CN108964286A - 一种大功率动态耦合无线输电的电滑环 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，包括电滑环本体，所述电滑环本体由定子部分和转子部分组成，定子部分包括屏蔽外环、螺旋型发射线圈、上外磁体、下外磁体和发射端补偿电容；转子部分包括屏蔽内环、螺旋型接收线圈、上内磁体、下内磁体和接收端补偿电容；定子部分与转子部分依靠螺旋型发射线圈与螺旋型接收线圈的动态磁场耦合实现能量传输。电滑环通过采用磁场为能量传输介质，可摆脱传统电滑环机械结构转动不顺、存在信号干扰、滑环易短路等问题，因此动态耦合无线输电的电滑环从成本和可靠性等方面更能满足用户生产需要。
Description
技术领域
本发明属于电滑环技术领域，尤其是涉及一种大功率动态耦合无线输电的电滑环。
背景技术
导电滑环在雷达通讯设备、风车、机器人、自动加工设备和速率转台等领域应用广泛，其主要由电刷、导电环、绝缘材料、轴承、支架和其他辅助部件组成。电源和终端用电负载用连接导线分别连接至电刷和导电环，从而使负载持续获取电能。然而，目前随着越来越多的的设备对电滑环的供电要求逐渐提高，面向应用过程的问题凸显。主要包括功率传输与信号传输干扰严重，导电滑环受滑环截面积、电刷与接触面压力、电刷接触面积的限制最大允许工作电流难以提高，由于振动影响造成电滑环内塑料主轴破裂、轴承损坏等。因此，为适应工业需求，加快研发具有传输功率大、工作可靠稳定、应用便捷的电滑环至关重要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，采用动态耦合无线输电的方式在定子与转子间实现高效能量传输，进而摆脱电滑环转动不顺、信号干扰、滑环易短路等问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，所述电滑环本体包括定子部分和转子部分，转子部分设置在定子部分内；
定子部分包括屏蔽外环、螺旋型发射线圈、上外磁体、下外磁体和发射端补偿电容，螺旋型发射线圈固定在屏蔽外环内侧，发射端补偿电容固定在屏蔽外环外侧，上外磁体固定在屏蔽外环内表面上侧边缘，下外磁体固定在屏蔽外环内表面下侧边缘，螺旋型发射线圈与发射端补偿电容串联连接；
转子部分包括屏蔽内环、螺旋型接收线圈、上内磁体、下内磁体和接收端补偿电容，螺旋型接收线圈固定在屏蔽内环外侧，接收端补偿电容固定在屏蔽内环内侧，上内磁体固定在屏蔽内环外表面的上侧边缘，下内磁体固定在屏蔽内环外表面的下侧边缘，螺旋型接收线圈与接收端补偿电容串联连接；
上外磁体与上内磁体同性磁极相对，下外磁体与下内磁体同性磁极相对，两组磁极产生斥力，使屏蔽外环与屏蔽内环的中心线重合；
定子部分与转子部分依靠螺旋型发射线圈与螺旋型接收线圈的动态磁场耦合实现能量传输。
进一步的,所述发射端补偿电容与屏蔽外环之间，屏蔽外环与螺旋形发射线圈之间，屏蔽外环与上外磁体之间，屏蔽外环与下外磁体之间，均通过粘合剂固定。
进一步的,所述屏蔽内环与接收端补偿电容之间，屏蔽内环与螺旋形接收线圈之间，屏蔽内环与上内磁体之间，屏蔽内环与下内磁体之间，均通过粘合剂固定。
进一步的,所述螺旋型发射线圈采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触。
进一步的,所述螺旋型接收线圈采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触。
进一步的,屏蔽外环与屏蔽内环可将磁场束缚在定子与转子之间，减小漏磁，提高能量传输效率。
相对于现有技术，本发明所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环具有以下优势：
本发明通过定子中螺旋型发射线圈与转子中螺旋型接收线圈的动态电磁耦合实现能量高效传输，摆脱了转动不顺、接触器件材料损耗、最大允许通过电流受限和滑环易短路等问题，适用于大功率动态输电场合，便于安装，应用便捷。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环的主视图；
图2为本发明实施例所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环的俯视图；
图3为图1沿A-A1方向剖视图。
附图标记说明：
1-电滑环本体；2-屏蔽外环；3-螺旋型发射线圈；4-上外磁体；5-下外磁体；6-发射端补偿电容；7-屏蔽内环；8-螺旋型接收线圈；9-上内磁体；10-下内磁体；11-接收端补偿电容。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见附图1-3所示，本实施例中的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，包括电滑环本体1，所述电滑环本体1包括定子部分和转子部分。定子部分包括屏蔽外环2，螺旋型发射线圈3，上外磁体4，下外磁体5和发射端补偿电容6；转子部分包括屏蔽内环7，螺旋型接收线圈8，上内磁体9，下内磁体10，接收端补偿电容11。
