[發明專利]一種旋轉式松耦合變壓器

有效

• 申請號: 202010844240.5
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111968842B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 張艷麗;馮超;王振;遲青光;李岱巖;李夢星;張殿海;任自艷;閆秀恪;夏斌;綦艷麗
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H01F38/18
• 分類號: H01F38/18;H01F27/28;H01F27/25;H01F27/34
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種旋轉式松耦合變壓器，變壓器二次側包括：固定在旋轉軸外表面二次側殼體，固定在二次側殼體外表面的兩個軸向排列的次級線圈，兩個次級線圈反向串聯；變壓器一次側包括：套裝到變壓器二次側外的一次側殼體，固定在一次側殼體內表面的兩個軸向排列的初級線圈；兩個初級線圈反向串聯；兩個次級線圈位于兩個初級線圈之間，兩個次級線圈之間設置第一次級鐵心；或者，兩個初級線圈位于兩個次級線圈之間，兩個初級線圈之間設置第一初級鐵心；變壓器一次側還包括設置在一次側殼體內軸向上、下兩端的兩個第二初級鐵心；第一次級鐵心、第一初級鐵心和第二初級鐵心均由若干納米晶軟磁合金帶材或非晶合金帶材疊置而成。

技術領域

本發明涉及電勵磁領域，尤其是一種旋轉式松耦合變壓器。

背景技術

向安裝在旋轉軸上的電氣設備(該電氣設備隨著旋轉軸旋轉)供電時，通常采用接觸式供電的方式，相應的電機中必然存在滑環、電刷這類結構，在電機轉子轉動的過程中完成供電，雖然達到了向旋轉電氣設備供電的目的，但也存在著諸多問題。首先，當勵磁電流比較大時，電刷和滑環或換向器之間由于相對滑動會產生較大的電火花，二者的溫度就會很高，嚴重時會導致毀壞刷架，且故障率較高；其次，電機在運行過程中電刷勢必會受到磨損，這就需要維護人員經常檢查電刷的使用情況更換電刷，且電刷磨損產生的碳粉會污染環境、影響維護人員健康、損害電機內部的其他部件、破環電機軸承座的絕緣性，給安全運行帶來了隱患；最后，電刷工作時引起的高頻電磁干擾會惡化電機系統的電磁環境，影響電機正常運行驅動系統。

為了解決上述電刷與滑環或換向器之間相對滑動所導致的問題，基于電磁耦合原理引入了非接觸式無線電能傳輸的理論，通過一、二次側分離的變壓器結構，實現由供電側到負載側無物理連接的電能傳輸，解決了傳統接觸供電方式所存在的安全性、靈活度、便利性等方面的弊端和不足，將其應用于旋轉軸上的電氣設備供電，可以很好的解決滑環、電刷或換向器所帶來的弊端。其核心部件是旋轉式松耦合變壓器，2015年11月20日《中國電機工程學報》第35卷第22期的《相對旋轉時非接觸式勵磁系統磁罐變壓器研究》提供了一種磁罐變壓器，其一次側和二次側鐵心均采用的是軸向長度較大的磁罐結構，這會占據較大的軸向長度進而給旋轉軸上的電氣設備供電帶來很大不便。此外，現有的旋轉式松耦合變壓器一次側和二次側的鐵心均采用軟磁鐵氧體材料，由于旋轉式松耦合變壓器工作在高頻激勵下，這使得軟磁鐵氧體材料的損耗較大，矯頑力、飽和磁感應強度、磁導率以及電阻率較小，導致旋轉式松耦合變壓器的效率較低。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種損耗小、能量傳輸效率高的旋轉式松耦合變壓器。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種旋轉式松耦合變壓器，包括：變壓器一次側和設置在旋轉軸上的變壓器二次側：

所述變壓器二次側包括：固定在所述旋轉軸外表面二次側殼體，固定在所述二次側殼體外表面的兩個軸向排列的次級線圈，兩個所述次級線圈反向串聯；

所述變壓器一次側包括：套裝到所述變壓器二次側外的一次側殼體，固定在所述一次側殼體內表面的兩個軸向排列的初級線圈；兩個所述初級線圈反向串聯；

兩個所述次級線圈位于兩個所述初級線圈之間，兩個次級線圈之間設置第一次級鐵心；或者，兩個所述初級線圈位于兩個所述次級線圈之間，兩個所述初級線圈之間設置第一初級鐵心；

變壓器一次側還包括設置在所述一次側殼體內軸向上、下兩端的兩個第二初級鐵心；

所述第一次級鐵心、所述第一初級鐵心和所述第二初級鐵心均由若干納米晶軟磁合金帶材或非晶合金帶材疊置而成。

進一步，兩個所述次級線圈和所述第一次級鐵心與所述二次側殼體之間設置第二次級鐵心，或者，兩個所述次級線圈與所述二次側殼體之間設置第二次級鐵心，所述第二次級鐵心由若干納米晶軟磁合金帶材或非晶合金帶材疊置而成。