单相铁心式无线传能用旋转变换器的制作方法

本实用新型属于发电设备领域，尤其是一种单相铁心式无线传能用旋转变换器。

背景技术：

人们已知旋转变换器(不同于已有的旋转变压器概念)应用于电机可以替代电刷和滑环，可以大大提高可靠性，并免于维护。随着研究的日益深入，尤其是电磁仿真技术的应用，目前的旋转变换器还有很多问题没有妥善的决究。比如，当工作磁通通过旋转变换器定转子之间的气隙时，由于磁通的散射而引起边缘效应，若旋转变换器铁心采用电机一样的冲片式铁心或卷铁心，杂散的磁通会沿叠积方向垂直进入钢片而在钢片所在平面内引起较大的涡流损耗，降低传输效率，当传输大功率或采用高频时，严重会造成气隙两侧铁心局部过热而烧毁。又如，如果采用冲片式铁心或卷铁心，在旋转变换器的闭合磁路内，除定转子之间必不可少的气隙以外，工作磁通还要在某些方向上通过钢片间的气隙，这势必增加了旋转变换器的空载电流和空载损耗，降低了传输效率。又有，当旋转变换器负载工作时，定转子线圈工作电流引起的漏磁通如果得不到很好的吸收，而垂直进入钢片，也会引起较大的杂散损耗，降低传输效率，在传输大功率时问题尤其突出。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种从空载和负载各个方面减少旋转变换器损耗的单相铁心式无线传能用旋转变换器。

本实用新型采用的技术方案是：

一种单相铁心式无线传能用旋转变换器，包括定子铁心、转子铁心、电机转轴，定子铁心和转子铁心的截面上均圆周分成若干个扇区，每个扇区由长度相等的电工钢带做成呈放射状的主级片，每个扇区内由多个尺寸递减的电工钢带填充，每个电工带钢的在铁心上的内径侧采用铜套支撑，每个电工带钢的在铁心上的外径侧采用可收缩的紧固带绑扎，转子铁心同轴固装在电机转轴上，定子铁心、转子铁心采用同轴的、相对的两个截面“C”型铁心，定子铁心、转子铁心之间设置有间距作为气隙。

而且，所述定子铁心、转子铁心之间的间距为0.3～0.5mm。

而且，所述定子铁心、转子铁心之间的气隙方向与电机转轴呈径向或轴向设置。

而且，在所述定子铁心和转子铁心分别制有出线槽，在定子铁心和转子铁心上的出线槽分别绕制有互感线圈，其中一个互感线圈的出线端通过引线连接50Hz或中高频AC电源，该互感线圈作为初级线圈；另一个互感线圈的出线端通过引线连接电机转子线圈，该互感线圈作为次级线圈。

而且，所述定子铁心、转子铁心之间的气隙方向与电机转轴呈轴向设置，转子铁心上绕制的互感线圈截面由内向外呈现的形状为倒梯形。

而且，所述定子铁心通过螺杆固定在电机端盖内侧壁上或电机其他固定部件上，定子铁心、靠近定子铁心的转子铁心一侧位置上通过一同轴的紧固环与电机转轴固定，远离定子铁心的转子铁心一侧位置上通过一同轴的档环与电机转轴固定。

而且，所述紧固环上设置有多个制有螺孔的固定脚，在紧固环上还制有止退挡片。

而且，所述多个单相铁心式无线传能用旋转变换器沿轴向并列布置，每相邻的两个单相铁心式无线传能用旋转变换器的初级线圈激磁方向相反，各个初级线圈并联或串联连接，或分组串联后再并联连接，相应的各个次级线圈也相互并联或串联连接，或分组串联后整流后再并联连接，实现大电流整流。

本实用新型优点和积极效果为：

本实用新型提供的单相铁心式无线传能用旋转变换器针对铁心的构造进行了改进，本实用新型优化了铁心型式，采用片长不一的薄电工钢片辐射状叠积，一方面这种铁心型式使定转子气隙处的边缘磁通得到了很好的吸收，不会因为边缘效应而引起钢片的局部过热，提高传输效率。另一方面，这种铁心型式能够满足工作磁通在叠片平面内流通，在旋转变换器的闭合磁路内，除定转子之间必不可少的气隙以外，工作磁通不再通过其他额外的气隙，这便降低了旋转变换器的空载电流和空载损耗，进一步提高了传输效率。再有，当旋转变换器负载工作时，这种铁心型式能够将定转子线圈工作电流引起的漏磁通很好的吸收进入铁心，而不引起较大的杂散损耗，也提高了传输效率。

本实用新型采用单相供电方式，最小模块采用一个初级线圈和一个次级线圈。定转子铁心采用同轴的、相对的两个截面“C”型铁心，分别将初级、次级线圈包裹起来。这种结构类似于变压器的壳式结构，线圈被铁心包裹，工作磁场对铁心以外的构件影响可以忽略，尤其适用于高频电源激励。定转子铁心和线圈各自固化成一体，定转子的两个铁轭相互对应。

本实用新型中，气隙能够做到0.3～0.5mm左右。装置整体(包括紧固件)保持轴对称结构，能够保证旋转的稳定性，防止旋转振动，而且结构紧凑。对于电机替代电刷和滑环的改造，无须额外增加尺寸，可以灵活布置。

