[发明专利]一种旋转式非接触电能传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非接触电能传输装置，特别是一种旋转式非接触电能传输装置。

背景技术

低空预警雷达建设项目是在全国范围内即将开放3000米以下空域及国内小型航空飞行器大量增长的背景下提出的建设任务。多数雷达在工作状态下需要360°全方位旋转，从而探测工作范围内的目标，这使得雷达中旋转部分与固定部分之间需要一个汇流环装置来实现能量传输。汇流环又称滑环，一般采用比较昂贵的金属经过特殊设计制成，由于其固有的工作特性，其必须工作在相对干净的环境中且需要定期更换滑环，这不仅制约了雷达的工作范围还增加了雷达的造价。

目前汇流环多采用接触式传输方式，虽然传统接触式汇流环已取得一系列显著成就，但仍存在以下问题：

(1)汇流环对电接触材料在化学、机械、电接触等性能方面都有较高要求。目前电接触材料主要采用贵金属及其合成材料，因为贵金属及其合成电接触材料才能较好地满足上述性能要求，但这导致汇流环造价成本价较高。

(2)接触式汇流环关键零部件主要包括导电环、绝缘环、环芯和电刷组合等，这些关键零部件的加工工艺会直接影响汇流环的整体质量和性能指标要求，因此接触式汇流环对加工工艺需求较高，制造难度较高。

(3)接触式汇流环固定部分与转动部分之间相互接触研磨，这会导致材料磨损、振颤及偏心等问题，使汇流环工作寿命缩短、工作不稳定，同时需要定期维护，增加人力成本。

发明内容

本发明的目的是要提供一种能够提高系统的输出功率和传输效率的旋转式非接触电能传输装置。

本发明的目的是这样实现的：旋转式非接触电能传输装置包括：原边整流滤波装置，原边高频逆变装置，原边补偿装置，旋转式无线电能传输磁路机构，副边整流装置和副边逆变装置；原边整流滤波装置，原边高频逆变装置，原边补偿装置，旋转式无线电能传输磁路机构，副边整流装置和副边逆变装置顺序连接；在原边整流滤波装置加上交流电源，在副边逆变装置连接上负载，在负载上即获得电能。

旋转式无线电能传输磁路机构包括：原边定子与副边转子，原边定子和副边转子之间具有空间间隙。

所述的原边定子包括：”U”型的原边磁芯、”L”型的原边屏蔽层和原边磁芯线圈，原边屏蔽层、原边磁芯、原边磁芯线圈固定在一起；原边磁芯线圈的引入/出导线经原边屏蔽层的走线槽在原边定子的下方与外电路连接；

所述的副边转子包括：”U”型的副边磁芯、”L”型的副边屏蔽层和副边磁芯线圈，副边磁芯、副边屏蔽层和副边磁芯线圈连接在一起；副边磁芯线圈的引入/出导线经副边屏蔽层的走线槽在副边转子的上方与外电路连接，后与负载连接，实现无线电能传输。

所述的原边补偿装置为原边磁芯线圈绕组的原边补偿装置，包括LCL补偿网络、原边磁芯线圈绕组；副边补偿装置采用S补偿即电容串联补偿；原边补偿装置采用LCL补偿网络，实现原边线圈恒流输出，副边磁芯线圈绕组采用S补偿，在原边恒流的基础上，实现拾取电压恒压输出。

有益效果，由于采用了上述方案，交流电源通过原边整流滤波装置与原边高频逆变装置产生高频方波，高频方波经过原边补偿装置后在原边磁芯线圈产生恒定的高频交流电流，高频交流电流作为原边定子的输入端，高频交流电流在线圈周围产生高频电磁场，在副边转子转动的情况下，副边磁芯线圈仍然可以产生感应电动势，并通过副边整流装置、副边逆变装置实现工频220V交流电输出，为负载供电；为防止电磁场泄漏对雷达系统产生影响，同时为避免不必要的损耗，在原边定子外侧与副边转子内侧均添加了铝屏蔽层，因此原边定子由原边屏蔽层、原边磁芯、原边磁芯线圈组成，副边转子由副边屏蔽层、副边磁芯、副边磁芯线圈组成；为防止磁芯线圈在工作过程中出现松散的现象，利用环氧树脂对磁芯线圈进行固封。

优点：避免了接触式汇流环定子与转子的接触研磨，节省其造价成本；在原副边分离、负载旋转状态下仍可实现电能的有效传输。

本发明采用无线电能传输技术对汇流环进行改造，把汇流环改造为非接触电能传输的电磁耦合机构，令雷达旋转部分与固定部分在非接触条件下实现正常的电能传输。

附图说明

图1为本发明旋转式非接触电能传输装置的电路结构示意图。

图2为本发明旋转式无线电能传输磁路机构原副边补偿电路结构示意图。

图3(a)为本发明旋转式无线电能传输磁路机构的原边定子磁芯结构图。

图3(b)为本发明旋转式无线电能传输磁路机构的副边转子磁芯结构图。