CN105826785A - 无接触式能量传递汇流环 - Google Patents

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CN105826785A CN201610328535.0A CN201610328535A CN105826785A CN 105826785 A CN105826785 A CN 105826785A CN 201610328535 A CN201610328535 A CN 201610328535A CN 105826785 A CN105826785 A CN 105826785A
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吴志林
陈智仁
陈川琳
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/08—Slip-rings
    • H—ELECTRICITY
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明属于能量传递技术领域，涉及一种无接触式能量传递汇流环，包括固定端和旋转端，其特征在于所述固定端与旋转端为无接触结构形式，固定端与旋转端形成闭合磁路传递电功率。本发明对温度适应性好，可在‑40℃到120℃环境温度下正常工作，可应用于雷达天线系统、火控系统、船舶推进系统、医疗CT、机器人、风力涡轮、视频监视系统、速率转台等领域，完全可以满足高转速，长寿命，高可靠性的要求。

Description

无接触式能量传递汇流环
技术领域
本发明属于能量传递技术领域，具体涉及一种用于电功率传递的无接触式能量传递汇流环。
背景技术
汇流环又称导电滑环、电旋转连接器、电铰链等，是实现旋转平台和静止平台间电功率和电信号双向传输的精密装置。无接触式汇流环的旋转端与固定端间不通过触点导通传输。
目前无接触式汇流环只能用于信号的传输，电功率的传输都是接触式的，有碳刷铜环组合、金属触点组合等形式，由于固定端和旋转端存在接触和摩擦，使用转速和使用寿命比较低，转速高时接触可靠性显著下降。碳刷铜环组合集电环额定转速一般不超过3000RPM、寿命只有1X108转，而且由于磨损会产生大量的石墨金属粉尘，污染集电环，影响可靠性；金属触点组合额定转速一般300RPM、寿命也只有1X108转左右。所以现有的接触式汇流环都无法达到高转速，长寿命高可靠性的要求。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，而提出的一种用于电功率传递的无接触式能量传递汇流环。
本发明的主要技术方案：无接触式能量传递汇流环，包括固定端和旋转端，其特征在于所述固定端与旋转端为无接触结构形式，固定端与旋转端形成闭合磁路传递电功率。
一般地，所述固定端包括固定端铁芯与固定端线圈，旋转端包括旋转端铁芯与旋转端线圈；旋转端通过转轴和轴承安装在壳体内部，与直接安装在同一壳体内部的固定端形成闭合的磁场回路；旋转端与固定端及壳体之间保持一定间隙，旋转端可自由旋转。
进一步地，所述固定端线圈安装在固定端铁芯上，其引出线从壳体的引线孔引出到壳体外；旋转端线圈安装在旋转端铁芯上，跟随旋转端铁芯旋转，其引出线从转轴的引线孔引出到壳体外。
本发明汇流环的工作原理：交流电能从固定端线圈引线输入时，固定端铁芯内感应生成一个交变磁场，通过闭合的磁场回路旋转端铁芯上也产生了交变磁场，切割旋转端线圈，产生交变电能通过旋转端线圈的引出线输出，完成了无接触式输送交流电能的过程，其实质就是一个次级线圈可以自由旋转的变压器。
本发明无接触式能量传递汇流环，由于固定端和旋转端没有接触，而旋转端的轴承实际承受载荷十分微小，所以最高工作转速可达12000RPM以上最长寿命可以达到1X1012转以上，可以做到几十年免维护和保养。
由于无接触式汇流环的固定端线圈和旋转端线圈分别安装在固定端铁芯和旋转端铁芯上，并用环氧树脂封装，绝缘性能良好，可以在水、油、各种气体等各种介质内直接使用，不必要做专门的密封。
本发明对温度适应性好，可在-40℃到120℃环境温度下正常工作，可应用于雷达天线系统、火控系统、船舶推进系统、医疗CT、机器人、风力涡轮、视频监视系统、速率转台等领域，完全可以满足高转速，长寿命，高可靠性的要求。
附图说明
图1为本发明实施例汇流环的结构示意图。
图中，1-壳体；2-固定端铁芯；3-固定端线圈；4-旋转端线圈；5-旋转端铁芯；6-端盖；7-轴承；8-转轴；9-轴承压板；10-铜套。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明加以详细描述。
实施例：用于电功率传递的无接触式能量传递汇流环如附图1所示，主要包括固定端和旋转端，其主要特点是固定端与旋转端为无接触结构形式，固定端与旋转端形成闭合磁路传递电功率。
实施例中，固定端包括固定端铁芯2与固定端线圈3，旋转端包括旋转端铁芯5与旋转端线圈4；固定端线圈3绕在固定端铁芯2上，固定端铁芯2用螺钉固定在壳体1上；旋转端线圈4绕在旋转端铁芯5上，旋转端铁芯5压装在转轴8上，通过轴承7、轴承压板9固定在端盖6上，转轴8的另一端有铜套10；壳体1和端盖6合拢锁紧后，固定端与旋转端形成闭合的磁场回路；旋转端铁芯5和固定端铁芯2、壳体1之间保持一定间隙，保证旋转端的自由旋转。当从固定端线圈3引线处输入交流电U～，根据电磁相互转变的原理，电能通过固定端线圈3转化为交变磁场，通过固定端铁芯2和旋转端铁芯5形成的闭合磁路进行偶合，使旋转端铁芯5上产生交变磁场，旋转端线圈4将旋转端铁芯5上的交变磁场转化成交流电能V～，从输出端输出，完成了无接触传输交流电能的过程。旋转端通过转轴和轴承安装在壳体内部，与直接安装在同一壳体内部的固定端形成闭合的磁场回路；旋转端与固定端及壳体之间保持一定间隙，确保其自由旋转。
实施例的技术参数：
通路： 2路
电流:10A@380VAC
转速： 10rpm
旋转力矩： ≤10N.m
工作温度： -40~+60℃
防护等级： IP66
本实施例无接触式汇流环具有以下特点：
＊无接触，无摩擦，使用寿命长；
＊结构形式多样；
＊电磁辐射小，抗干扰能力强；
＊可同时与高频旋转关节、光旋转关节、液（气）旋转关节集成。
无接触式汇流环可应用于雷达天线系统、火控系统、船舶推进系统、医疗CT、机器人、风力涡轮、视频监视系统、速率转台等领域。

Claims (3)

1.无接触式能量传递汇流环，包括固定端和旋转端，其特征在于所述固定端与旋转端为无接触结构形式，固定端与旋转端形成闭合磁路传递电功率。
2.如权利要求所述的无接触式能量传递汇流环，其特征在于所述固定端包括固定端铁芯与固定端线圈，旋转端包括旋转端铁芯与旋转端线圈；旋转端通过转轴和轴承安装在壳体内部，与直接安装在同一壳体内部的固定端形成闭合的磁场回路；旋转端与固定端及壳体之间保持一定间隙，旋转端可自由旋转。
3.如权利要求所述的无接触式能量传递汇流环，其特征在于所述固定端线圈安装在固定端铁芯上，其引出线从壳体的引线孔引出到壳体外；旋转端线圈安装在旋转端铁芯上，跟随旋转端铁芯旋转，其引出线从转轴的引线孔引出到壳体外。
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