附图说明

图1为本实用新型的铁心结构示意图(截面结构)；

图2为本实用新型中实施例1的结构示意图；

图3为本实用新型中实施例2的结构示意图；

图4为本实用新型的紧固环结构示意图；

图5为本实用新型的单相铁心式旋转变换器沿轴向并列布置示意图。

具体实施方式

下面通过附图结合具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

实施例1

一种单相铁心式无线传能用旋转变换器，包括定子铁心4、转子铁心5、电机转轴13、引线8、电源9、转子线圈10，见图1，定子铁心和转子铁心的截面上均圆周分成若干个扇区，每个扇区由长度相等的电工钢带1做成呈放射状的主级片，每个扇区内由多个尺寸递减的电工钢带填充，每个电工带钢的在铁心上的内径侧采用铜套2支撑，每个电工带钢的在铁心上的外径侧采用可收缩的紧固带(本实施例中采用稀玮带)3绑扎，经真空环氧浇注固化成一个整体，这样便于优化铁心的工作磁密，将铁心外轭(柱)的厚度较小，铁心截面由内向外逐渐减小，呈梯形，相应的线圈截面由内向外优化为倒梯形。为了降低边缘效应，适当降低了下文中提到的气隙磁密，增大了气隙处的截面。

见图2，定子铁心、转子铁心采用同轴的、相对的两个截面“C”型铁心，由此，工作磁场对铁心以外的构件影响可以忽略，尤其适用于高频电源激励。定子铁心、转子铁心之间设置有0.3～0.5mm的间距作为气隙，在定子铁心和转子铁心分别制有出线槽，出线槽是在线槽外侧开沟槽，放入线圈后用环氧树脂固化填充，可以防止线圈在旋转时松脱，在定子铁心上的出线槽绕制有初级线圈6，在转子铁心上绕制有次级线圈7，截面“C”型铁心可分别将初级、次级线圈包裹起来，初级线圈通过引线连接50Hz或中高频AC电源，次级线圈通过引线连接电机转子线圈，此处需要说明的是，在实际使用中，初级线圈和次级线圈均作为互感线圈，可根据实际情况分别在定子铁心和转子铁心上进行一一对应绕制，其中与电源连接的为初级线圈，初级线圈可绕制在定子铁心上也可以绕制在转子铁心上，次级线圈与初级线圈对应绕制在另一个铁心上，由此采用以已知的串并联谐振电容方式，使初级电路工作于谐振状态。次级线圈接于整流模块，经整流后给转子线圈供电。

转子铁心同轴固装在电机转轴上，定子铁心通过螺杆11固定在电机端盖内侧壁12上或电机其他固定部件上，定子铁心、转子铁心之间的气隙方向与电机转轴径向设置，即气隙与电机转轴垂直，靠近定子铁心的转子铁心一侧位置上通过一同轴的紧固环15与电机转轴固定，远离定子铁心的转子铁心一侧位置上通过一同轴的档环14与电机转轴固定。

见图4，紧固环上设置有多个制有螺孔的固定脚16，在紧固环上还制有止退挡片17。

上述单相铁心式无线传能用旋转变换器沿轴向并列布置，以模块化设计来实现大功率无线功率传输的实现方式。相邻模块的初级线圈激磁方向相反，各个初级线圈并联或串联连接，或分组串联后再并联连接，相应的各个次级线圈也相互并联或串联连接，或分组串联后整流后再并联连接，实现大电流整流。

实施例2

一种单相铁心式旋转变换器，包括定子铁心4、转子铁心5、电机转轴13、引线8、电源9、转子线圈(未示出)，见图1，定子铁心和转子铁心的截面上均圆周分成若干个扇区，每个扇区由长度相等的电工钢带1做成呈放射状的主级片，每个扇区内由多个尺寸递减的电工钢带填充，每个电工带钢的在铁心上的内径侧采用铜套2支撑，每个电工带钢的在铁心上的外径侧采用可收缩的稀纬带3绑扎，经真空环氧浇注固化成一个整体。

见图2，定子铁心、转子铁心采用同轴的、相对的两个截面“C”型铁心，定子铁心、转子铁心之间设置有0.3～0.5mm的间距作为气隙，在定子铁心和转子铁心分别制有出线槽，在定子铁心上的出线槽绕制有初级线圈6，在转子铁心上绕制有次级线圈7，截面“C”型铁心可分别将初级、次级线圈包裹起来，初级线圈通过引线连接50Hz或中高频AC电源，次级线圈通过引线连接电机转子线圈，次级线圈截面由内向外呈现的形状为倒梯形，为了降低边缘效应，适当降低了气隙磁密，增大了气隙处的截面。

转子铁心同轴固装在电机转轴上，定子铁心通过螺杆11固定在电机端盖内侧壁12上或电机其他固定部件上，定子铁心、转子铁心之间的气隙方向与电机转轴轴向设置，即气隙与电机轴平行，靠近定子铁心的转子铁心一侧位置上通过一同轴的紧固环15与电机转轴固定，远离定子铁心的转子铁心一侧位置上通过一同轴的档环14与电机转轴固定。

与实施例1相同，紧固环上设置有多个制有螺孔的固定脚16，在紧固环上还制有止退挡片17。

对于实施例1和2，上述单相铁心式无线传能用旋转变换器沿轴向并列布置，以模块化设计来实现大功率无线功率传输的实现方式。见图5，以气隙方向与电机转轴轴向设置的单相铁心式无线传能用旋转变换器为例，相邻模块的初级线圈激磁方向相反，各个初级线圈并联或串联连接，或分组串联后再并联连接，相应的各个次级线圈也相互并联或串联连接，或分组串联后整流后再并联连接，实现大电流整流。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。