CN101373660A - 电能耦合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电能耦合器，包括机座、机壳、原边支架、副边支架，原边线圈、副边线圈绕设在导磁材料组成的原边支架和副边支架上，原边线圈磁通变化在原边支架内通过，副边线圈受到原边线圈磁通变化感应出电流产生的磁场在副边支架内通过，原边支架和副边支架对应部位隔有低导磁介质，使原边线圈、副边线圈的磁场磁力线在原边支架和副边支架内各自形成封闭回路，原边线圈和副边线圈磁通变化互不影响，原边线圈感应副边线圈产生电流对外输出作功，从而实现耦合器高效转换电能，本发明设计合理，清洁无污染，能量转换效率高，可广泛用于变压器、发电机等电器和电力设备。

Description

电能耦合器
技术领域
本发明涉及一种电能耦合器，特别涉及把变压器、发电机内的磁力线封闭在由导磁材料构成的两个磁通路中的新型结构的电能耦合器。
背景技术
目前，公知的变压器、发电机多是原边线圈及转子来励磁，通过导磁材料中磁通的变化感应到副边线圈或定子线圈产生电压、电流，大多数变压器、发电机存在着能量转换效率低等问题。因此，提高电力耦合、能量转换效率便成了人们研究、追求的方向。但是到目前为止，还没有出现能量转换效率高的电能耦合器，应用在变压器、发电机等类似的电器和电力设备中。
发明内容
本发明提供了一种电能耦合器，为一种原边线圈磁通变化被封闭在一导磁材料内形成一封闭磁力线回路、副边线圈受到原边线圈磁通变化感应产生的变化磁通被封闭在另一导磁材料内形成另一封闭磁力线回路结构，使原边线圈能量高效率地耦合到副边线圈中，有效解决现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供了一种电能耦合器，包括机座、机壳、原边支架、副边支架、固定支架，输入开关、输入控制调配器、输出开关、输出控制调配器和风扇，固定支架的底部固接在机座上，固定支架上部固接由导磁材料组成的原边支架和副边支架，原边线圈绕设在原边支架上，副边线圈绕设在副边支架上，副边支架上绕设的副边线圈位置为空芯体，空芯体内设有低导磁介质，低导磁介质、副边线圈和副边支架共同套在原边支架上，使原边支架外部和副边支架内部对应部位之间隔有低导磁介质，原边支架在原边线圈内部和外部整体固接互通相连，副边支架在副边线圈内部和外部整体固接互通相连；原边线圈与输入控制调配器相连，输入控制调配器与输入开关相连，输入开关与引入电源线连接；副边线圈与输出控制调配器相连，输出控制调配器和输出开关相连，输出开关和引出电源线连接；风扇安装固定在机壳上，使电力耦合器工作温度降低。
所述原边支架、副边支架由至少一种导磁材料组成。
所述原边支架作为原边线圈产生的磁场磁力线的封闭回路。
所述副边支架作为副边线圈产生的磁场磁力线的封闭回路。
所述低导磁介质是低导磁固体、低导磁气体或低导磁液体。
在原边支架与副边支架对应重合位置，所述副边支架和原边支架之间的距离大于或等于0.01mm。
所述原边线圈、副边线圈是由至少一圈以上的导电材料构成或由至少一层以上的导电材料构成。
所述原边线圈、副边线圈的绕组至少由一个以上绕组串联或并联构成。
所述降温是风扇降温或液体降温。
所述液体降温是制冷机降温或电能耦合器壳体外部与其内部相通的管道内液体受热循环流动到电能耦合器壳体外部降温。
本发明开拓了一种新的思维和新的设计方法，本发明电能耦合器结构简单，使用方便，清洁无污染，能量转换效率高，可广泛用于变压器、发电机等电器和电力设备。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的一种机型示意图；
图3为本发明的原边支架和副边支架结构示意图；
图4为图3中A-A截面示意图；
图5为本发明具体实施机型结构示意图；
图6为本发明的一种串联机型结构示意图；
图7为本发明的一种并联机型结构示意图。
附图标记说明：
1--原边支架；       2--原边线圈；  3--副边支架；  4--副边线圈；
5--低导磁介质；     6--磁力线；    7--输入开关；  8--输入控制调配器；
9--输出控制调配；   10--输出开关； 11--固定支架； 12--风扇；
13--机壳；          14--机座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述：
