[发明专利]一种用于航空发动机转子遥测系统的感应电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及电能传输设备技术领域，具体的说，涉及一种用于航空发动机转子遥测系统的感应电能传输装置，该装置也适合应用于为其它高速旋转轴上的用电设备供电。

背景技术

在航空发动机转子部件性能研究和安全寿命管理过程中，需要测量温度、压力、疲劳应变等诸多参数，准确、实时的获得这些参数对于发动机转子的性能研究具有重要意义，采用电刷式集流器等传统的接触式数据采集设备不能满足日益提高的高转速工况下的测量要求，迫切需要进行技术改进。无线激光通信是以激光为传输载体以大气为传输媒介的非接触光电数据传输方式，具有适应转速范围宽、抗干扰能力强、传输速率高等优点，应用该技术可以实现航空发动机转子参数的非接触数据传输，相应的也需要一种非接触电能传输装置解决非接触数据传输电路的供电问题。非接触数据传输和非接触电能传输共同构成航空发动机转子遥测系统。

非接触感应电能传输是一种基于电磁感应耦合技术、电力电子能量变换技术及现代控制理论于一体的新型电能传输模式，实现了供电电源和用电设备之间非物理连接下的能量传输，成为当前电能传输领域的一大研究热点。与其他应用场合的感应电能传输装置不同，航空发动机转子遥测系统对感应电能传输装置有特殊的要求，在航空发动机转子遥测系统中，激光发射和激光接收器件是安装在光电数据传输电路轴心处，因此，激光器件必须置于变压器中心，同时变压器轴向尺寸又必须小于激光器件传输距离。另外航空发动机转子旋转速度达2万转/分以上，因此要求感应电能传输装置轴向尺寸越小越好，重量越轻越好，以免高速旋转时轴端抖动量过大影响激光传输，同时也不利于整体装置动平衡的调整。

经检索中国发明专利CN103259347B提供了一种旋转式非接触电能传输装置，但是其所述回转式变压器结构及安装固定方式仅仅适合应用于其背景技术所描述的类似镗床主轴的回转型装置中，不能满足航空发动机转子遥测系统的应用要求。存在的主要问题如下：

1、所述变压器采用传统磁芯和铜线绕制的线圈构成，重量重、轴向尺寸大，超过了航空发动机转子遥测系统中激光器件的传输距离。

2、所述安装方式有高速回转主轴贯穿变压器中心，占据了航空发动机转子遥测系统中激光器件的安装空间。

3、所述电能调节电路没有给出具体解决方案，航空发动机转子遥测系统对整流调压电路的轴向尺寸及输出电压稳定度有较高要求。

发明内容

本发明的目的是利用感应电能传输原理，提供一种用于航空发动机转子遥测系统的感应电能传输装置，同时该装置也适合移植于其它高速旋转应用场合。

本发明采取的技术方案为：

感应电能传输装置包括高频逆变电路、可分离变压器、整流调压电路，所述可分离变压器由两块相同的一面印制有螺旋线的圆形PCB板构成，中心开有与激光器件相匹配的孔为激光器件提供光传输通路，两块PCB板螺旋线所在面相对并同轴安装，两块PCB板之间的距离0.1mm～3mm，每块PCB板上螺旋线的线宽1mm～2mm，线间距0.5mm～1mm，线的厚度6oz～10oz，两块PCB板的背面分别用高磁导率柔性软磁片覆盖粘帖，柔性软磁片的厚度0.2mm～1mm，磁导率2000～3000，高频逆变电路的输出端与其中一块PCB板上的螺旋线的两个端点相接作为可分离变压器的原边，整流调压电路的输入端与另一块PCB板上的螺旋线的两个端点相接作为可分离变压器的副边，可分离变压器的原边为静止部件，通过三自由度可调支架固定，可分离变压器的副边为旋转部件，通过圆筒形工装安装于航空发动机转子遥测系统的旋转轴轴端，可分离变压器的副边的中心与航空发动机转子遥测系统的旋转轴轴线重合。

所述的整流调压电路采用宽输入范围集成开关稳压芯片，开环控制获得稳定输出电压。

所述的高频逆变电路采用全桥式变换器。

所述的整流调压电路和高频逆变电路中均包含串联补偿电容。

本发明具有以下优点：

1、可分离变压器由两块相同的一面印制有螺旋线的圆形PCB板构成，PCB板背面覆盖粘帖厚度0.2mm～1mm的柔性软磁片，比由传统磁芯和铜线线圈构成的变压器重量轻，轴向尺寸可缩小至5mm，符合高速应用要求。螺旋线PCB板易于制造、便于安装、成本低廉，线圈板的外径、中心孔径、安装孔径及位置、螺旋线的线宽、线间距、线的厚度等参数均可根据具体应用需求进行更改，不受磁芯产品规格限制，不仅适用于航空发动机转子遥测系统，也适合移植于其它高速旋转应用场合。