一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器，包括固定组件和旋转组件；旋转组件包括旋转磁芯、旋转电感绕组和旋转功率绕组；旋转磁芯的纵截面呈平躺的“干”字型，其中绕设有旋转电感绕组和旋转功率绕组；固定组件同轴套装在旋转组件外周，两者间具有设定距离的径向间隙；固定组件包括固定铁芯、固定电感绕组和固定功率绕组；固定铁芯的纵截面呈平躺的“F”字型，其中绕设有固定电感绕组和固定功率绕组；固定功率绕组与固定电感绕组相串联，旋转功率绕组与旋转电感绕组相串联。本发明专利技术采用磁集成技术，使电感与变压器共用同一铁芯，提高了磁性材料的利用率，减小了磁原件的体积；能应用于旋转器件无线供电系统中，解决传统电刷带来的安全问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器
本专利技术涉及电磁
，特别是一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器。
技术介绍
变压器一直都是电力系统中的重要组成部分，随着电磁技术的发展，一种应用于非接触式电能传输系统的旋转磁耦合变压器应运而生，这种变压器原副边之间完全分离，通过高频的磁场实现原副边的无物理连接的能量耦合。旋转磁耦合变压器应用在非接触能量传输中可解决传统能量传输技术带来的接触损耗，机械磨损等问题，使能量传输系统更加安全。高频旋转磁耦合变压器提高传输效率和改善动态性能的一个有效办法是，在变压器两侧，分别串联一个独立的电感。与静止旋转磁耦合变压器或者平面旋转磁耦合变压器相比，旋转磁耦合变压器需要在转子一侧始终处于旋转状态，独立的设置串联电感既增加了设备的体积，也使得转子侧的设计更加困难。目前，旋转磁耦合变压器中尚未有通过磁集成的方式，实现串联电感的技术方案；设置这样的技术方案的难度在于，串联电感与旋转磁耦合变压器在运行过程中既要电路过程相互独立，又要磁路过程相互耦合，实现磁路结构的复用，提高磁路利用效率，减小设备体积，同时降低加工难度。旋转磁耦合变压器一般应用在特殊场合中，比如应用在存在相对运动的设备之间的电能传输。在这类特殊的场合中，旋转磁耦合变压器结构不易过大，因此旋转磁耦合变压器需要具有尽量高的频率与功率密度，针对这一问题，本专利提出采用磁集成技术提高磁性材料的利用率，减小旋转磁耦合变压器的体积。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器，该基于磁集成的旋转磁耦合变压器采用磁集成技术，让电感与变压器共用同一铁芯，提高了磁性材料的利用率，减小了磁原件的体积；从而能应用于旋转器件无线供电系统中，解决传统电刷带来的安全问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器，包括固定组件和旋转组件。旋转组件包括旋转磁芯、旋转电感绕组和旋转功率绕组。旋转磁芯的纵截面呈平躺的“干”字型，包括中心轴和同轴固定套设在中心轴一端的第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环。第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环之间形成旋转电感绕组腔，旋转电感绕组绕设在旋转电感绕组腔内。固定组件同轴套装在旋转组件的外周，两者间具有设定距离a的径向间隙。固定组件包括固定铁芯、固定电感绕组和固定功率绕组。固定铁芯的纵截面呈平躺的“F”字型，包括外环柱面和均设置在外环柱面内壁面上的第一径向固定圆环和第二径向固定圆环。第一径向固定圆环和第二径向固定圆环同轴套设在中心轴另一端的外周，且与中心轴之间的径向间隙均为设定距离a。第一径向固定圆环和第二径向固定圆环之间形成固定电感绕组腔，固定电感绕组绕设在固定电感绕组腔内。第二径向固定圆环和第二径向旋转圆环相邻近，两者间形成功率绕组腔，固定功率绕组和旋转功率绕组均绕设在功率绕组腔内。固定功率绕组与固定电感绕组相串联形成固定电路，旋转功率绕组与旋转电感绕组相串联形成旋转电路。固定电路上还串联有谐振电容C1，旋转电路上还串联有谐振电容C2。在固定电路中，固定电感绕组与谐振电容C1先串联，形成固定侧谐振槽，再与固定功率绕组相串联。其中，固定电感绕组参加谐振。在旋转电路中，旋转电感绕组与谐振电容C2先串联，形成旋转侧谐振槽，再与旋转功率绕组相串联。其中，旋转电感绕组参加谐振。固定功率绕组绕设在位于功率绕组腔内的第二径向固定圆环上，旋转功率绕组绕设在位于功率绕组腔内的第二径向旋转圆环上，固定功率绕组和旋转功率绕组之间轴向相对设置。固定功率绕组绕设在位于功率绕组腔内的外环柱面内壁面上，旋转功率绕组绕设在位于功率绕组腔内的中心轴外壁面上，固定功率绕组和旋转功率绕组之间径向相对设置。固定磁芯和旋转磁芯的材料均为铁氧体材料或纳米金材料。固定电感绕组、固定功率绕组、旋转电感绕组和旋转功率绕组的绕线均为铜线或利兹线。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术采用磁集成技术，让电感与变压器共用同一铁芯，提高了磁性材料的利用率，减小了磁原件的体积，减少了电路应用的原件数量，提高了电力电子变换器功率密度。从而，能应用于旋转器件无线供电系统中，解决传统电刷带来的安全问题。2、本专利技术可以代替电机电刷与滑环，应用在电机转子电能传输系统中，该变压器的应用将克服电机电刷带来的安全与运维问题，提高电机运营的安全可靠性。