CN113131624A - 一种载车转塔无线供电装置 - Google Patents

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CN113131624A CN202110437366.5A CN202110437366A CN113131624A CN 113131624 A CN113131624 A CN 113131624A CN 202110437366 A CN202110437366 A CN 202110437366A CN 113131624 A CN113131624 A CN 113131624A
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王俊慧
谢公才
齐健
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

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Abstract

本发明提供了一种载车转塔无线供电装置，摒弃了现有的利用汇流环供电的转塔形式，通过非接触的无线供电方式，完全消除了在长期使用后发生接触不良的隐患，有效克服了需要定期检修或更换的缺陷，简化了装置结构并节约了成本，同时也显著提高了可靠性。转塔上所设置的储能装置能够在制度减速过程中回收多余的动能并转化储存为电能，从而能够为转塔上的多种其他用电部件尤其是在非转动条件下仍能保证必要的电力供应，大大拓展了本发明的适用领域及场景。

Description

一种载车转塔无线供电装置
技术领域
本发明属于载车转塔技术领域，具体涉及一种通过非接触的无线方式实现的载车转塔供电技术。
背景技术
当前，在起重机、军用雷达车、海上系泊系统等的诸多特种作业领域中，载车转塔结构均被广泛地应用。现有技术中的载车固定部分与转塔旋转部分之间主要是通过汇流环这一关键部件实现结构与电气上的连接。固定部分与转塔两者可通过光、电或磁信号等无线方式传递通信信号，但电能目前仍然需要接触式的方式来提供，是由汇流环中的电滑环在相对静止或转动状态下将电力由固定部分向转塔部分提供。这种接触式的电力传输方式要求汇流环在工作中必须始终保持可靠接触，然而在长时间使用中不可避免地会发生接触磨损和接触不良的故障，因而需要对汇流环部分进行定期维护检查。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在改进现有汇流环传输电力的缺陷，提供一种以非接触的无线方式在载车固定部分与转塔之间传输电力的载车转塔无线供电装置。
所述装置具体由以下部件组成：
载车固定部分、转塔、转塔转轴、驱动马达、固定侧变换组合、固定侧初级绕组、转塔侧次级绕组、转塔侧输出组合以及储能装置；
其中，所述载车固定部分上固定安装所述转塔转轴；所述转塔转轴与转塔之间转动连接；所述驱动马达设置在所述转塔底部，所述转塔转轴同时作为所述驱动马达的定子；
所述固定侧变换组合与所述固定侧初级绕组设置于载车固定部分；固定侧变换组合用于将电源提供的电流电变换为高频脉冲并提供给固定侧初级绕组，使所述固定侧初级绕组产生高频交变磁场；
所述转塔侧输出组合与转塔侧次级绕组所述设置于转塔上；所述转塔侧次级绕组靠近所述固定侧初级绕组，用于发生电磁感应并向转塔侧输出组合输出高频交流电；所述转塔侧输出组合将高频交流电逆变后输出，使所述驱动马达驱动转塔旋转，或提供给转塔上的其他用电部件；
所述储能装置设置于转塔上，用于将转塔制动减速过程中的动能回收转化为电能并储存，为转塔上的通信、传感器、照明等多种其他用电部件提供电力，尤其是在转塔停转时仍然能为这些部件提供必要的电力供应。
进一步地，所述固定侧变换组合还连接有辅助绕组，用于与初级绕组配合监测调整输出并抑制谐波。
进一步地，所述固定侧初级绕组和/或辅助绕组，以及转塔侧次级绕组的磁芯剖面为E型，初级绕组和/或辅助绕组与次级绕组的磁芯呈
Figure BDA0003033577430000021
对称布置。
进一步地，所述固定侧变换组合实时监测工作电流、辅助绕组输出电压以调整输出高频脉冲的占空比，以满足使用要求。
进一步地，所述固定侧变换组合以发电机组、市电或动力电池等多种形式作为电源。
进一步地，所述储能装置利用转塔制动减速过程中所产生的反向电动势实现动能回收与储能，也可以采用被本领域技术人员所知晓的譬如将制动时所产生的热能转化为电能等的其他诸多方式。
有益效果
上述本发明所提供的载车转塔无线供电装置，摒弃了现有的利用汇流环供电的转塔形式，通过非接触的无线供电方式，完全消除了在长期使用后发生接触不良的隐患，有效克服了需要定期检修或更换的缺陷，简化了装置结构并节约了成本，同时也显著提高了可靠性。创新性地在转塔上设置储能装置将制度减速过程中多余的动能回收并转化储存为电能，在此类装置中属于首次利用且不属于惯用手段，能够为转塔上的多种其他用电部件尤其是在非转动条件下仍能保证必要的电力供应，大大拓展了本发明的适用领域及场景。
附图说明
