[发明专利]薄层环形非接触式电能传输装置

说明书

技术领域

本发明属于机电一体化技术领域，涉及一种薄层环形非接触式电能传输装置，可用于对旋转部件、机器关节、速度转台和矿下设备的电能非接触式传输。

背景技术

目前，为雷达、速度转台、探矿钻井、机械关节等旋转部件进行非接触式电能传输的技术已取得一定的进展，该技术主要是利用松耦合变压器原理，使电能从旋转部件的一端，跨过一定的空气间隙，传递到相对转动的另一端，从而解决了传统电接触式导电滑环所存在的稳定性差、加工困难、寿命短、成本高昂等诸多弊端。其中，磁芯为构成松耦合变压器的关键器件，属于非标准元件，因此只能根据特定的结构及尺寸要求与磁芯生产厂家联系定制，而模具的通用性差，每次调整磁芯的规格，都必须重新开模制作，仅就模具加工的成本就非常之高；铁氧体磁芯的烧结必须经过严格的工艺流程，否则一旦磁芯的某项指标如磁导率、居里温度、饱和磁通密度或矩顽力不达标，都将导致整批产品的作废，返工的时间成本和经济成本更高。

此外，受到工艺和强度的限制，所制造的磁芯或磁环往往比较厚重，无法满足轻薄的设计要求，造成无谓的浪费，应用受到极大限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种可利用标准元件拼接、通用性强、结构轻薄且成本低廉的薄层环形非接触式电能传输装置。

本发明的技术方案是：薄层环形非接触式电能传输装置，其特征是：包括DC/AC模块、电场耦合环、AC/DC模块，利用DC/AC模块产生高频交流电，高频交流电送入电场耦合环；电场耦合环一端将高频交流电转化为高频交变磁场向外辐射；电场耦合环另一端在将高频交变磁场转化为感应交流电；利用AC/DC模块将感应交流电转换为直流电，提供给转动部件上的电子设备。

所述的电场耦合环由外环磁环、外环感应线圈、内环磁环、内环感应线圈组成，外环感应线圈贴附于外环磁环内侧；内环感应线圈贴附于内环磁环外侧；外环磁环连同外环感应线圈固定，内环磁环连同内环感应线圈与外环轴线重合，且相对外环轴转动。

所述的外环磁环与内环磁环中间为空气间隙，外环感应线圈中的电能跨过空气间隙传递至内环感应线圈。

所述的外环磁环由长度为90－110mm、宽度为9－11mm、厚度为1－5mm的铁氧体磁条拼接、粘合，形成圆柱面导磁结构，圆柱面导磁结构相对磁导率在2000以上、居里温度为125℃。

所述的内环磁环由长度为90－110mm、宽度为9－11mm、厚度为1－5mm的铁氧体磁条拼接、粘合，形成圆柱面导磁结构，圆柱面导磁结构相对磁导率在2000以上、居里温度为125℃。

本发明与现有的非接触式电能传输装置相比，具有以下优点：

1、采用磁条拼接、绕制并粘结成圆柱型磁环作为关键导磁元件，不仅适用于小批量试验使用，也可方便的批量加工生产；相对于开模定制，不但方便快捷，而且能够节省大量制造成本。

2、利用常规的磁条可以拼接出各种长度和直径的磁环；该方法能够制造出非常薄的磁环，以有效减小装置的体积，更适用于结构特殊及空间窄小的场合。

3、常规磁条属于标准导磁元件并已得到广泛而大量的使用，其性能指标优越稳定，因此拼接、绕制成的磁环的性能指标也有保障。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

附图1是本发明实施例原理示意框图；

附图2是本发明实施例非接触电能传输装置示意图。

图中，101、DC/AC模块 ；102、电场耦合环；103、AC/DC模块；201、外环磁环；202、外环感应线圈；203、空气间隙；204、内环磁环；205、内环感应线圈；206、磁力线回路。

具体实施方式

实施例1

参照附图1，包括DC/AC模块101、电场耦合环102、AC/DC模块103，利用DC/AC模块101产生高频交流电，高频交流电送入电场耦合环102；电场耦合环102将高频交流电转化为高频交变磁场向近场辐射；在将高频交变磁场转化为感应交流电；利用AC/DC模块103将感应交流电转换为直流电，并提供给转动部件上的电子设备使用。

其中：电场耦合环102，结构如图2，由外环磁环201、外环感应线圈202、内环磁环204、内环感应线圈205组成。外环感应线圈202贴附于外环磁环201内侧；内环感应线圈205贴附于内环磁环204外侧；外环磁环201连同外环感应线圈202固定，内环磁环204连同内环感应线圈205与外环轴线重合，且相对外环轴转动。