磁集成结构在旋转磁耦合变压器中应用，可以增大变压器磁性材料利用率，增大器件功率密度，减小旋转磁耦合变压器的体积，使得旋转磁耦合变压器能够应用在更多的场合中，扩展了旋转磁耦合变压器的应用环境。附图说明图1显示了实施例1中本专利技术一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器的结构示意图。图2显示了实施例2中本专利技术一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器的结构示意图。图3显示了本专利技术一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器的的电路连接图。其中有：1.固定组件；11.固定铁芯；12.固定电感绕组；13.固定功率绕组；2.旋转组件；21.旋转铁芯；22.旋转电感绕组；23.旋转功率绕组。具体实施方式下面结合附图和具体较佳实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本专利技术的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本专利技术的保护范围。实施例1如图1和图3所示，一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器，包括固定组件1和旋转组件2。旋转组件优选固定在旋转器件上，跟随旋转器件同步旋转，旋转组件包括旋转磁芯21、旋转电感绕组22和旋转功率绕组23。旋转磁芯的纵截面呈平躺的“干”字型，包括中心轴211和同轴固定套设在中心轴一端的第一径向旋转圆环212和第二径向旋转圆环213。第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环之间形成旋转电感绕组腔，旋转电感绕组绕设在旋转电感绕组腔内。固定组件优选通过外部支架固定，固定组件同轴套装在旋转组件的外周，两者间具有设定距离a的径向间隙。固定组件与旋转组件之间没有物理接触，且维持固定的径向间隙a，并通过此径向间隙a进行电磁耦合，从而保持基本不变的磁路。固定组件包括固定铁芯11、固定电感绕组12和固定功率绕组13。上述固定铁芯与旋转铁芯均优选采用导磁性能良好的铁氧体材料或者纳米金材料；固定电感绕组、固定功率绕组、旋转电感绕组和旋转功率绕组均优选采用具有较高导磁率的铜线或者性能更好的利兹线。固定铁芯的纵截面呈平躺的“F”字型，包括外环柱面111和均设置在外环柱面内壁面上的第一径向固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器，其特征在于：包括固定组件和旋转组件；/n旋转组件包括旋转磁芯、旋转电感绕组和旋转功率绕组；/n旋转磁芯的纵截面呈平躺的“干”字型，包括中心轴和同轴固定套设在中心轴一端的第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环；第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环之间形成旋转电感绕组腔，旋转电感绕组绕设在旋转电感绕组腔内；/n固定组件同轴套装在旋转组件的外周，两者间具有设定距离a的径向间隙；/n固定组件包括固定铁芯、固定电感绕组和固定功率绕组；/n固定铁芯的纵截面呈平躺的“F” 字型，包括外环柱面和均设置在外环柱面内壁面上的第一径向固定圆环和第二径向固定圆环；第一径向固定圆环和第二径向固定圆环同轴套设在中心轴另一端的外周，且与中心轴之间的径向间隙均为设定距离a；第一径向固定圆环和第二径向固定圆环之间形成固定电感绕组腔，固定电感绕组绕设在固定电感绕组腔内；/n第二径向固定圆环和第二径向旋转圆环相邻近，两者间形成功率绕组腔，固定功率绕组和旋转功率绕组均绕设在功率绕组腔内；/n固定功率绕组与固定电感绕组相串联形成固定电路，旋转功率绕组与旋转电感绕组相串联形成旋转电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于磁集成的旋转磁耦合变压器，其特征在于：包括固定组件和旋转组件；
旋转组件包括旋转磁芯、旋转电感绕组和旋转功率绕组；
旋转磁芯的纵截面呈平躺的“干”字型，包括中心轴和同轴固定套设在中心轴一端的第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环；第一径向旋转圆环和第二径向旋转圆环之间形成旋转电感绕组腔，旋转电感绕组绕设在旋转电感绕组腔内；
固定组件同轴套装在旋转组件的外周，两者间具有设定距离a的径向间隙；
固定组件包括固定铁芯、固定电感绕组和固定功率绕组；
固定铁芯的纵截面呈平躺的“F”字型，包括外环柱面和均设置在外环柱面内壁面上的第一径向固定圆环和第二径向固定圆环；第一径向固定圆环和第二径向固定圆环同轴套设在中心轴另一端的外周，且与中心轴之间的径向间隙均为设定距离a；第一径向固定圆环和第二径向固定圆环之间形成固定电感绕组腔，固定电感绕组绕设在固定电感绕组腔内；
第二径向固定圆环和第二径向旋转圆环相邻近，两者间形成功率绕组腔，固定功率绕组和旋转功率绕组均绕设在功率绕组腔内；
固定功率绕组与固定电感绕组相串联形成固定电路，旋转功率绕组与旋转电感绕组相串联形成旋转电路。


2.根据权利要求1所述的基于磁集成的旋转磁耦合变压器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金平，常岭，田煜，卢意，夏志鹏，窦卓慧，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32