图1为本发明的原理示意图。众所周知，磁力线总是喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，本发明利用磁力线这一特性，把一组原边线圈2固定绕设在由导磁材料组成的原边支架1上，且原边支架1在原边线圈2内部和外部整体固接互通相连，再把一组副边线圈4绕设在有导磁材料组成的副边支架3上，且副边支架3在副边线圈4内部和外部整体固接互通相连，副边支架3上绕设副边线圈4位置为空心体，空芯体内设有低导磁介质5，有低导磁介质和副边线圈4及副边支架3共同套在原边支架1上。当原边线圈2接通电源时，原边线圈2内的磁场将随电流的变化在导磁材料组成的原边支架1内变化通磁，这时副边线圈4随原边支架1内磁通变化被感应产生电势，如果副边线圈4接有负载将有电流通过，副边线圈4将产生和原边线圈2磁场方向相反的磁场，这个相反的磁场在导磁材料组成的副边支架3内。由于导磁材料组成的原边支架1和导磁材料组成的副边支架3之间隔有低导磁介质5，而磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，因此原边线圈2产生的磁场磁力线6在原边支架1内封闭通过，副边线圈4被感应产生的磁场磁力线6在副边支架3内封闭通过，原边支架1和副边支架3各自形成磁力线回路，两个磁力线回路内通过的磁力线之间相互不产生作用，二者所通过的磁力线6没有磁场能量抵消。在原边线圈2感应副边线圈4的过程中，仍然遵循着电磁感应定律，只是副边线圈4被感应产生的磁场磁力线6被封闭在副边支架3内，避免了与原边支架1内的磁力线6发生作用，这样原边线圈2和副边线圈4在实现电力耦合的过程中能量转换效率可以得到大大提高。通过上述说明情况可以看出，本发明电能耦合器的工作原理基本上与变压器的工作原理一样，可以借鉴变压器的设计方法。
图2为本发明的一种机型示意图，图3为本发明的原边支架和副边支架结构示意图，图4为图3中A-A截面示意图，图5为本发明具体实施机型结构示意图。如图2--图5所示，本发明电能耦合器包括原边支架1、原边线圈2、副边支架3、副边线圈4、低导磁介质5、输入开关7、输入控制调配器8、输出控制调配器9、输出开关10、固定支架11、风扇12、机壳13、机座14等部件。固定支架11的底部固接在机座14上，固定支架11上部将原边支架1和副边支架3固定固接，原边线圈2绕设在原边支架1上，副边线圈4绕设在副边支架3上，副边支架3上绕设的副边线圈4位置为空芯体，空芯体内设有低导磁介质5，有低导磁介质5、副边线圈4和副边支架3共同套在原边支架1上，副边支架3和原边支架1之间的距离大于或等于0.01mm。原边支架1和副边支架3都是由导磁材料组成，并且原边支架1和副边支架3在线圈内部和外部都是整体固接互通相连。原边线圈2与输入控制调配器8相连，输入控制调配器8与输入开关7相连，输入开关7与引入电源线连接，副边线圈4与输出控制调配器9相连，输出控制调配器9和输出开关10相连，输出开关10与引出电源线连接。风扇12设置在利于原边线圈2、副边线圈4、输入开关7、输入控制调配器8、输出控制调配器9和输出开关10通风的位置，并固定在机壳13上，使电力耦合器工作温度降低。原边线圈2接通电源，原边线圈2内的磁场将随电流的变化在导磁材料组成的原边支架1内变化通磁，这时副边线圈4随原边支架1内磁通变化被感应产生电势，副边线圈4接有负载时有电流通过，副边线圈4将产生和原边线圈2磁场方向相反的磁场，这个相反的磁场在导磁材料组成的副边支架3内，由于导磁材料组成的原边支架1和导磁材料组成的副边支架3之间隔有低导磁介质5，而磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，因此原边线圈2产生的磁场磁力线在原边支架1内封闭通过，副边线圈4被感应产生的磁场磁力线在副边支架3内封闭通过，原边支架1和副边支架3各自形成磁力线回路，两个磁力线回路内通过的磁力线之间相互不产生作用，没有磁场能量抵消。在原边线圈2感应副边线圈4的过程中，仍然遵循着电磁感应定律，只是副边线圈4被感应产生的磁场磁力线被封闭在副边支架3内，避免了与原边支架1内的磁力线发生作用，原边线圈2和副边线圈4在实现电力耦合的过程中能量转换效率可以得到大大提高。
图6为本发明的一种串联机型结构示意图，图7为本发明的一种并联机型结构示意图，其工作原理与图1、图2、图5所示基本相同，区别是：图6中原边线圈2有一绕组，副边线圈4有三绕组、每组副边线圈4的导磁支架空芯框体套在前一导磁支架框体外部，形成每个导磁支架3和副边线圈4的串联结构；图7中原边线圈2有一绕组，副边线圈4有三绕组、每组副边线圈4的导磁支架3空芯框体共同套在导磁支架1框体外部，形成导磁支架3和副边线圈4的并联联结构。当然，原边线圈2、副边线圈4是由至少一圈以上的导电材料构成，原边线圈2、副边线圈4的绕组至少有一个以上构成，可以采用不同数量的绕组，如2个、10个、30个、80个甚至更多绕组串联(如图6)或并联(如图7)组合成多种电能耦合器，实现大能量、高效率的电力耦合转换。
