CN203039439U

CN203039439U - 用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备

Info

Publication number: CN203039439U
Application number: CN2012205836054U
Authority: CN
Inventors: 廖仲篪; 廖积新
Original assignee: HUNAN YINHE ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: HUNAN YINHE ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2022-11-07

Abstract

本实用新型涉及一种用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备，包括：将外部输入的交流电转换为直流电的第一整流器；将第一整流器输出的直流电转换为交流电的逆变器；变压器，其包括分离的初级铁芯和次级铁芯，初级铁芯上缠绕有初级线圈，次级铁芯上缠绕有次级线圈；与移动装置相连接的第二整流器。其中该逆变器输出的交流电输入初级线圈，次级线圈中所感应的交流电通过第二整流器转变为直流电，之后提供给移动装置。根据本实用新型的设备操作简单、缓解了现有技术对移动装置速度的限制，并且节能、安全。

Description

用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备

技术领域

本实用新型涉及一种供电设备，特别涉及用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备。

背景技术

地铁、轻轨列车和磁悬浮列车等都属于沿着轨道移动的运输装置，生产线上的载物小车也属于沿专用生产线移动来传输货物的装置。这些装置运行时都需要供电，传统的供电方式有两种：“拖辫子”或者铺设受流轨。所谓“拖辫子”是指采用软电缆将供电线延长到需要的最远距离。然而在使用这种方法供电时，线损严重，可靠性差。铺设受流轨是指沿着装置的移动线路铺设专用的供电轨，该供电轨与固定在移动装置上的受流滑块接触，通过该受流滑块将电能传输给移动装置，这是目前应用最普遍的受流方式。

图1为传统的受流轨供电设备的示意图。传统的受流轨供电设备10通过地面设备将地面的交流电1通过整流器2整流滤波，将其转化为直流电；然后将该直流电直接连通到设置在移动装置的轨道两侧的两根受流轨3上（一根接直流电的正端，另一根接直流电的负端）；同时在移动装置5上安装受流器4，通过受流器4与受流轨3的接触，将受流轨3上的直流电传输到移动装置5（即负载）上。

这种接触式的供电设备主要存在以下几点不足：

首先，为了确保受流器和受流轨之间的严格接触，在供电设备运行的过程中，需要有较大的外力使得受流器紧压受流轨，这样会增加两者之间的摩擦，限制了移动装置的加速，因此不利于移动装置速度的提高。

同时，由于受流器和受流轨的长期摩擦，受流器和受流轨均要经受磨损，摩擦的作用甚至可能损坏移动装置，严重时会使得整个运输系统无法正常运行。在这种情况下，需要停运进行设备的检修和维护，造成高昂的代价。

另外，整个设备的供电模式比较死板，不利于灵活操控和节省电能。

为了解决现有技术中的接触式供电设备产生的上述问题，需要研究一种更先进的非接触供电设备，本实用新型正是立足于此。

实用新型内容

为了解决传统的用于沿轨道运行的移动装置的供电设备所导致的部件磨损严重、加速受限、维护和检修工作量庞大等缺陷，本实用新型提出了一种新型的用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备。

根据本实用新型，提出了一种用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备，包括：将外部输入的交流电转换为直流电的第一整流器；将第一整流器输出的直流电转换为交流电的逆变器；变压器，其包括分离的初级铁芯和次级铁芯，初级铁芯上缠绕有初级线圈，次级铁芯上缠绕有次级线圈；与移动装置相连接的第二整流器。其中该逆变器输出的交流电输入初级线圈，次级线圈中所感应的交流电通过第二整流器转变为直流电，之后提供给移动装置。

在一个实施例中，初级线圈固定在移动装置的供电轨上，次级线圈固定在移动装置上。

在一个实施例中，初级线圈包括彼此分开地布置在供电轨上的若干初级线圈部分，各初级线圈部分的长度大于移动装置的长度。

在一个实施例中，逆变器仅和初级线圈中的与移动装置所处的区域相对应的初级线圈部分以及相邻的两个初级线圈部分相连。

在一个实施例中，第一整流器输出的交流电的频率高于外部输入的交流电的频率。

在一个实施例中，变压器的初级铁芯或次级铁芯的形状包括U型铁芯或E型铁芯。

本实用新型通过设计具有互相分离的两部分的变压器，并将变压器的两部分分别安装在供电轨道和移动装置上，弥补了现有技术中供电轨道和受流体接触摩擦的缺陷，因而有利于延长移动装置的使用寿命并提升其加速上限。

