[發明專利]一種大功率動態耦合無線輸電的電滑環

在審

• 申請號: 201810940659.3
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108964286A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 薛明;楊慶新;王嘉浩
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02J50/10
• 分類號: H02J50/10
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 楊娥

本發明公開了一種大功率動態耦合無線輸電的電滑環，包括電滑環本體，所述電滑環本體由定子部分和轉子部分組成，定子部分包括屏蔽外環、螺旋型發射線圈、上外磁體、下外磁體和發射端補償電容；轉子部分包括屏蔽內環、螺旋型接收線圈、上內磁體、下內磁體和接收端補償電容；定子部分與轉子部分依靠螺旋型發射線圈與螺旋型接收線圈的動態磁場耦合實現能量傳輸。電滑環通過采用磁場為能量傳輸介質，可擺脫傳統電滑環機械結構轉動不順、存在信號干擾、滑環易短路等問題，因此動態耦合無線輸電的電滑環從成本和可靠性等方面更能滿足用戶生產需要。

技術領域

本發明屬于電滑環技術領域，尤其是涉及一種大功率動態耦合無線輸電的電滑環。

背景技術

導電滑環在雷達通訊設備、風車、機器人、自動加工設備和速率轉臺等領域應用廣泛，其主要由電刷、導電環、絕緣材料、軸承、支架和其他輔助部件組成。電源和終端用電負載用連接導線分別連接至電刷和導電環，從而使負載持續獲取電能。然而，目前隨著越來越多的的設備對電滑環的供電要求逐漸提高，面向應用過程的問題凸顯。主要包括功率傳輸與信號傳輸干擾嚴重，導電滑環受滑環截面積、電刷與接觸面壓力、電刷接觸面積的限制最大允許工作電流難以提高，由于振動影響造成電滑環內塑料主軸破裂、軸承損壞等。因此，為適應工業需求，加快研發具有傳輸功率大、工作可靠穩定、應用便捷的電滑環至關重要。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種大功率動態耦合無線輸電的電滑環，采用動態耦合無線輸電的方式在定子與轉子間實現高效能量傳輸，進而擺脫電滑環轉動不順、信號干擾、滑環易短路等問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種大功率動態耦合無線輸電的電滑環，所述電滑環本體包括定子部分和轉子部分，轉子部分設置在定子部分內；

定子部分包括屏蔽外環、螺旋型發射線圈、上外磁體、下外磁體和發射端補償電容，螺旋型發射線圈固定在屏蔽外環內側，發射端補償電容固定在屏蔽外環外側，上外磁體固定在屏蔽外環內表面上側邊緣，下外磁體固定在屏蔽外環內表面下側邊緣，螺旋型發射線圈與發射端補償電容串聯連接；

轉子部分包括屏蔽內環、螺旋型接收線圈、上內磁體、下內磁體和接收端補償電容，螺旋型接收線圈固定在屏蔽內環外側，接收端補償電容固定在屏蔽內環內側，上內磁體固定在屏蔽內環外表面的上側邊緣，下內磁體固定在屏蔽內環外表面的下側邊緣，螺旋型接收線圈與接收端補償電容串聯連接；

上外磁體與上內磁體同性磁極相對，下外磁體與下內磁體同性磁極相對，兩組磁極產生斥力，使屏蔽外環與屏蔽內環的中心線重合；

定子部分與轉子部分依靠螺旋型發射線圈與螺旋型接收線圈的動態磁場耦合實現能量傳輸。

進一步的,所述發射端補償電容與屏蔽外環之間，屏蔽外環與螺旋形發射線圈之間，屏蔽外環與上外磁體之間，屏蔽外環與下外磁體之間，均通過粘合劑固定。

進一步的,所述屏蔽內環與接收端補償電容之間，屏蔽內環與螺旋形接收線圈之間，屏蔽內環與上內磁體之間，屏蔽內環與下內磁體之間，均通過粘合劑固定。

進一步的,所述螺旋型發射線圈采用200股外徑為1.9mm的李茲線繞制而成，每匝線圈間緊密接觸。

進一步的,所述螺旋型接收線圈采用200股外徑為1.9mm的李茲線繞制而成，每匝線圈間緊密接觸。

進一步的,屏蔽外環與屏蔽內環可將磁場束縛在定子與轉子之間，減小漏磁，提高能量傳輸效率。

相對于現有技術，本發明所述的一種大功率動態耦合無線輸電的電滑環具有以下優勢：

本發明通過定子中螺旋型發射線圈與轉子中螺旋型接收線圈的動態電磁耦合實現能量高效傳輸，擺脫了轉動不順、接觸器件材料損耗、最大允許通過電流受限和滑環易短路等問題，適用于大功率動態輸電場合，便于安裝，應用便捷。