本发明工作过程如下：当输入开关7接通电源，通过输入控制调配器8的调压、调频，电流进入原边线圈2，原边线圈2内的磁场将随电流的变化在导磁材料组成的原边支架1内变化通磁，这时副边线圈4随原边支架1内磁通变化被感应产生电势，副边线圈4接有负载有电流通过，副边线圈4产生和原边线圈2磁场方向相反的磁场，这个相反的磁场在导磁材料组成的副边支架3内，由于导磁材料组成的原边支架1和导磁材料组成的副边支架3之间隔有低导磁介质5，而磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，原边线圈2产生的磁场磁力线6在原边支架1内被封闭通过，副边线圈4被感应产生的磁场磁力线6在副边支架3内被封闭通过，原边支架1副边支架3各自形成磁力线回路，两个磁力线回路内通过的磁力线6之间相互不产生作用，没有磁场能量抵消。在原边线圈2感应副边线圈4的过程中，仍然遵循着电磁感应定律，只是副边线圈4被感应产生的磁场磁力线6被封闭在副边支架3内，避免了与原边支架1内的磁力线6发生作用，这样原边线圈2和副边线圈4实现最佳电力能量耦合，副边线圈4产生的电流通过输出控制调配器9调频、稳压或输出控制调配器9调频、稳压、整流经输出开关10对外输出电流作功。当输入开关7继续通电，把输出开关10断开，电能耦合器将停止对外输出电流停止作功。当电源输入开关7断开电源，原边线圈2将停止产生磁场，电能耦合器将停止对外输出电流停止作功。

Claims (10)

1.一种电能耦合器，包括机座、机壳、原边支架、副边支架、固定支架，输入开关、输入控制调配器、输出开关、输出控制调配器和风扇，其特征在于:固定支架的底部固接在机座上，固定支架上部固接由导磁材料组成的原边支架和副边支架，原边线圈绕设在原边支架上，副边线圈绕设在副边支架上，副边支架上绕设的副边线圈位置为空芯体，空芯体内设有低导磁介质，低导磁介质、副边线圈和副边支架共同套在原边支架上，使原边支架外部和副边支架内部对应部位之间隔有低导磁介质，原边支架在原边线圈内部和外部整体固接互通相连，副边支架在副边线圈内部和外部整体固接互通相连；原边线圈与输入控制调配器相连，输入控制调配器与输入开关相连，输入开关与引入电源线连接；副边线圈与输出控制调配器相连，输出控制调配器和输出开关相连，输出开关和引出电源线连接；风扇安装固定在机壳上，使电力耦合器工作温度降低。
2.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述原边支架、副边支架由至少一种导磁材料组成。
3.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述原边支架作为原边线圈产生的磁场磁力线的封闭回路。
4.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述副边支架作为副边线圈产生的磁场磁力线的封闭回路。
5.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述低导磁介质是低导磁固体、低导磁气体或低导磁液体。
6.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:在原边支架与副边支架对应重合位置，所述副边支架和原边支架之间的距离大于或等于0.01mm。
7.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述原边线圈、副边线圈是由至少一圈以上的导电材料构成或由至少一层以上的导电材料构成。
8.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述原边线圈、副边线圈的绕组至少由一个以上绕组串联或并联构成。
9.根据权利要求1所述的电力耦合器，其特征在于:所述降温是风扇降温或液体降温；
10.根据权利要求1、9所述的电力耦合器，其特征在于:所述液体降温是制冷机降温或电能耦合器壳体外部与其内部相通的管道内液体受热循环流动到电能耦合器壳体外部降温。
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