另外，本实用新型采用将初级线圈分成若干个初级线圈部分的方式来布置供电轨上的初级线圈，从而分段激磁，这有利于高效、节能、灵活地利用电能，为整个设备的操作带来极大便利，同时在某个初级线圈部分遇到故障时不会影响整个设备，增强了设备的抗故障能力。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1为传统的受流轨供电设备的示意图；

图2为根据本实用新型的非接触供电设备的示意图；

图3为一个实施例中的根据本实用新型的非接触供电设备的第一整流器的结构示意图；

图4为一个实施例中的根据本实用新型的非接触供电设备的逆变器的结构示意图；

图5为一个实施例中的根据本实用新型的非接触供电设备的变压器的结构示意图；

图6为具有多个初级线圈部分的根据本实用新型的非接触供电设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图2为根据本实用新型的用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备20。其中地面电源提供的交流电6首先通过第一整流器7。第一整流器7将地面电源提供的交流电6整流滤波，转换为直流电。

在一个实施例中，地面电源提供的交流电6为三相交流电。第一整流器7例如为图3所示的常规的三相二极管不控整流电路，将三相交流电6转换为直流电。由于本领域技术人员参照附图3很容易了解该实施例中第一整流器7的工作原理，这里不再具体描述该电路。

参照图2，第一整流器7输出的直流电输入到逆变器8。逆变器8将该电流转换为交流电。

在一个优选实施例中，逆变器8输出的交流电的频率高于地面电源提供的交流电6的频率。在一个实施例中，逆变器8输出频率为20kHz~40kHz的交流电

图4显示了逆变器8的结构示意图。其中控制信号C₁和C₂控制逆变管V₁、V₂、V₃、和V₄。其中V₁和V₄同时导通或者断开，V₂和V₃同时导通或者断开。

在一个实施例中，在前半周期，控制信号使V₁和V₄导通，而使V₂和V₃断开，此时输出端电压U_ab的特点是：

极性：a端为“＋”，b端为“－”，U_ab为“＋”；

幅值：U_m＝U_D。（U_m即逆变器8输出电压的幅值，U_D为逆变器8接受的输入电压的幅值。）

在后半周期，控制信号使V₂和V₃导通，而V₁和V₄断开，此时输出端电压U_ab的特点是：

极性：a端为“－”，b端为“＋”，U_ab为“－”；

幅值：U_m＝U_D。

如此周而复始地交替下去，则a、b两端输出的便是交流电压。

在一个实施例中，a、b两端输出的交流电压的波形为矩形波。

在另一个实施例中，可以通过控制逆变器8的各个逆变管的导通和断开时间，使得逆变器8的a、b两端输出的交流电压的波形为正弦波。

再次参照图2，逆变器8输出的交流电输入到缠绕在变压器9的初级铁芯（图2中其位于变压器9的左侧半部）上的初级线圈中。由于电磁感应原理，缠绕在变压器9的次级铁芯（图2中其位于变压器9的右侧半部）上的次级线圈内将产生交流的感应电压，该感应交流电通过第二整流器10转换为直流电，提供给沿轨道运行的移动装置11。

图5为变压器9的结构示意图。在一个实施例中，变压器9包括分离的两个铁芯，即在图5中位于左侧的初级铁芯和位于右侧的次级铁芯。初级铁芯的外部缠绕有电流可通过的初级线圈，次级铁芯的外部缠绕有电流可通过的次级线圈。图5中数字12所标示的两个部分为气隙，即两个铁芯之间没有物理接触，是彼此悬空的。

在一个实施例中，变压器9的两个铁芯为U型铁芯。

在另一个实施例中，变压器9的两个铁芯为E型铁芯。

在一个实施方案中，初级线圈固定在移动装置11的与其运行轨并行的供电轨上，次级线圈固定在移动装置11上，随移动装置11移动。变压器9通过电磁感应原理将地面电源提供的电能传输给移动装置11，同时不需要移动装置11和供电轨之间的接触。这既避免了由于接触摩擦导致的设备磨损，提高了设备的使用寿命，同时几乎为零的摩擦力有效地降低了移动装置11加速过程中的阻力，有利于提高移动装置11的速度。

