[實用新型]電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置

無效

• 申請號: 201120150877.0
• 申請日: 2011-05-13
• 公開（公告）號: CN202121522U
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李澤松
• 申請（專利權）人: 舟山市質量技術監督檢測院
• 主分類號: H02N1/08
• 分類號: H02N1/08
• 代理公司: 舟山固浚專利事務所 33106
• 代理人: 周震海

技術領域

????本實用新型涉及一種電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置。

技術背景

在船舶產品型式檢驗中，會涉及到沖水、淋水、水壓等試驗項目，因此，試驗環境經常處于潮濕多水狀態，在這種環境下工作的機電設備的輸電接口必須進行嚴密的防水密封才能使用，否則會發生漏電、短路等現象，引起設備損壞甚至傷及操作人員。采用非接觸式電能傳輸方法，可以避免輸電接口電路與潮濕環境直接接觸，提高設備的安全性、可靠性。但是，目前通常采用的電磁感應式非接觸式電能傳輸方法是采用將電能轉換為磁場能進行傳輸。這種方法需要繞制耦合線圈，線圈在高頻交流電情況下產生的交流電阻遠遠大于直流電阻，因此線圈發熱嚴重，限制了其載流能力，且損失嚴重。另一方面，交變磁場會對外界環境產生嚴重的電磁干擾。因此，選擇合適的方法，改善非接觸式電能傳輸裝置的傳輸性能是促進其發展的重要課題。

發明內容

???針對上述現有技術的不足，本實用新型的目的提出一種適用于潮濕及水下環境應用的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，為船舶產品檢測試驗中機電設備提供供電接口，使設備不僅能夠適應潮濕的環境，還能夠自由旋轉，以適應設備工作過程中運動的需要，并避免對外界環境的電磁干擾，降低自身能量消耗。

為達到上述發明目的，本實用新型提出的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置采用金屬極板耦合的方式，本裝置包括同軸安裝的電能發射組件和電能拾取組件兩部分。

電能發射組件包括：底座轉盤1、底座端蓋2、電源轉換電路板3、輸入控制電路板4、第一發射電容極板5、第二發射電容極板6、第一發射電容極板涂層7、第二發射電容極板涂層8，發射電容極板涂層采用鋯鈦酸鉛材料；底座轉盤1與底座端蓋2形成發射電路腔，電源轉換電路板3與輸入控制電路板4置于發射電路腔內，并將接收的外部輸入電壓轉換為高頻電壓；第一發射電容極板5和第二發射電容極板6分別貼于底座轉盤1的側面與端面；第一發射電容極板涂層7和第二發射電容極板涂層8分別覆蓋于兩發射電容極板表面；電源轉換電路板3的輸出端與第一發射電容極板5、第二發射電容極板6連接形成連通電路，將轉換的高頻電壓輸送至兩發射電容極板上。

電能拾取組件包括：端罩轉盤9、端罩端蓋10、整流電路板11、第一拾取電容極板12、第二拾取電容極板13、第一拾取電容極板涂層14、第二拾取電容極板涂層15，拾取電容極板涂層也采用鋯鈦酸鉛材料；端罩轉盤9與端罩端蓋10形成拾取電路腔，整流電路板11置于拾取電路腔內，并與外部負載連接，輸出穩定電壓；第一拾取電容極板12與第二拾取電容極板13分別貼于端罩轉盤9前端空腔內側表面與底面，第一拾取電容極板涂層14和第二拾取電容極板涂層15分別覆蓋于兩發射電容極板表面；整流電路板11輸入端與第一拾取電容極板12、第二拾取電容極板13連接形成連通電路，將耦合獲得高頻電壓轉換為穩定直流電壓。

工作原理：電能發射組件中的第一發射電容極板5、第二發射電容極板6與相應的拾取組件的第一、第二電容拾取極板12、13形成兩個耦合電容，且二者表面積相等，電容的兩側分別連接于電能發射組件與電能拾取組件的電路板上，形成交流傳輸通路；外部電源將電壓輸入至電能發射裝置中的電源轉換電路板3，并通過輸入控制電路板4輸出的控制信號，將輸入電壓轉換為高頻交變電壓，連接于第一發射電容極板5、和第二發射電容極板6上，使兩電極板上攜帶正負相反的電荷，同時通過電容耦合在拾取電容極板12和拾取電容極板13上也攜帶等量的相反性質電荷，電容極板之間的鋯鈦酸鉛材料涂層具有很高的介電常數，可以增加電場強度，提高電能傳輸的能力。第一拾取電極板12和第二拾取電極板13通過耦合電場將電流輸送至整流電路板11，將交流電通過整流濾波轉換為穩定的直流電輸送給外部負載。

電能發射組件中底座轉盤1與電能拾取組件中端罩轉盤9橫截面為圓形，兩側可以繞同軸轉動，以提高輸電過程中運動能力；為了保證傳輸的穩定性，使裝置側面和端面形成的兩個耦合電容大小相等，二個發射電容極板與二個拾取電容極板的表面積相等。

本實用新型的效果在于：

1、采用電容耦合方式實現非接觸式電能傳輸，避免了電磁感應傳輸方式帶來的線圈發熱、電磁干擾等問題，且采用簡單的連接結構，減小磨損，提高使用壽命，且使接口便于維修。

2、電能發射組件與拾取組件采用圓柱形結構，使用電設備在工作過程中可以自由旋轉，而不會產生繞線。

3、采用鋯鈦酸鉛材料做電容極板涂層，增強電場強度，提高極板之間的耦合程度以及系統的傳輸能力。

附圖說明