CN102592813B - 一种旋转变压设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转变压设备，包括旋转轴和导磁部。导磁部包括定子部分和转子部分，转子部分由转子铁芯、转子绕组和转子导磁板构成，定子部分由定子铁芯、定子绕组和定子导磁板构成。转子铁芯上缠绕有转子绕组，转子铁芯上设置有用于磁力线流通的转子导磁板。定子铁芯上缠绕有定子绕组，定子铁芯上有用于磁力线流通的定子导磁板。转子导磁板与定子导磁板相对设置，如此设置转子导磁板在旋转过程中也能够与定子导磁板相配合实现磁力线的流通。在本发明中，转子铁芯在旋转状态下仍然能够通过导磁板进行导磁，实现电压的变换，从而解决了技术中两个相对转动部件之间可靠地电压转换的问题。

Description

一种旋转变压设备

技术领域

本发明涉及变压器设备技术领域，特别涉及一种旋转变压设备。

背景技术

风力发电设备是一种能够将风能转换为电能的设备，具有用于容置风机的机舱。由于风力发电设备（下面简称为风电设备）是对风能进行转化，为了获得最大的转化效率，需要风电设备的扇叶总是能够朝向风吹的方向。为了实现对扇叶的朝向调整，现有技术中机舱的机舱架通过轴承与支撑塔相连接，机舱架能够通过轴承实现与支撑塔的相对转动。由于扇叶与风机固定连接，而风机设置于机舱中，因此，通过上述结构设计能够实现扇叶的转向调整。

一般情况下，机舱中还会设置有用于照明、加热或者除湿的电气元件，这些电气元件需要外部的供电设备进行供电才能够进行工作。然而，有时候外部供电设备所提供的电能的电压与机舱中设置的电气元件的使用电压不符，还需要变压设备进行电压的转变。然而，由于机舱相对于静止的变压设备具有旋转运动，因此现有技术中采用如下结构实现变压设备的电压转变。

在风力发电设备系统中提供了一台相对静止的变压器（如果该变压器设置于机舱内，则相对于机舱静止；如果该变压器设置于机舱外，则相对于风塔静止）和集电环。集电环是一种能够在连续旋转的使用要求下，实现其所连接的部件之间从固定位置到旋转位置传输电源或者信号的一种电器连接部件。变压器对电压进行转变，然后通过集电环实现电流的传输。

然而，采用上述结构设计虽然能够实现两个相对旋转的部件之间的电压转换以及电能传输，但是其结构复杂，并且集电环属于一种消耗品，在多次使用后容易发生磨损，磨损严重时将使得集电环失去导电功能，因此，采用变压器与集电环两个部件实现对旋转部件提供变压电能的结构设计，降低了其电能传输的可靠性。

综上所述，如何解决现有技术中两个相对转动部件之间可靠地电压转换问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种旋转变压设备，该旋转变压设备能够实现解决现有技术中两个相对转动部件之间可靠地电压转换问题的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转变压设备，用于对旋转装置上的电气元件进行电压变换，包括以自身轴线为旋转中心并可进行旋转运动的旋转轴和导磁部，所述导磁部包括：

