵心，定子鐵心、轉子鐵心之間設置有0.3～0.5mm的間距作為氣隙，在定子鐵心和轉子鐵心分別制有出線槽，在定子鐵心上的出線槽繞制有初級線圈6，在轉子鐵心上繞制有次級線圈7，截面「C」型鐵心可分別將初級、次級線圈包裹起來，初級線圈通過引線連接50Hz或中高頻AC電源，次級線圈通過引線連接電機轉子線圈，次級線圈截面由內向外呈現的形狀為倒梯形，為了降低邊緣效應，適當降低了氣隙磁密，增大了氣隙處的截面。

轉子鐵心同軸固裝在電機轉軸上，定子鐵心通過螺杆11固定在電機端蓋內側壁12上或電機其他固定部件上，定子鐵心、轉子鐵心之間的氣隙方向與電機轉軸軸向設置，即氣隙與電機軸平行，靠近定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的緊固環15與電機轉軸固定，遠離定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的檔環14與電機轉軸固定。

與實施例1相同，緊固環上設置有多個制有螺孔的固定腳16，在緊固環上還制有止退擋片17。

對於實施例1和2，上述單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器沿軸向並列布置，以模塊化設計來實現大功率無線功率傳輸的實現方式。見圖5，以氣隙方向與電機轉軸軸向設置的單相鐵心式無線傳能用旋轉變換器為例，相鄰模塊的初級線圈激磁方向相反，各個初級線圈並聯或串聯連接，或分組串聯後再並聯連接，相應的各個次級線圈也相互並聯或串聯連接，或分組串聯後整流後再並聯連接，實現大電流整流。

儘管為說明目的公開了本實用新型的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本實用新型及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本實用新型的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。