一种旋转式松耦合变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种旋转式松耦合变压器，变压器二次侧包括：固定在旋转轴外表面二次侧壳体，固定在二次侧壳体外表面的两个轴向排列的次级线圈，两个次级线圈反向串联；变压器一次侧包括：套装到变压器二次侧外的一次侧壳体，固定在一次侧壳体内表面的两个轴向排列的初级线圈；两个初级线圈反向串联；两个次级线圈位于两个初级线圈之间，两个次级线圈之间设置第一次级铁心；或者，两个初级线圈位于两个次级线圈之间，两个初级线圈之间设置第一初级铁心；变压器一次侧还包括设置在一次侧壳体内轴向上、下两端的两个第二初级铁心；第一次级铁心、第一初级铁心和第二初级铁心均由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转式松耦合变压器
本专利技术涉及电励磁领域，尤其是一种旋转式松耦合变压器。
技术介绍
向安装在旋转轴上的电气设备(该电气设备随着旋转轴旋转)供电时，通常采用接触式供电的方式，相应的电机中必然存在滑环、电刷这类结构，在电机转子转动的过程中完成供电，虽然达到了向旋转电气设备供电的目的，但也存在着诸多问题。首先，当励磁电流比较大时，电刷和滑环或换向器之间由于相对滑动会产生较大的电火花，二者的温度就会很高，严重时会导致毁坏刷架，且故障率较高；其次，电机在运行过程中电刷势必会受到磨损，这就需要维护人员经常检查电刷的使用情况更换电刷，且电刷磨损产生的碳粉会污染环境、影响维护人员健康、损害电机内部的其他部件、破环电机轴承座的绝缘性，给安全运行带来了隐患；最后，电刷工作时引起的高频电磁干扰会恶化电机系统的电磁环境，影响电机正常运行驱动系统。为了解决上述电刷与滑环或换向器之间相对滑动所导致的问题，基于电磁耦合原理引入了非接触式无线电能传输的理论，通过一、二次侧分离的变压器结构，实现由供电侧到负载侧无物理连接的电能传输，解决了传统接触供电方式所存在的安全性、灵活度、便利性等方面的弊端和不足，将其应用于旋转轴上的电气设备供电，可以很好的解决滑环、电刷或换向器所带来的弊端。其核心部件是旋转式松耦合变压器，2015年11月20日《中国电机工程学报》第35卷第22期的《相对旋转时非接触式励磁系统磁罐变压器研究》提供了一种磁罐变压器，其一次侧和二次侧铁心均采用的是轴向长度较大的磁罐结构，这会占据较大的轴向长度进而给旋转轴上的电气设备供电带来很大不便。此外，现有的旋转式松耦合变压器一次侧和二次侧的铁心均采用软磁铁氧体材料，由于旋转式松耦合变压器工作在高频激励下，这使得软磁铁氧体材料的损耗较大，矫顽力、饱和磁感应强度、磁导率以及电阻率较小，导致旋转式松耦合变压器的效率较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种损耗小、能量传输效率高的旋转式松耦合变压器。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种旋转式松耦合变压器，包括：变压器一次侧和设置在旋转轴上的变压器二次侧：所述变压器二次侧包括：固定在所述旋转轴外表面二次侧壳体，固定在所述二次侧壳体外表面的两个轴向排列的次级线圈，两个所述次级线圈反向串联；所述变压器一次侧包括：套装到所述变压器二次侧外的一次侧壳体，固定在所述一次侧壳体内表面的两个轴向排列的初级线圈；两个所述初级线圈反向串联；两个所述次级线圈位于两个所述初级线圈之间，两个次级线圈之间设置第一次级铁心；或者，两个所述初级线圈位于两个所述次级线圈之间，两个所述初级线圈之间设置第一初级铁心；变压器一次侧还包括设置在所述一次侧壳体内轴向上、下两端的两个第二初级铁心；所述第一次级铁心、所述第一初级铁心和所述第二初级铁心均由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。进一步，两个所述次级线圈和所述第一次级铁心与所述二次侧壳体之间设置第二次级铁心，或者，两个所述次级线圈与所述二次侧壳体之间设置第二次级铁心，所述第二次级铁心由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。进一步，两个所述初级线圈与所述一次侧壳体之间设置所述第三初级铁心，或者，两个所述初级线圈和所述第一初级铁心与所述一次侧壳体之间设置所述第三初级铁心，所述第三初级铁心由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。进一步，所述第三初级铁心的两端分别与两个所述第二初级铁心的端部抵接。进一步，所述初级线圈、所述第二初级铁心和第三初级铁心均封装于所述一次侧壳体的内表面，或者，所述初级线圈、所述第一初级铁心、所述第二初级铁心和第三初级铁心均封装于所述一次侧壳体的内表面。进一步，所述次级线圈、所述第一次级铁心和所述第二次级铁心封装到所述二次侧壳体的外表面，或者，所述次级线圈和所述第二次级铁心封装到所述二次侧壳体的外表面。进一步，所述一次侧壳体内的上、下两端分别设容置槽，所述第二初级铁心容置到所述容置槽中。进一步，所述一次侧壳体和所述二次侧壳体的材质均为铝。本专利技术的旋转式松耦合变压器，通过初级绕组的反向串联，使第一次级铁心或者第一初级铁心的磁密大于其他铁心的磁密，提高旋转式松耦合变压器的耦合系数。