專利名稱：薄層環形非接觸式電能傳輸裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于機電一體化技術領域，涉及一種薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，可用于對旋轉部件、機器關節、速度轉臺和礦下設備的電能非接觸式傳輸。
背景技術：
目前，為雷達、速度轉臺、探礦鉆井、機械關節等旋轉部件進行非接觸式電能傳輸的技術已取得一定的進展，該技術主要是利用松耦合變壓器原理，使電能從旋轉部件的一端，跨過一定的空氣間隙，傳遞到相對轉動的另一端，從而解決了傳統電接觸式導電滑環所存在的穩定性差、加工困難、壽命短、成本高昂等諸多弊端。其中，磁芯為構成松耦合變壓器的關鍵器件，屬于非標準元件，因此只能根據特定的結構及尺寸要求與磁芯生產廠家聯系定制，而模具的通用性差，每次調整磁芯的規格，都必須重新開模制作，僅就模具加工的成本就非常之高；鐵氧體磁芯的燒結必須經過嚴格的工藝流程，否則一旦磁芯的某項指標如磁導率、居里溫度、飽和磁通密度或矩頑力不達標，都將導致整批產品的作廢，返工的時間成本和經濟成本更高。此外，受到工藝和強度的限制，所制造的磁芯或磁環往往比較厚重，無法滿足輕薄的設計要求，造成無謂的浪費，應用受到極大限制。
發明內容
本發明的目的是提供一種可利用標準元件拼接、通用性強、結構輕薄且成本低廉 的薄層環形非接觸式電能傳輸裝置。本發明的技術方案是薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是包括DC/AC模塊、電場耦合環、AC/DC模塊，利用DC/AC模塊產生高頻交流電，高頻交流電送入電場耦合環；電場稱合環一端將高頻交流電轉化為高頻交變磁場向外福射；電場稱合環另一端在將高頻交變磁場轉化為感應交流電；利用AC/DC模塊將感應交流電轉換為直流電，提供給轉動部件上的電子設備。所述的電場耦合環由外環磁環、外環感應線圈、內環磁環、內環感應線圈組成，夕卜環感應線圈貼附于外環磁環內側；內環感應線圈貼附于內環磁環外側；外環磁環連同外環感應線圈固定，內環磁環連同內環感應線圈與外環軸線重合，且相對外環軸轉動。所述的外環磁環與內環磁環中間為空氣間隙，外環感應線圈中的電能跨過空氣間隙傳遞至內環感應線圈。所述的外環磁環由長度為90 — 110mm、寬度為9 — 11mm、厚度為I — 5mm的鐵氧
體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125。。。所述的內環磁環由長度為90 — 110mm、寬度為9 — 11mm、厚度為I — 5mm的鐵氧
體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125。。。
本發明與現有的非接觸式電能傳輸裝置相比，具有以下優點
I、采用磁條拼接、繞制并粘結成圓柱型磁環作為關鍵導磁元件，不僅適用于小批量試驗使用，也可方便的批量加工生產；相對于開模定制，不但方便快捷，而且能夠節省大量制造成本。2、利用常規的磁條可以拼接出各種長度和直徑的磁環；該方法能夠制造出非常薄的磁環，以有效減小裝置的體積，更適用于結構特殊及空間窄小的場合。3、常規磁條屬于標準導磁元件并已得到廣泛而大量的使用，其性能指標優越穩定，因此拼接、繞制成的磁環的性能指標也有保障。
下面結合附圖對本發明作進一步說明 附圖I是本發明實施例原理示意框 附圖2是本發明實施例非接觸電能傳輸裝置示意圖。圖中，101、DC/AC模塊；102、電場耦合環；103、AC/DC模塊；201、外環磁環；202、夕卜環感應線圈；203、空氣間隙；204、內環磁環；205、內環感應線圈；206、磁力線回路。
具體實施例方式實施例I
參照附圖1，包括DC/AC模塊101、電場耦合環102、AC/DC模塊103，利用DC/AC模塊101產生高頻交流電，高頻交流電送入電場耦合環102 ;電場耦合環102將高頻交流電轉化為高頻交變磁場向近場輻射；在將高頻交變磁場轉化為感應交流電；利用AC/DC模塊103將感應交流電轉換為直流電，并提供給轉動部件上的電子設備使用。其中電場耦合環102，結構如圖2，由外環磁環201、外環感應線圈202、內環磁環204、內環感應線圈205組成。外環感應線圈202貼附于外環磁環201內側；內環感應線圈205貼附于內環磁環204外側；外環磁環201連同外環感應線圈202固定，內環磁環204連同內環感應線圈205與外環軸線重合，且相對外環軸轉動。外環磁環201與內環磁環204中間為空氣間隙，外環感應線圈202中的電能跨過空氣間隙傳遞至內環感應線圈205，傳遞過程中無電氣接觸。外環磁環201由長度為90mm、寬度為10mm、厚度為4mm的鐵氧體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125°C。內環磁環204由長度為90mm、寬度為9mm、厚度為4mm的鐵氧體磁條拼接、粘合,形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125°C。實施例2