再次参照图2，第二整流器10将变压器9的次级线圈输出的电流转变为直流电。第二整流器10的工作原理和第一整流器7基本一致，本领域技术人员容易理解，此处不再赘述。

经过第二整流器10整流后的直流电就可以为移动装置11（负载）供电了。

在一个实施例中，沿与移动装置11的运行轨并行的供电轨铺设初级线圈（缠绕着变压器9的初级铁芯的线圈），初级线圈根据移动装置11的长度和运行速度分为若干个彼此分开的初级线圈部分，每个初级线圈部分的长度均大于移动装置11的长度。当移动装置11在运行轨道上移动到与某一个初级线圈部分相对应的位置时，将逆变器8的输出端接入该初级线圈部分及其前后相邻的两个初级线圈部分，进行激磁，其他位置上的初级线圈部分不通电。这样不需要对整个供电轨上的所有初级线圈部分进行激磁，可以高效、灵活、低损耗地利用电能。并且，由于各个初级线圈部分彼此相互独立，当某个初级线圈部分出现故障的时候，其余的初级线圈部分正常供电，不受影响。只需要及时更换故障的初级线圈部分，不会对整个设备造成大规模的损害。

在操作根据本实用新型的设备20时：通过地面电源对根据本实用新型的设备20供电，使电流输入到设备20的第一整流器7中。第一整流器7将该电流转换成直流电输入给逆变器8，逆变器8将输入其中的电流转换成交流电输入给变压器9的初级线圈，变压器9的次级线圈产生感应交流电，将其输送至第二整流器10以转换成直流电，再将该直流电提供给移动装置11。

下面具体描述根据本实用新型的设备20的变压器9的初级线圈的结构。如图6所示，变压器9的初级线圈以“部分”为单位分段铺设在供电轨上，即供电轨上布置有若干个彼此分开的初级线圈部分（即911~915等），每个初级线圈部分均通过开关连接到逆变器8的输出，变压器9的次级线圈标示为920，每个初级线圈部分的长度均大于移动装置11的长度；在运行设备20时，首先检测移动装置11所处的位置，假设移动装置11运行至与初级线圈部分913相对应的位置时，即将912、913、914三个初级线圈部分的开关闭合以连接至逆变器8的输出。其余的初级线圈部分不通电，不工作。当移动装置11移动至与初级线圈部分912相对应的位置时，闭合初级线圈部分911的开关，断开初级线圈部分914的开关；当移动装置11移动至与初级线圈部分914相对应的位置时，闭合初级线圈部分915的开关，断开初级线圈部分912的开关。这样任何位置只有移动装置11所在位置所对应的以及其前后总共三个初级线圈部分与逆变器8连接。如此能够提高能量的使用效率，降低整个设备20的能量损耗，并且便于灵活地操作设备20，同时提高了设备20的抗故障能力。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进。本实用新型并不局限于文中公开的实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种用于沿轨道运行的移动装置的非接触供电设备，包括：

将外部输入的交流电转换为直流电的第一整流器；

将所述第一整流器输出的直流电转换为交流电的逆变器；

变压器，其包括分离的初级铁芯和次级铁芯，所述初级铁芯上缠绕有初级线圈，所述次级铁芯上缠绕有次级线圈；

与移动装置相连接的第二整流器，

其特征在于，所述逆变器输出的交流电输入所述初级线圈，所述次级线圈中所感应的交流电通过所述第二整流器转变为直流电，之后提供给所述移动装置。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述初级线圈固定在所述移动装置的供电轨上，所述次级线圈固定在所述移动装置上。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述初级线圈包括彼此分开地布置在供电轨上的若干初级线圈部分，各初级线圈部分的长度大于移动装置的长度。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述逆变器仅和所述初级线圈中的与所述移动装置所处的区域相对应的初级线圈部分以及相邻的两个初级线圈部分相连。

5.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一整流器输出的交流电的频率高于外部输入的交流电的频率。

6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述变压器的所述初级铁芯或所述次级铁芯的形状包括U型铁芯或E型铁芯。