專利名稱：一種基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用于水下環境中的能在較寬的工作間隙下傳輸電能的可
分離變壓器。
背景技術：
水下移動設備通常由電能驅動，然而通常環境中水是電的良導體。如果水下輸電像陸上輸電一樣采用裸露導體接觸方式，密封困難且極易漏電。為了使水下移動設備在充電后能夠脫開輸電裝置自由移動，目前應用較多的方式是通過濕插拔接頭在水下向移動設備提供電能，但是這種接頭價格高達十幾萬元，其推廣應用受到很大限制。非接觸的電能傳輸方式，通過原邊、副邊分開的可分離變壓器傳輸電能，避免了直接物理接觸和電氣連接，提高了可靠性，大大增強了對水下環境的適應性，在水下工程應用方面具備很大的潛力。然而水下環境復雜多變，經常有雜物、水下生物等掉落、附著在設備表面，限制了小工作間隙的可分離變壓器的應用，所以需要一種能在較寬工作間隙下傳輸電能的可分離變壓器。
發明內容本實用新型的目的是提出一種基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，作為水下電能傳輸接口 。 本實用新型的基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，包括上移動磁芯機構和下固定磁芯機構； 上移動磁芯機構包括上盤，由圓盤和中心柱構成的第一鐵氧體磁芯，撞針和副邊
線圈，撞針的一側有中心螺桿，另一側頂端有導向斜角，撞針的中心螺桿依次穿過開設在第
一鐵氧體磁芯和上盤的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第一螺母，第一鐵氧體磁芯的
中心柱平面與撞針緊貼，在上盤和第一螺母之間有第一彈簧墊片，副邊線圈套在第一鐵氧
體磁芯的中心柱上，第一鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀； 下固定磁芯機構包括下盤，由圓盤和中心柱構成的第二鐵氧體磁芯，帶底的圓筒
和原邊線圈，圓筒的底部有中心螺桿，該中心螺桿依次穿過開設在第二鐵氧體磁芯和下盤
的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第二螺母，第二鐵氧體磁芯的中心柱平面與圓筒的
底面緊貼，在下盤和第二螺母之間有第二彈簧墊片，原邊線圈套在第二鐵氧體磁芯的中心
柱上，在圓筒內置有緩沖墊，第二鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀。
工作原理 可分離變壓器原邊線圈與電源裝置連接，副邊線圈與用電設備相連。當需要電能傳輸時，將上移動磁芯機構與下固定磁芯機構同軸對接，上移動磁芯機構的帶有導向斜角的撞針滑入下固定磁芯機構的帶底圓筒內，保證可分離變壓器的自動對正；圓筒內的緩沖墊可避免分離變壓器受到過于猛烈的沖擊；通過撞針長度和緩沖墊厚度可使兩磁芯的軸向間隙固定，防止可分離變壓器的電路參數變化；原邊線圈和副邊線圈間形成穩定的電磁耦合。當原邊線圈中通入高頻交流電時，副邊線圈可以有效地接收電能，供負載使用。充電完成后，上移動機構向上運動，撞針滑出圓筒，即可完成可分離變壓器的分離，用電設備可自行移動。 本實用新型的有益效果 本實用新型采用電磁耦合結構實現水下電能的傳輸，避免輸電接口的物理接觸和電氣連接；通過帶有中心柱的蝶形磁芯保證了可分離變壓器原邊、副邊線圈存在較大間隙時仍能保持較好的電磁耦合；因為允許原、副邊線圈間存在較大間隙，所以不易被掉落到變壓器表面的雜物劃傷；本實用新型的可分離變壓器的上移動磁芯機構和下固定磁芯機構均不存在空腔，內外壓平衡，可以承受深海高壓作用；結構簡單，耐壓、密封性好，可靠性高，維修方便，有效解決水下輸電接口的安全性和造價昂貴的缺點。通過試驗驗證，本實用新型可以在10mm的較寬間隙下實現約92%的傳輸效率。
圖1是水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器的總體結構圖。 圖2是水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器鐵氧體磁芯示意圖，A)為軸向剖視
