[發明專利]一種用于旋轉設備無線電能傳輸的三相交叉繞線式耦合裝置

在審

• 申請號: 201810601336.1
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108649709A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 朱春波;馬冰卿;宋凱;魏國;逯仁貴;董帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12;H02J50/40
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提供了一種用于旋轉設備無線電能傳輸的三相交叉繞線式耦合裝置，包括供電磁芯和供電線圈，供電磁芯均為方條形磁芯，供電磁芯包括多個原邊磁芯和多個副邊磁芯，多個原邊磁芯和多個副邊磁芯均是按照圓周陣列圍成的骨架型磁芯結構，供電線圈包括原邊線圈和副邊線圈，原邊線圈和副邊線圈同軸嵌套的三相交叉繞制線圈，三相交叉繞制線圈由三種間隔交替排列的交叉繞制線圈構成，多個原邊磁芯圍成的骨架型磁芯結構與固定端連接，多個副邊磁芯圍成的骨架型磁芯結構與旋轉端連接，形成固定供電設備為旋轉設備供電模式；相反設置則形成旋轉供電設備為固定設備供電模式。本發明安全可靠，可以在360°旋轉范圍內實現電能穩定的無線傳輸。

技術領域

本發明屬于無線電能傳輸技術領域，尤其是涉及一種用于旋轉設備無線電能傳輸的三相交叉繞線式耦合裝置。

背景技術

無線電能傳輸技術由于擺脫了傳統有線電力傳輸對導線等電導體的依賴，避免了傳統的導線直接接觸供電方式帶來各種問題，如摩擦、老化、接觸電阻、火花等問題，滿足了特殊用電場合的實際需要，是電能傳輸的一種全新形式，具有非接觸、安全可靠的特點，適用于一些特殊背景應用的場合。

旋轉設備無法直接使用電纜方式進行電能傳輸，因為其旋轉工作時電纜會發生纏繞，進而破壞供電電纜，導致供電中斷。目前旋轉設備主要依靠導電滑環進行電能傳輸，而滑環采用電刷接觸方式供電，因此長時間工作，接觸表面磨損嚴重，接觸電阻變大，產生局部過熱現象，從而導致接觸不良或接觸脫離，極大降低了旋轉設備供電的可靠性，減少滑環的使用壽命，嚴重可能導致重大事故發生，而且更換滑環，需消耗較大的成本。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種用于旋轉設備無線電能傳輸的三相交叉繞線式耦合裝置，安全可靠，可以在360°旋轉范圍內實現電能穩定的無線傳輸。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種用于旋轉設備無線電能傳輸的三相交叉繞線式耦合裝置，包括供電磁芯和供電線圈，所述的供電磁芯均為方條形磁芯，所述的供電磁芯包括多個原邊磁芯和多個副邊磁芯，多個所述的原邊磁芯和多個所述的副邊磁芯均是按照圓周陣列圍成的骨架型磁芯結構，骨架型磁芯結構的每處的原邊磁芯和副邊磁芯位置均相對，所述的供電線圈包括原邊線圈和副邊線圈，所述的原邊線圈和副邊線圈為同軸嵌套的三相交叉繞制線圈，所述的三相交叉繞制線圈由三種間隔交替排列的交叉繞制線圈構成，每種所述的交叉繞制線圈均為一根導線采用交叉繞線方式繞制在相應磁芯上，所述原邊線圈有三個電流輸入端，所述副邊線圈有三個電流輸出端，且供電線圈中的電流相位差為120°，所述的原邊線圈和副邊線圈之間存在氣隙距離；

多個所述原邊磁芯圍成的骨架型磁芯結構與固定端連接，多個所述副邊磁芯圍成的骨架型磁芯結構與旋轉端連接，形成固定供電設備為旋轉設備供電模式；

多個所述原邊磁芯圍成的骨架型磁芯結構與旋轉端連接，多個所述副邊磁芯圍成的骨架型磁芯結構與固定端連接，形成旋轉供電設備為固定設備供電模式。

進一步的，多個所述原邊磁芯和多個所述副邊磁芯及相應線圈均通過一磁芯骨架支撐。

進一步的，所述磁芯骨架為中空圓柱狀，且在中空圓柱的外表面設有供電磁芯嵌入槽和供電線圈繞制槽。

進一步的，所述原邊線圈和副邊線圈之間的氣隙距離為0.1mm-1m。

進一步的，所述原邊磁芯的圓周陣列的數目為N₁，所述副邊磁芯的圓周陣列的數目為N₂，且N₁≥6，N₂≥6，N₁和N₂均為3的整倍數。

相對于現有技術，本發明所述的一種用于旋轉設備無線電能傳輸的三相交叉繞線式耦合裝置具有以下優勢：