[發明專利]基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器

無效

• 申請號: 200910100674.8
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101640119A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 陳鷹;林麟;李德駿;李澤松;楊燦軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01F30/06
• 分類號: H01F30/06;H01F27/30;H02J17/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種應用于水下環境中的能在較寬的工作間隙下傳輸電能的可分離變壓器。

背景技術

水下移動設備通常由電能驅動，然而通常環境中水是電的良導體。如果水下輸電像陸上輸電一樣采用裸露導體接觸方式，密封困難且極易漏電。為了使水下移動設備在充電后能夠脫開輸電裝置自由移動，目前應用較多的方式是通過濕插拔接頭在水下向移動設備提供電能，但是這種接頭價格高達十幾萬元，其推廣應用受到很大限制。非接觸的電能傳輸方式，通過原邊、副邊分開的可分離變壓器傳輸電能，避免了直接物理接觸和電氣連接，提高了可靠性，大大增強了對水下環境的適應性，在水下工程應用方面具備很大的潛力。然而水下環境復雜多變，經常有雜物、水下生物等掉落、附著在設備表面，限制了小工作間隙的可分離變壓器的應用，所以需要一種能在較寬工作間隙下傳輸電能的可分離變壓器。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，作為水下電能傳輸接口。

本發明的基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，包括上移動磁芯機構和下固定磁芯機構；

上移動磁芯機構包括：上盤，由圓盤和中心柱構成的第一鐵氧體磁芯，撞針和副邊線圈，撞針的一側有中心螺桿，另一側頂端有導向斜角，撞針的中心螺桿依次穿過開設在第一鐵氧體磁芯和上盤的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第一螺母，第一鐵氧體磁芯的中心柱平面與撞針緊貼，在上盤和第一螺母之間有第一彈簧墊片，副邊線圈套在第一鐵氧體磁芯的中心柱上，第一鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀；

下固定磁芯機構包括：下盤，由圓盤和中心柱構成的第二鐵氧體磁芯，帶底的圓筒和原邊線圈，圓筒的底部有中心螺桿，該中心螺桿依次穿過開設在第二鐵氧體磁芯和下盤的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第二螺母，第二鐵氧體磁芯的中心柱平面與圓筒的底面緊貼，在下盤和第二螺母之間有第二彈簧墊片，原邊線圈套在第二鐵氧體磁芯的中心柱上，在圓筒內置有緩沖墊，第二鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀。

工作原理：

可分離變壓器原邊線圈與電源裝置連接，副邊線圈與用電設備相連。當需要電能傳輸時，將上移動磁芯機構與下固定磁芯機構同軸對接，上移動磁芯機構的帶有導向斜角的撞針滑入下固定磁芯機構的帶底圓筒內，保證可分離變壓器的自動對正；圓筒內的緩沖墊可避免分離變壓器受到過于猛烈的沖擊；通過撞針長度和緩沖墊厚度可使兩磁芯的軸向間隙固定，防止可分離變壓器的電路參數變化；原邊線圈和副邊線圈間形成穩定的電磁耦合。當原邊線圈中通入高頻交流電時，副邊線圈可以有效地接收電能，供負載使用。充電完成后，上移動機構向上運動，撞針滑出圓筒，即可完成可分離變壓器的分離，用電設備可自行移動。

本發明的有益效果：

本發明采用電磁耦合結構實現水下電能的傳輸，避免輸電接口的物理接觸和電氣連接；通過帶有中心柱的蝶形磁芯保證了可分離變壓器原邊、副邊線圈存在較大間隙時仍能保持較好的電磁耦合；因為允許原、副邊線圈間存在較大間隙，所以不易被掉落到變壓器表面的雜物劃傷；本發明的可分離變壓器的上移動磁芯機構和下固定磁芯機構均不存在空腔，內外壓平衡，可以承受深海高壓作用；結構簡單，耐壓、密封性好，可靠性高，維修方便，有效解決水下輸電接口的安全性和造價昂貴的缺點。通過試驗驗證，本發明可以在10mm的較寬間隙下實現約92％的傳輸效率。

附圖說明

圖1是水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器的總體結構圖。

圖2是水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器鐵氧體磁芯示意圖，A)為軸向剖視圖，B)為俯視圖。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本發明。

參照圖1，本發明的基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，包括上移動磁芯機構和下固定磁芯機構；

上移動磁芯機構包括：起保護和支撐作用的上盤1，由圓盤和中心柱構成的第一鐵氧體磁芯2，撞針10和副邊線圈3，撞針10的一側有中心螺桿，另一側頂端有導向斜角，撞針10的中心螺桿依次穿過開設在第一鐵氧體磁芯2和上盤1的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第一螺母8，第一鐵氧體磁芯2的中心柱平面與撞針緊貼，通過擰緊第一螺母將上盤，第一鐵氧體磁芯和撞針固定成一體。在上盤1和第一螺母8之間有第一彈簧墊片9以防止松脫，副邊線圈3套在第一鐵氧體磁芯2的中心柱上，第一鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀(見圖2)；