圖，B)為俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖進一步說明本實用新型。 參照圖l，本實用新型的基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，包括上移動磁芯機構和下固定磁芯機構； 上移動磁芯機構包括起保護和支撐作用的上盤1，由圓盤和中心柱構成的第一鐵氧體磁芯2，撞針10和副邊線圈3，撞針10的一側有中心螺桿，另一側頂端有導向斜角，撞針10的中心螺桿依次穿過開設在第一鐵氧體磁芯2和上盤1的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第一螺母8，第一鐵氧體磁芯2的中心柱平面與撞針緊貼，通過擰緊第一螺母將上盤，第一鐵氧體磁芯和撞針固定成一體。在上盤1和第一螺母8之間有第一彈簧墊片9以防止松脫，副邊線圈3套在第一鐵氧體磁芯2的中心柱上，第一鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀(見圖2); 下固定磁芯機構包括起保護和支撐作用的下盤7，由圓盤和中心柱構成的第二鐵氧體磁芯6，帶底的圓筒11和原邊線圈5，圓筒11的底部有中心螺桿，該有中心螺桿依次穿過開設在第二鐵氧體磁芯6和下盤7的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第二螺母15，第二鐵氧體磁芯6的中心柱平面與圓筒11的底面緊貼，通過擰緊第二螺母將下盤，第二鐵氧體磁芯和圓筒固定成一體。在下盤7和第二螺母15之間有第二彈簧墊片14以防止松脫，原邊線圈5套在第二鐵氧體磁芯6的中心柱上，在圓筒11的內底面通過環氧樹脂膠體13固定緩沖墊12，可避免分離變壓器受到過于猛烈的沖擊。第二鐵氧體磁芯的圓盤具有兩個對稱缺口，呈蝴蝶狀(見圖2)。 采用蝴蝶狀磁芯可使裝置輕量化，并改善線圈的散熱條件。為了在較寬的間隙下仍能保持原、副邊線圈間較好的電磁耦合效果，可采用較短中心柱的磁芯和延展成扁平狀的線圈，使副邊線圈3的內圈緊貼第一鐵氧體磁芯2的中心柱，厚度與中心柱的端面齊平，外徑與第一鐵氧體磁芯2的圓盤外徑相同。原邊線圈5的內圈緊貼第二鐵氧體磁芯6的中心柱，厚度與中心柱的端面齊平，外徑與第二鐵氧體磁芯6的圓盤外徑相同。
權利要求一種基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，其特征是包括上移動磁芯機構和下固定磁芯機構；上移動磁芯機構包括上盤(1)，由圓盤和中心柱構成的第一鐵氧體磁芯(2)，撞針(10)和副邊線圈(3)，撞針(10)的一側有中心螺桿，另一側頂端有導向斜角，撞針(10)的中心螺桿依次穿過開設在第一鐵氧體磁芯(2)和上盤(1)的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第一螺母(8)，第一鐵氧體磁芯(2)的中心柱平面與撞針緊貼，在上盤(1)和第一螺母(8)之間有第一彈簧墊片(9)，副邊線圈(3)套在第一鐵氧體磁芯(2)的中心柱上，第一鐵氧體磁芯(2)的圓盤具有兩個對稱缺口；下固定磁芯機構包括下盤(7)，由圓盤和中心柱構成的第二鐵氧體磁芯(6)，帶底的圓筒(11)和原邊線圈(5)，圓筒(11)的底部有中心螺桿，該中心螺桿依次穿過開設在第二鐵氧體磁芯(6)和下盤(7)的中心孔，在螺桿伸出中心孔端擰接有第二螺母(15)，第二鐵氧體磁芯(6)的中心柱平面與圓筒(11)的底面緊貼，在下盤(7)和第二螺母(15)之間有第二彈簧墊片(14)，原邊線圈(5)套在第二鐵氧體磁芯(6)的中心柱上，在圓筒(11)內置有緩沖墊(12)，第二鐵氧體磁芯(6)的圓盤具有兩個對稱缺口。
2. 根據權利要求1所述的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，其特征是副邊線圈(3)的內圈緊貼第一鐵氧體磁芯(2)的中心柱，厚度與中心柱的端面齊平，外徑與第一鐵氧體磁芯的圓盤外徑相同。
3. 根據權利要求1所述的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，其特征是原邊線圈(5)的內圈緊貼第二鐵氧體磁芯(6)的中心柱，厚度與中心柱的端面齊平，外徑與第二鐵氧體磁芯的圓盤外徑相同。
專利摘要本實用新型的基于蝶形磁芯的水下非接觸式電能傳輸用可分離變壓器，包括上移動磁芯機構和下固定磁芯機構；上移動磁芯機構包括固定成一體的上盤，第一鐵氧體磁芯，撞針和副邊線圈，下固定磁芯機構包括固定成一體的下盤，第二鐵氧體磁芯，圓筒和原邊線圈，圓筒內底面有緩沖墊。本實用新型采用電磁耦合結構實現水下電能的非接觸傳輸，避免輸電接口的物理接觸和電氣連接；通過帶有中心柱的蝶形磁芯保證了可分離變壓器原邊、副邊線圈存在較大間隙時仍能保持較好的電磁耦合。本實用新型結構簡單，耐壓、密封性好，可靠性高，維修方便，有效解決了水下輸電接口的安全性和造價昂貴的缺點。
文檔編號H01F30/06GK201518271SQ20092012468
公開日2010年6月30日 申請日期2009年7月16日 優先權日2009年7月16日
發明者李德駿, 李澤松, 楊燦軍, 林麟, 陳鷹 申請人:浙江大學