一種用于航空發動機轉子遙測系統的感應電能傳輸裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電能傳輸設備技術領域，具體的說，涉及一種用于航空發動機轉子遙 測系統的感應電能傳輸裝置，該裝置也適合應用于為其它高速旋轉軸上的用電設備供電。
【背景技術】
[0002] 在航空發動機轉子部件性能研究和安全壽命管理過程中，需要測量溫度、壓力、疲 勞應變等諸多參數，準確、實時的獲得這些參數對于發動機轉子的性能研究具有重要意義， 采用電刷式集流器等傳統的接觸式數據采集設備不能滿足日益提高的高轉速工況下的測 量要求，迫切需要進行技術改進。無線激光通信是以激光為傳輸載體以大氣為傳輸媒介的 非接觸光電數據傳輸方式，具有適應轉速范圍寬、抗干擾能力強、傳輸速率高等優點，應用 該技術可以實現航空發動機轉子參數的非接觸數據傳輸，相應的也需要一種非接觸電能傳 輸裝置解決非接觸數據傳輸電路的供電問題。非接觸數據傳輸和非接觸電能傳輸共同構成 航空發動機轉子遙測系統。
[0003] 非接觸感應電能傳輸是一種基于電磁感應耦合技術、電力電子能量變換技術及現 代控制理論于一體的新型電能傳輸模式，實現了供電電源和用電設備之間非物理連接下的 能量傳輸，成為當前電能傳輸領域的一大研究熱點。與其他應用場合的感應電能傳輸裝置 不同，航空發動機轉子遙測系統對感應電能傳輸裝置有特殊的要求，在航空發動機轉子遙 測系統中，激光發射和激光接收器件是安裝在光電數據傳輸電路軸心處，因此，激光器件必 須置于變壓器中心，同時變壓器軸向尺寸又必須小于激光器件傳輸距離。另外航空發動機 轉子旋轉速度達2萬轉/分以上，因此要求感應電能傳輸裝置軸向尺寸越小越好，重量越輕 越好，以免高速旋轉時軸端抖動量過大影響激光傳輸，同時也不利于整體裝置動平衡的調 整。
[0004] 經檢索中國發明專利CN103259347B提供了一種旋轉式非接觸電能傳輸裝置，但 是其所述回轉式變壓器結構及安裝固定方式僅僅適合應用于其【背景技術】所描述的類似鏜 床主軸的回轉型裝置中，不能滿足航空發動機轉子遙測系統的應用要求。存在的主要問題 如下：
[0005] 1、所述變壓器采用傳統磁芯和銅線繞制的線圈構成，重量重、軸向尺寸大，超過了 航空發動機轉子遙測系統中激光器件的傳輸距離。
[0006] 2、所述安裝方式有高速回轉主軸貫穿變壓器中心，占據了航空發動機轉子遙測系 統中激光器件的安裝空間。
[0007] 3、所述電能調節電路沒有給出具體解決方案，航空發動機轉子遙測系統對整流調 壓電路的軸向尺寸及輸出電壓穩定度有較高要求。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是利用感應電能傳輸原理，提供一種用于航空發動機轉子遙測系統 的感應電能傳輸裝置，同時該裝置也適合移植于其它高速旋轉應用場合。
[0009] 本發明采取的技術方案為：
[0010] 感應電能傳輸裝置包括高頻逆變電路、可分離變壓器、整流調壓電路，所述可分離 變壓器由兩塊相同的一面印制有螺旋線的圓形PCB板構成，中心開有與激光器件相匹配的 孔為激光器件提供光傳輸通路，兩塊PCB板螺旋線所在面相對并同軸安裝，兩塊PCB板之間 的距離〇· Imm~3mm，每塊PCB板上螺旋線的線寬Imm~2mm，線間距0· 5mm~1mm，線的厚 度6oz~ΙΟοζ，兩塊PCB板的背面分別用高磁導率柔性軟磁片覆蓋粘帖，柔性軟磁片的厚 度0· 2mm~1mm，磁導率2000~3000,高頻逆變電路的輸出端與其中一塊PCB板上的螺旋 線的兩個端點相接作為可分離變壓器的原邊，整流調壓電路的輸入端與另一塊PCB板上的 螺旋線的兩個端點相接作為可分離變壓器的副邊，可分離變壓器的原邊為靜止部件，通過 三自由度可調支架固定，可分離變壓器的副邊為旋轉部件，通過圓筒形工裝安裝于航空發 動機轉子遙測系統的旋轉軸軸端，可分離變壓器的副邊的中心與航空發動機轉子遙測系統 的旋轉軸軸線重合。