从图3中可以看出，所述发射端补偿电容6与屏蔽外环2之间，屏蔽外环2与螺旋型发射线圈3之间，屏蔽外环2与上外磁体4之间，屏蔽外环2与下外磁体5之间，均通过粘合剂固定；屏蔽内环7与接收端补偿电容11之间，屏蔽内环7与螺旋型接收线圈8之间，屏蔽内环7与上内磁体9之间，屏蔽内环7与下内磁体10之间，均通过粘合剂固定；屏蔽外环2和屏蔽内环7由于上外磁体4与上内磁体9之间的斥力以及下外磁体5与下内磁体10之间的斥力作用，相隔一定距离，并且屏蔽外环2和屏蔽内环7的中心线重合。本实例中所述螺旋型发射线圈3和螺旋型接收线圈8相邻每匝之间紧密接触，可避免寄生电容的存在，具体匝数可根据实际应用中需要电感值确定。
本实施例中，所述螺旋型发射线圈3采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触，黏结材料固定在屏蔽外环2内侧，发射端补偿电容6固定在屏蔽外环2外侧。
本实施例中，所述螺旋型接收线圈8采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触，黏结材料固定在屏蔽内环7外侧，接收端补偿电容11固定在屏蔽内环7内侧。
本实施例中，所述定子部分的屏蔽外环2和转子部分的屏蔽内环7不仅可以固定螺旋型发射线圈3和螺旋型接收线圈8，而且能将动态耦合磁场束缚在屏蔽外环2和屏蔽内环7之间，减小磁场向外辐射，从而提高能量传输效率。
本实施例中，所述上外磁体4固定在屏蔽外环2内表面上侧边缘，下外磁体5固定在屏蔽外环2内表面下侧边缘，上内磁体9固定在屏蔽内环7外表面的上侧边缘，下内磁体10固定在屏蔽内环7外表面的下侧边缘，上外磁体4与上内磁体9同性磁极相对，下外磁体5与下内磁体10同性磁极相对，两组磁极由于产生斥力，使屏蔽外环与屏蔽内环的中心线重合。
本发明通过磁场的动态耦合实现定子部分与转子部分的能量传输，摆脱了传统电滑环机械结构转动不顺、存在信号干扰、滑环易短路等问题，大功率动态耦合无线输电的电滑环更能满足用户生产需要，促进工业生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，其特征在于：所述电滑环本体包括定子部分和转子部分，转子部分设置在定子部分内；
定子部分包括屏蔽外环、螺旋型发射线圈、上外磁体、下外磁体和发射端补偿电容，螺旋型发射线圈固定在屏蔽外环内侧，发射端补偿电容固定在屏蔽外环外侧，上外磁体固定在屏蔽外环内表面上侧边缘，下外磁体固定在屏蔽外环内表面下侧边缘，螺旋型发射线圈与发射端补偿电容串联连接；
转子部分包括屏蔽内环、螺旋型接收线圈、上内磁体、下内磁体和接收端补偿电容，螺旋型接收线圈固定在屏蔽内环外侧，接收端补偿电容固定在屏蔽内环内侧，上内磁体固定在屏蔽内环外表面的上侧边缘，下内磁体固定在屏蔽内环外表面的下侧边缘，螺旋型接收线圈与接收端补偿电容串联连接；
上外磁体与上内磁体同性磁极相对，下外磁体与下内磁体同性磁极相对，两组磁极产生斥力，使屏蔽外环与屏蔽内环的中心线重合；
定子部分与转子部分依靠螺旋型发射线圈与螺旋型接收线圈的动态磁场耦合实现能量传输。
2.根据权利要求1所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，其特征在于：所述发射端补偿电容与屏蔽外环之间，屏蔽外环与螺旋形发射线圈之间，屏蔽外环与上外磁体之间，屏蔽外环与下外磁体之间，均通过粘合剂固定。
3.根据权利要求1所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，其特征在于：所述屏蔽内环与接收端补偿电容之间，屏蔽内环与螺旋形接收线圈之间，屏蔽内环与上内磁体之间，屏蔽内环与下内磁体之间，均通过粘合剂固定。
4.根据权利要求1所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，其特征在于：所述螺旋型发射线圈采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触。
5.根据权利要求1所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，其特征在于：所述螺旋型接收线圈采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触。
6.根据权利要求1所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，其特征在于：屏蔽外环与屏蔽内环可将磁场束缚在定子与转子之间，减小漏磁，提高能量传输效率。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20181207 Assignee: TIANJIN KEYVIA ELECTRIC Co.,Ltd. Assignor: TIANJIN POLYTECHNIC University Contract record no.: X2024980000768 Denomination of invention: A high-power dynamic coupled wireless transmission electric slip ring Granted publication date: 20231201 License type: Common License Record date: 20240115 |
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