參照附圖1，包括DC/AC模塊101、電場耦合環102、AC/DC模塊103，利用DC/AC模塊101產生高頻交流電，高頻交流電送入電場耦合環102 ;電場耦合環102將高頻交流電轉化為高頻交變磁場向近場輻射；在將高頻交變磁場轉化為感應交流電；利用AC/DC模塊103將感應交流電轉換為直流電，并提供給轉動部件上的電子設備使用。其中電場耦合環102，結構如圖2，由外環磁環201、外環感應線圈202、內環磁環204、內環感應線圈205組成。外環感應線圈202貼附于外環磁環201內側；內環感應線圈205貼附于內環磁環204外側；外環磁環201連同外環感應線圈202固定，內環磁環204連同內環感應線圈205與外環軸線重合，且相對外環軸轉動。 外環磁環201與內環磁環204中間為空氣間隙，外環感應線圈202中的電能跨過空氣間隙傳遞至內環感應線圈205，傳遞過程中無電氣接觸。外環磁環201由長度為110mm、寬度為11mm、厚度為5mm的鐵氧體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125°C。內環磁環204由長度為110mm、寬度為9mm、厚度為5mm的鐵氧體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125°C。該實施例僅是對本發明的參考說明，并不構成對本發明內容的任何限制。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
權利要求
1.薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是包括DC/AC模塊(101)、電場耦合環(102)、AC/DC模塊(103)，利用DC/AC模塊(101)產生高頻交流電，高頻交流電送入電場耦合環(102);電場耦合環(102) —端將高頻交流電轉化為高頻交變磁場向外輻射；電場耦合環(102)另一端在將高頻交變磁場轉化為感應交流電；利用AC/DC模塊(103)將感應交流電轉換為直流電，提供給轉動部件上的電子設備。
2.根據權利要求I所述的薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是所述的電場耦合環(102)由外環磁環(201)、外環感應線圈(202)、內環磁環(204)、內環感應線圈(205)組成，外環感應線圈(202 )貼附于外環磁環(201)內側；內環感應線圈(205 )貼附于內環磁環(204)外側；外環磁環(201)連同外環感應線圈(202)固定，內環磁環(204)連同內環感應線圈(205)與外環軸線重合，且相對外環軸轉動。
3.根據權利要求2所述的薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是所述的外環磁環(201)與內環磁環(204 )中間為空氣間隙，外環感應線圈(202 )中的電能跨過空氣間隙傳遞至內環感應線圈(205)。
4.根據權利要求2所述的薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是所述的外環磁環(201)由長度為90 — 110mm、寬度為9 一 11mm、厚度為I 一 5mm的鐵氧體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125°C。
5.根據權利要求2所述的薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是所述的內環磁環(204)由長度為90 - 110mm、寬度為9 一 11mm、厚度為I 一 5mm的鐵氧體磁條拼接、粘合，形成圓柱面導磁結構，圓柱面導磁結構相對磁導率在2000以上、居里溫度為125°C。
全文摘要
本發明屬于機電一體化技術領域，涉及一種薄層環形非接觸式電能傳輸裝置，其特征是包括DC/AC模塊(101)、電場耦合環(102)、AC/DC模塊(103)，利用DC/AC模塊(101)產生高頻交流電，高頻交流電送入電場耦合環(102)；電場耦合環(102)一端將高頻交流電轉化為高頻交變磁場向外輻射；電場耦合環(102)另一端在將高頻交變磁場轉化為感應交流電；利用AC/DC模塊(103)將感應交流電轉換為直流電，提供給轉動部件上的電子設備。它是一種可利用標準元件拼接、通用性強、結構輕薄且成本低廉的薄層環形非接觸式電能傳輸裝置。
文檔編號H02J17/00GK102780274SQ20121025499
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者付靈忠, 劉彥明, 方海燕, 李小平, 謝楷, 郭世忠 申請人:西安電子科技大學