设置于所述旋转轴上并随所述旋转轴进行转动的转子铁芯，所述转子铁芯上缠绕有转子绕组，所述转子铁芯上设置有用于磁力线流通的转子导磁板；

与所述转子铁芯相对并固定设置的定子铁芯，所述定子铁芯上缠绕有定子绕组，所述定子铁芯上设置有用于磁力线流通的定子导磁板；

所述转子导磁板与所述定子导磁板相对的间隙设置；

所述转子导磁板（22）和定子导磁板（32）中任意一个为花键结构，另一个为环形结构。

优选地，所述转子导磁板为沿所述转子铁芯的圆周方向分布的转子导磁板。

优选地，所述定子导磁板为沿所述定子铁芯的圆周方向分布的定子导磁板。

优选地，所述导磁部至少为两个，全部的所述导磁部通过其转子铁芯罗列于所述旋转轴上。

优选地，相邻的两个所述导磁部上的所述定子绕组的缠绕旋转方向相反。

优选地，所述转子铁芯与所述转子导磁板为一体式结构。

优选地，所述定子铁芯与所述定子导磁板为一体式结构。

优选地，本发明还包括变压设备外壳，所述定子铁芯设置于所述变压设备外壳的内壁上。

优选地，本发明还包括端盖，所述端盖上开设有用于旋转轴伸出的轴孔，所述端盖与所述变压设备外壳螺栓连接。

优选地，所述变压设备外壳上开设有用于所述定子绕组的引线伸出的引线通孔，所述引线通孔与所述端盖上的轴孔相对设置。

本发明提供了一种旋转变压设备，用于对旋转装置上的电气元件进行电压变换，包括旋转轴和导磁部。旋转轴能够围绕其轴线进行旋转，旋转轴的转动中心与旋转装置的转动中心相平行。导磁部包括定子部分和转子部分，转子部分由转子铁芯、转子绕组和转子导磁板构成，定子部分由定子铁芯、定子绕组和定子导磁板构成。其中，构成转子部分的部件之间的连接关系为：转子铁芯上缠绕有转子绕组，转子铁芯用于磁力线流通，转子铁芯上有用于磁力线流通的转子导磁板。构成定子部分的部件之间的连接关系为：定子铁芯上缠绕有定子绕组，定子铁芯用于磁力线流通，定子铁芯上有用于磁力线流通的定子导磁板。转子导磁板与定子导磁板相对设置，如此设置转子导磁板在旋转过程中也能够与定子导磁板相配合实现磁力线的流通。本发明所提供的旋转变压设备，转子部分能够随旋转轴转动，定子部分则相对于转子部分固定。由于转子部分具有旋转运动，因此转子导磁板与定子导磁板相对的间隙设置。基于上述结构设计，能够实现转子部分在进行旋转运动时也可进行导磁。由变压器的变压原理可知，当一次侧绕组（输入绕组）连接交流电源，二次侧绕组（输出绕组）通过铁芯与一次侧绕组磁耦合，从而产生交流电。在本发明中，转子铁芯在旋转状态下仍然能够通过转子导磁板与定子导磁板之间的配合进行导磁，实现电压的变换，从而解决了技术中两个相对转动部件之间可靠地电压转换的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例中旋转变压设备的内部结构示意图；

图1中部件名称与附图标记的对应关系为：

旋转轴1；

转子铁芯2；转子绕组21；转子导磁板22；

定子铁芯3；定子绕组31；定子导磁板32。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种旋转变压设备，该旋转变压设备通过其结构设计能够实现解决现有技术中两个相对转动部件之间可靠地电压转换问题的目的。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明一种实施例中旋转变压设备的内部结构示意图。

本发明提供了一种旋转变压设备，用于对旋转装置上的电气元件进行电压变换，包括旋转轴1和导磁部。旋转轴1能够围绕其轴线进行旋转，旋转轴1的转动中心与旋转装置的转动中心相平行。导磁部包括定子部分和转子部分，转子部分由转子铁芯2、转子绕组21和转子导磁板22构成，定子部分由定子铁芯3、定子绕组31和定子导磁板32构成。其中，构成转子部分的部件之间的连接关系为：转子铁芯2上缠绕有转子绕组21，转子铁芯2用于磁力线流通，转子铁芯2上有用于磁力线流通的转子导磁板22。构成定子部分的部件之间的连接关系为：定子铁芯3上缠绕有转子绕组31，定子铁芯3用于磁力线流通，定子铁芯3上有用于磁力线流通的定子导磁板32。转子导磁板22与定子导磁板32相对设置，如此设置转子导磁板22在旋转过程中也能够与定子导磁板32相配合实现磁力线的流通。本发明所提供的旋转变压设备，转子部分能够随旋转轴1转动，定子部分则相对于转子部分固定。由于转子部分具有旋转运动，因此转子导磁板22与定子导磁板32相对的间隙设置。基于上述结构设计，能够实现转子部分在进行旋转运动时也可进行导磁。由变压器的变压原理可知，当一次侧绕组（输入绕组）连接交流电源，二次侧绕组（输出绕组）通过铁芯与一次侧绕组磁耦合，从而产生交流电。在本发明中，转子铁芯2在旋转状态下仍然能够通过转子导磁板22与定子导磁板32之间的配合进行导磁，实现电压的变换，从而解决了技术中两个相对转动部件之间可靠地电压转换的问题。