[0011] 所述的整流調壓電路采用寬輸入范圍集成開關穩壓芯片，開環控制獲得穩定輸出 電壓。
[0012] 所述的高頻逆變電路采用全橋式變換器。
[0013] 所述的整流調壓電路和高頻逆變電路中均包含串聯補償電容。
[0014] 本發明具有以下優點：
[0015] 1、可分離變壓器由兩塊相同的一面印制有螺旋線的圓形PCB板構成，PCB板背面 覆蓋粘帖厚度〇. 2mm~Imm的柔性軟磁片，比由傳統磁芯和銅線線圈構成的變壓器重量輕， 軸向尺寸可縮小至5_，符合高速應用要求。螺旋線PCB板易于制造、便于安裝、成本低廉， 線圈板的外徑、中心孔徑、安裝孔徑及位置、螺旋線的線寬、線間距、線的厚度等參數均可根 據具體應用需求進行更改，不受磁芯產品規格限制，不僅適用于航空發動機轉子遙測系統， 也適合移植于其它高速旋轉應用場合。
[0016] 2、安裝方式采用將作為旋轉部件的副邊螺旋線PCB板及整流調壓電路通過圓筒 形工裝安裝于旋轉軸軸端，將作為靜止部件的原邊螺旋線PCB板通過三自由度可調支架安 裝于副邊螺旋線PCB板相對并同軸位置，便于調整兩塊PCB板的間距及同軸度，降低了機械 安裝難度，同時由于沒有旋轉軸貫穿變壓器中心，便于在變壓器中心及兩側放置激光器件 等其它電路模塊。
[0017] 3、整流調壓電路采用寬輸入范圍集成開關穩壓芯片，開環控制即可在全負載范圍 內獲得穩定的輸出電壓，同時開關穩壓芯片轉換效率高，發熱量小，通過改變外圍電阻參數 可獲得不同幅值的輸出電壓。
[0018] 4、高頻逆變電路采用全橋式變換器，全橋式變換器輸出功率等級從幾瓦至上百 瓦，開關器件工作頻率從幾十千赫茲至幾千千赫茲，應用范圍廣泛。
【附圖說明】：
[0019] 圖1感應電能傳輸系統電路結構示意圖。
[0020] 圖2可分離變壓器螺旋線PCB板示意圖。
[0021] 圖3本發明裝置結構示意圖。
[0022] 其中，1-圓筒形工裝；2-高速旋轉軸；3-激光發射器件；4-光電傳輸發射板；5-整 流調壓電路；6-副邊軟磁片；7-副邊螺旋線PCB板；8-三自由度調整支架；9-激光接收 器件；10-光電傳輸接收板；11-原邊軟磁片；12-原邊螺旋線PCB板；13-全橋逆變電路； 14-PCB板安裝孔；15-PCB板中心孔；16-螺旋線端點1 ;17_螺旋線端點2。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本發明實施方式作進一步詳細描述。
[0024] 對照圖2和圖3,一種用于航空發動機轉子遙測系統的感應電能傳輸裝置，包括高 頻逆變電路13、可分離變壓器、整流調壓電路5,所述可分離變壓器由兩塊相同的一面印制 有螺旋線的圓形PCB板7和12構成，中心開有與激光器件3和9相匹配的孔15為激光器 件提供光傳輸通路，PCB板邊沿開有四個直徑2mm~4mm的沉頭螺釘安裝孔14,兩塊PCB板 螺旋線所在面相對并同軸安裝，兩塊PCB板之間的距離0.1 mm~3mm，每塊PCB板上螺旋線 的線寬Imm~2mm，線間距0· 5mm~1mm，線的厚度6oz~ΙΟοζ，為防止磁場對其它電路或器 件產生干擾及渦流效應，兩塊PCB板的背面分別用高磁導率柔性軟磁片6和11覆蓋粘帖， 柔性軟磁片的厚度〇· 2mm~1mm，磁導率2000~3000,高頻逆變電路13的輸出端與其中一 塊PCB板12上的螺旋線的兩個端點16和17相接作為可分