该松耦合变压器铁心均由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成，由于上述铁心材料具有高饱和磁感应强度、低铁损的特性，而现有的罐式松耦合变压器结构决定了其难以采用上述铁心材料且其铁心上存在固有缺口，影响饱和磁感应强度和耦合系数，因此，本专利技术的松耦合变压器通过铁心的结构设计，保证任意时刻铁心的磁场密度不会受变压器二次侧旋转的影响，提高了旋转式松耦合变压器的传输性能。此外，本专利技术的松耦合变压器的结构能够充分利用空间，极大地减小了轴向尺寸。附图说明图1为本专利技术实施例1提供的旋转式松耦合变压器的结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的旋转式松耦合变压器的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例2提供的旋转式松耦合变压器的结构示意图；图4为本专利技术实施例2提供的旋转式松耦合变压器的剖面结构示意图；图5为松耦合变压器及其等效磁路模型；图6为松耦合变压器互感模型及其等效电路；图中：100、一次侧壳体；101、下壳；102、上壳；103、中壳；110、初级线圈；111、第一初级铁心；112、第二初级铁心；113、第三初级铁心；200、二次侧壳体；210、次级线圈；211、第一次级铁心；212、第二次级铁心；300、旋转轴。具体实施方式为清楚地说明本专利技术的设计思想，下面结合示例对本专利技术进行说明。为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的方案，下面结合本专利技术示例中的附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例仅仅是本专利技术的一部分示例，而不是全部的示例。基于本专利技术的中示例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施方式都应当属于本专利技术保护的范围。在本实施方式的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅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，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区别类似的对象，而不能理解为特定的顺序或先后次序，应该理解这样的使用在适当情况下可以互换。为了更加清晰的对本专利技术中的技术方案进行阐述，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1如图1-2所示，本实施例提供得了旋转式松耦合变压器的一种实施方式，包括：变压器一次侧和设置在旋转轴300上的变压器二次侧：变压器二次侧包括：固定在旋转轴300外表面二次侧壳体200，固定在二次侧壳体200外表面的两个轴向排列的次级线圈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转式松耦合变压器，包括：变压器一次侧和设置在旋转轴上的变压器二次侧，其特征在于：/n所述变压器二次侧包括：固定在所述旋转轴外表面二次侧壳体，固定在所述二次侧壳体外表面的两个轴向排列的次级线圈，两个所述次级线圈反向串联；/n所述变压器一次侧包括：套装到所述变压器二次侧外的一次侧壳体，固定在所述一次侧壳体内表面的两个轴向排列的初级线圈；两个所述初级线圈反向串联；/n两个所述次级线圈位于两个所述初级线圈之间，两个次级线圈之间设置第一次级铁心；或者，两个所述初级线圈位于两个所述次级线圈之间，两个所述初级线圈之间设置第一初级铁心；/n变压器一次侧还包括设置在所述一次侧壳体内轴向上、下两端的两个第二初级铁心；/n所述第一次级铁心、所述第一初级铁心和所述第二初级铁心均由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种旋转式松耦合变压器，包括：变压器一次侧和设置在旋转轴上的变压器二次侧，其特征在于：
所述变压器二次侧包括：固定在所述旋转轴外表面二次侧壳体，固定在所述二次侧壳体外表面的两个轴向排列的次级线圈，两个所述次级线圈反向串联；
所述变压器一次侧包括：套装到所述变压器二次侧外的一次侧壳体，固定在所述一次侧壳体内表面的两个轴向排列的初级线圈；两个所述初级线圈反向串联；
两个所述次级线圈位于两个所述初级线圈之间，两个次级线圈之间设置第一次级铁心；或者，两个所述初级线圈位于两个所述次级线圈之间，两个所述初级线圈之间设置第一初级铁心；
变压器一次侧还包括设置在所述一次侧壳体内轴向上、下两端的两个第二初级铁心；
所述第一次级铁心、所述第一初级铁心和所述第二初级铁心均由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。


2.根据权利要求1所述的旋转式松耦合变压器，其特征在于，两个所述次级线圈和所述第一次级铁心与所述二次侧壳体之间设置第二次级铁心，或者，两个所述次级线圈与所述二次侧壳体之间设置第二次级铁心，所述第二次级铁心由若干纳米晶软磁合金带材或非晶合金带材叠置而成。


3.根据权利要求1或2所述的旋转式松耦合变压器，其特征在于，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳丽，冯超，王振，迟青光，李岱岩，李梦星，张殿海，任自艳，闫秀恪，夏斌，綦艳丽，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21