在上述结构设计中，当本发明中旋转轴1的转动中心与旋转装置的转动中心同轴设置，能够保证构成旋转变压设备的定子部分和转子部分分别相对于旋转装置固定及转动。下面以一种具体实施例对本发明进行进一步解释说明。

在风电设备上机舱相对于风塔具有旋转运动，同时，机舱内的电气元件需要机舱外的供电设备提供电源，并且该电源还需要进行电压转变。将本发明应用于风电设备上，旋转轴1的转动中心与机舱的转动中心同轴设置，当机舱转动时带动旋转轴1转动。已知，转子铁芯2随旋转轴1转动，转子铁芯2上设置有转子导磁板22，转子铁芯2与转子导磁板22相连接能够对磁力线进行疏导，转子铁芯2上缠绕有转子绕组21。当磁力线于转子铁芯2上流通时，转自绕组能够产生感应电压。定子铁芯3相对于转子绕组21固定设置（定子铁芯3设置于风塔上），定子铁芯3上缠绕有定子绕组31，定子绕组31连接外部交流电源，当定子绕组31通电时，定子铁芯3上能够产生磁力线。定子铁芯3上设置有定子导磁板32，定子导磁板32能够对定子铁芯3上磁力线进行疏导。定子导磁板32与转子导磁板22对应设置，该结构设计能够将定子导磁板32上磁力线传输至转子导磁板22上，以此实现电压的变换。

具体地，转子导磁板22为沿转子铁芯2的圆周方向分布的转子导磁板22。

具体地，定子导磁板32为沿定子铁芯3的圆周方向分布的定子导磁板32。

有上述可知，本发明提供的旋转变压设备是通过设置有定子导磁板32和转子导磁板22的结构设计实现磁力线的传导。因此，作为一种优选实施方式，本发明将转子导磁板22和定子导磁板32设计为环形结构。由此结构可知，无论转子铁芯2如何转动，转子导磁板22与定子导磁板32之间的相对状态不变，从而实现稳定地导磁。

此外，基于上述的磁力线的传导原理，定子导磁板32可以设计为花键结构，转子导磁板22仍然为环形结构，同样能够使得无论转子铁芯2如何转动，转子导磁板22与定子导磁板32之间的相对状态保持不变。当然，转子导磁板22可以设计为花键结构，定子导磁板32仍然为环形结构，也能够实现磁力线的稳定疏导。

为了提高本发明对电压的转化能力，本发明在一种实施例中提供了至少两个的导磁部，并且全部的导磁部通过其各自的转子铁芯2罗列于所述旋转轴1上。外部电源通过引线与各个导磁部的定子绕组31相连接，各个导磁部能够进行独立作业（对于每一个导磁部而言，具有相互对应的定子铁芯3和转子铁芯2，具有这两个部件配合转子导磁板22和定子导磁板32能够进行独立的电压变换）。通过设置多个导磁部能够提高本发明的电压转化能力，并且，如此设置还能够避免采用单一导磁部时，导磁部一旦发生损坏，变压设备就需要被迫停机的情况发生。由于设置有不少于两个的导磁部，并且各个导磁部可独立工作，因此，如果其中一个导磁部发生损坏（或者不能工作）其它的导磁部还能够继续工作，该结构设计能够有效避免变压设备由于导磁部发生损坏而停机的情况发生。

当相邻的两个导磁部由于是罗列与旋转轴1上，因此可以将相邻的两个导磁部设计为在连接的部位共用一套定子导磁板32和转子导磁板22。基于上述结构设计，假定相邻的两个导磁部为A导磁部和B导磁部,那么当A导磁部和B导磁部同时工作时，在共用的定子导磁板32和转子导磁板22上都需要对磁力线进行传输。为了避免这两个导磁部相互影响而产生的磁通量的降低（如果A导磁部产生的磁通量的流通方向与B导磁部产生的磁通量的流通方向相对时，于共用的定子导磁板32和转子导磁板22上的磁通量将会降低），本发明特别地对相邻的导磁部做出了如下结构优化。

相邻的两个导磁部上定子绕组31的缠绕旋转方向相反。由电磁理论可知，当相邻的两个导磁部上定子绕组31的缠绕旋转方向相反时，这两个导磁部所激发的磁力线的旋转方向相反。那么在共用的定子导磁板32和转子导磁板22上，A导磁部和B导磁部激发出的磁力线方向相同，该结构设计能够避免相邻的导磁部之间相互的影响。