图1示出了本发明所提供装置的电路原理图。各附图标记分别表示：1为固定侧变换组合，2为固定侧初级绕组，3为固定侧辅助绕组，4为转塔侧次级绕组，5为转塔侧输出组合。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
本发明所提供的载车转塔无线供电装置如图1所示，具体由以下部件组成：
载车固定部分、转塔、转塔转轴、驱动马达、固定侧变换组合1、固定侧初级绕组2、转塔侧次级绕组4、转塔侧输出组合5以及储能装置(未示出)；
其中，所述载车固定部分上固定安装所述转塔转轴；所述转塔转轴与转塔之间转动连接；所述驱动马达设置在所述转塔底部，所述转塔转轴同时作为所述驱动马达的定子；
所述固定侧变换组合与所述固定侧初级绕组设置于载车固定部分；固定侧变换组合用于将电源提供的电流电变换为高频脉冲并提供给固定侧初级绕组，使所述固定侧初级绕组产生高频交变磁场；
所述转塔侧输出组合与转塔侧次级绕组所述设置于转塔上；所述转塔侧次级绕组靠近所述固定侧初级绕组，用于发生电磁感应并向转塔侧输出组合输出高频交流电；所述转塔侧输出组合将高频交流电逆变后输出，使所述驱动马达驱动转塔旋转，或提供给转塔上的其他用电部件；
所述储能装置设置于转塔上，用于将转塔制动减速过程中的动能回收转化为电能并储存，为转塔上的通信、传感器、照明等多种其他用电部件提供电力，尤其是在转塔停转时仍然能为这些部件提供必要的电力供应。
在本发明的一个优选实施方式中，固定侧变换组合还连接有辅助绕组3，用于与初级绕组配合监测调整输出并抑制谐波。所述固定侧初级绕组和/或辅助绕组，以及转塔侧次级绕组的磁芯剖面为E型，初级绕组和/或辅助绕组与次级绕组的磁芯呈
Figure BDA0003033577430000041
对称布置。
工作时,变换组合1将发电机组(或市电)输入的交流电变换为可调高频脉冲；高频脉冲输出至初级绕组2，在初级绕组2(辅助绕组3)、次级绕组4的磁芯产生交变磁场；通过电磁感应，交变磁场在辅助绕组3、次级绕组4感应出高频交流电；高频直流电通过输出组合5整流、稳压后，可直接给负载输出高压直流，或者高压直流电通过输出组合5逆变后输出满足要求的交流电源。工作过程中，变换组合1实时监测工作电流、辅助绕组3输出电压以调整变换组合1输出高频脉冲占空比，保证输出高压直流或交流电源满足使用要求。所述固定侧变换组合以发电机组、市电或动力电池等多种形式作为电源，从而使本发明所提供的装置能够广泛用于车辆、船舶、系泊系统等多种实用场景。
在本发明的一个优选实施方式中，所述储能装置利用转塔制动减速过程中所产生的反向电动势实现动能回收与储能。
以上对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种载车转塔无线供电装置，其特征在于：具体由以下部件组成：
载车固定部分、转塔、转塔转轴、驱动马达、固定侧变换组合、固定侧初级绕组、转塔侧次级绕组、转塔侧输出组合以及储能装置；
其中，所述载车固定部分上固定安装所述转塔转轴；所述转塔转轴与转塔之间转动连接；所述驱动马达设置在所述转塔底部，所述转塔转轴同时作为所述驱动马达的定子；
所述固定侧变换组合与所述固定侧初级绕组设置于载车固定部分；固定侧变换组合用于将电源提供的电流电变换为高频脉冲并提供给固定侧初级绕组，使所述固定侧初级绕组产生高频交变磁场；
所述转塔侧输出组合与转塔侧次级绕组所述设置于转塔上；所述转塔侧次级绕组靠近所述固定侧初级绕组，用于发生电磁感应并向转塔侧输出组合输出高频交流电；所述转塔侧输出组合将高频交流电逆变后输出，使所述驱动马达驱动转塔旋转，或提供给转塔上的其他用电部件；
所述储能装置设置于转塔上，用于将转塔制动减速过程中的动能回收转化为电能并储存，为转塔上的通信、传感器、照明部件提供电力。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述固定侧变换组合还连接有辅助绕组，用于与初级绕组配合监测调整输出并抑制谐波。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述固定侧初级绕组和/或辅助绕组，以及转塔侧次级绕组的磁芯剖面为E型，初级绕组和/或辅助绕组与次级绕组的磁芯呈“E|
Figure FDA0003033577420000011
”对称布置。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述固定侧变换组合实时监测工作电流、辅助绕组输出电压以调整输出高频脉冲的占空比。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述固定侧变换组合以发电机组、市电或动力电池作为电源。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述储能装置利用转塔制动减速过程中所产生的反向电动势实现动能回收与储能。
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