三相铁心式无线传能用径向旋转变换器的制作方法

本发明属于三相发电设备领域，涉及无线传能技术，尤其是一种三相铁心式无线传能用径向旋转变换器。

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，并不用更换电刷，可免于维护。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。

另一方面，大功率电机使用电刷装置工作时，需要工人每天定时巡视电刷产生的火花，评估火花的危险等级，火花严重会发生故障而停机检修。即使火化在正常范围内，也由于转动磨损产生刷粉飞落的污染，并需要定期(几天至几个月)带电更换或停电更换新的同型号电刷，总之维护工作量大。

对于应用于电机的旋转变换器，若采用三相供电，一般采用三个独立的三相旋转变换器单元拼装而成，三相相互独立工作，三个三相旋转变换器磁路独立，这样旋转变换器体积较大，重量重，而且三个三相旋转变换器是分离的，安装和固定复杂，旋转运行时整体稳定性差，对装配精度要求较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术不足，三相共用一个铁心，提供一种从空载和负载各个方面减少旋转变换器损耗的径向三相铁心式无线传能用旋转变换器。

本发明采用的技术方案是：

一种三相铁心式无线传能用径向旋转变换器，包括定子铁心、转子铁心、定子铁心、转子铁心采用同轴的、相对的两个铁心，定子铁心、转子铁心之间设置有间距作为气隙，定子铁心、转子铁心之间的气隙方向与电机转轴呈径向设置，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6个定子线圈，在转子铁心上绕制有6个级线圈，定子线圈和转子线圈同轴对应，6个定子线圈将定子铁心轴向截面分割成5个铁心柱，6个转子线圈将定子铁心轴向截面也分割成5个铁心柱。

而且，所述定子铁心和转子铁心内的各5个铁心柱中，中间的三个铁心柱中，每各铁心柱两侧由两个定子线圈或两个转子线圈绕制，分别作为A、B、C三相绕组，外侧的两个铁心柱只有内侧绕制定子线圈或转子线圈。

而且，所述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。

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，转子铁心的另一侧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螺丝。

本发明优点和积极效果为：

本发明提供的旋转变换器可以有效替代电刷结构而不影响电机整体结构尺寸，和电机本体一起维护即可。当旋转变换器采用中高频进行交流能量传输时，更具有功率密度大，效率高的优势。

本发明提供的三相铁心式无线传能用径向旋转变换器针对铁心的构造进行了改进，本发明优化了铁心型式，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。

本发明中，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为本发明的铁心结构示意图(截面结构)；

图2为本发明中旋转变换器的结构示意图(截面结构)；

图3为本发明的紧固环结构示意图。

具体实施方式

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

一种三相铁心式无线传能用径向旋转变换器，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多个定子线圈6，在转子铁心上绕制有多个转子线圈7，铁心可分别将初级、转子线圈包裹起来，对于三相同步发电机，定子线圈通过引线连接50Hz或中高频AC电源，转子线圈通过引线连接电机转 子线圈。

定子线圈和转子线圈均为6个且同轴对应，6个定子线圈将定子铁心轴向截面分割成5个铁心柱，其中，中间的三个铁心柱中，每柱的两侧由两个定子线圈绕制分别作为A、B、C三相绕组，外侧的两个铁心柱只有内侧绕制定子线圈，6个转子线圈将转子铁心轴向截面分割成5个铁心柱，其中，中间的三个铁心柱中，每柱的两侧由两个转子线圈绕制分别作为A、B、C三相绕组，两侧的两个铁心柱只有内侧绕制转子线圈。本发明轴向截面结构类似于三相五柱式变压器铁心截面。

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呈径向设置，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3，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螺丝17。

旋转变换器自身磁路和电路参数可以根据不同电机类型和工况进行设计，使之与电机相关特性更为匹配，例如可以改善三相绕线式电动机启动及调速性能、双馈发电机、同步发电机的励磁调节方式和策略。