具体地，转子铁芯2与转子导磁板22为一体式结构。

具体地，定子铁芯3与定子导磁板32为一体式结构。

如此设置，能够使得转子铁芯2（定子铁芯3）与转子导磁板22（定子导磁板32）同时加工，省却了后续的转子铁芯2（定子铁芯3）与转子导磁板22（定子导磁板32）连接操作。

作为现有技术中常用的金属之间的连接方式可知，一般情况下是采用焊接实现。如果转子铁芯2（定子铁芯3）与转子导磁板22（定子导磁板32）采用焊接实现连接，将会改变转子铁芯2（定子铁芯3）和转子导磁板22（定子导磁板32）的材料性能，造成磁力线的流通阻碍。采用一体式结构设计，能够使得转子铁芯2（定子铁芯3）和转子导磁板22（定子导磁板32）所构成的整体的材料性能保持一致，提高了磁力线的流通顺畅性。

为了对导磁部进行保护，本发明还提供了变压设备外壳，定子铁芯3设置于变压设备外壳的内壁上。导磁部设置于变压设备外壳中，能够避免导磁部直接受到外力冲击，提高本发明的使用寿命。并且，变压设备外壳还能够对定子铁芯3进行固定支撑，该结构类似于现有技术中电机结构，能够使得转子铁芯2部分实现与定子铁芯3的相对转动。

基于上述实施例，本发明还提供了端盖，端盖上开设有用于旋转轴1伸出的轴孔，端盖与变压设备外壳螺栓连接。

变压设备外壳上还开设有用于定子绕组31的引线伸出的引线通孔，引线通孔与端盖上的轴孔相对设置。

以上对本发明所提供的一种旋转变压设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋转变压设备，用于对旋转装置上的电气元件进行电压变换，其特征在于，包括以自身轴线为旋转中心并可进行旋转运动的旋转轴（1）和导磁部，所述导磁部包括：

设置于所述旋转轴（1）上并随所述旋转轴（1）进行转动的转子铁芯（2），所述转子铁芯（2）上缠绕有转子绕组（21），所述转子铁芯（2）上设置有用于磁力线流通的转子导磁板（22）；

与所述转子铁芯（2）相对并固定设置的定子铁芯（3），所述定子铁芯（3）上缠绕有定子绕组（31），所述定子铁芯（3）上设置有用于磁力线流通的定子导磁板（32）；

所述转子导磁板（22）与所述定子导磁板（32）相对的间隙设置；

所述转子导磁板（22）和定子导磁板（32）中任意一个为花键结构，另一个为环形结构。

2.根据权利要求1所述的旋转变压设备，其特征在于，所述转子导磁板（22）为沿所述转子铁芯（2）的圆周方向分布的转子导磁板（22）。

3.根据权利要求1所述的旋转变压设备，其特征在于，所述定子导磁板（32）为沿所述定子铁芯（3）的圆周方向分布的定子导磁板（32）。

4.根据权利要求1所述的旋转变压设备，其特征在于，所述导磁部至少为两个，全部的所述导磁部通过其转子铁芯（2）罗列于所述旋转轴（1）上。

5.根据权利要求4所述的旋转变压设备，其特征在于，相邻的两个所述导磁部上的所述定子绕组（31）的缠绕旋转方向相反。

6.根据权利要求1至5任一项所述的旋转变压设备，其特征在于，所述转子铁芯（2）与所述转子导磁板（22）为一体式结构。

7.根据权利要求6所述的旋转变压设备，其特征在于，所述定子铁芯（3）与所述定子导磁板（32）为一体式结构。

8.根据权利要求1所述的旋转变压设备，其特征在于，还包括变压设备外壳，所述定子铁芯（3）设置于所述变压设备外壳的内壁上。

9.根据权利要求8所述的旋转变压设备，其特征在于，还包括端盖，所述端盖上开设有用于旋转轴（1）伸出的轴孔，所述端盖与所述变压设备外壳螺栓连接。

10.根据权利要求9所述的旋转变压设备，其特征在于，所述变压设备外壳上开设有用于所述定子绕组（31）的引线伸出的引线通孔，所述引线通孔与所述端盖上的轴孔相对设置。

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