一种结构紧凑的无线传电汇流环的制作方法

本发明涉及能量传电技术领域，具体而言，涉及一种结构紧凑的无线传电汇流环。

背景技术：

汇流环广泛应用在航天、航空、航海、医疗以及各种精密仪器领域，是高精密转台的核心部件。其作用是实现两个相对连续转动部件间的电功率或电信号的传输，避免相对转动时导线缠绕扭断。

汇流环也叫集电环、导电环、滑环、集流环等。它可以用在任何要求连续旋转的同时，又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电系统中。汇流环能够提高系统性能，简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。

无线传电汇流环基于电磁感应原理，通过内外绕组的电磁感应实现电能传输，以内环绕组为转子，外环绕组为定子，转子和定子之间不存在接触，解决了传统有刷汇流环存在的磨损问题，不会发生接触不良等现象，并且无需更换电刷，从而提高了转台的可靠性；但是现有的无线传电汇流环因为机械结构较复杂，造成整体结构尺寸大，不适用于对空间有限制要求的使用场境。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种结构紧凑的无线传电汇流环，将结构进行紧凑化设计，并且实现良好的磁屏蔽及接地。

本发明提供一种结构紧凑的无线传电汇流环，包括：外环绕组、内环绕组以及屏蔽罩，所述内环绕组及所述外环绕组设置在所述屏蔽罩的内部以用于将产生的磁场跟外界屏蔽；

所述屏蔽罩由多个可拆卸的分体屏蔽片周向均布构成，所述分体屏蔽片之间通过侧边固定件组合对接，所述屏蔽罩通过多个分体屏蔽片的对接组合形成的多面体结构以实现空间的节约。

进一步地，每个所述分体屏蔽片的两侧均具有凸缘，所述侧边固定件的两侧均具有卡槽，所述凸缘与所述卡槽配合卡接以实现屏蔽罩的对接组合。

进一步地，还包括上端板、下端板，所述侧边固定件的侧面的上部与下部对称设置有螺纹孔，与上端板、下端板的固定连接是通过所述上端板、下端板的开槽定位；所述上端板设置有转台安装孔，用于安装转台上的电气设备。

进一步地，所述内环绕组包括内环骨架、内环线圈，所述内环线圈缠绕在所述内环骨架上，所述内环骨架的上下端面分别固定连接有内环上法兰、内环下法兰；

优选地，固定连接的方式采用螺丝连接；所述内环骨架和外环骨架材质要求能够被磁场良好的穿透，需要选择非金属材料，并且由于安装于骨架的磁体刚性较强，抗冲击能力较差，故骨架材质的选择需要考虑抗冲击性能，考虑到转台的使用环境及要求，骨架材料亦需要具有较宽的连续使用温度区间、较弱的吸水性和耐腐蚀能力，因此内环骨架和外环骨架材质都采用聚甲醛材质，聚甲醛材质具有-50～90摄氏度的连续工作温度及抗冲击、低吸水率和抗腐蚀等性能特点。

所述内环骨架以及内环上法兰、内环下法兰的中心孔贯穿有转轴，用于屏蔽内环磁场；

所述内环上法兰、内环下法兰与所述转轴的连接为过盈配合。

进一步地，所述外环绕组包括外环骨架、外环线圈，所述外环骨架的上下端面分别固定连接有外环上法兰、外环下法兰；所述侧边固定件上设置有螺孔，用于固定连接上端板、下端板和外环上法兰、外环下法兰；

优选地，固定连接的方式采用螺丝连接，形成笼式结构，预留了与传动设备及受电设备的安装位置，并且具有足够的机械强度，提高了转台整体强度，避免较为柔软的聚甲醛材质内外骨架承受随整机运动中受到的三个方向的力；

所述屏蔽罩、侧边固定件、外环上法兰、外环下法兰、内环上法兰、内环下法兰及上下端板固定连接成为一个空腔包裹内环绕组和外环绕组，屏蔽外环绕组和内环绕组磁场，同时保持外环绕组和内环绕组间磁场耦合。

进一步地，所述转轴的上下两端分别设置有上轴承和下轴承，所述上轴承、下轴承的外圈与外环上法兰、外环下法兰的连接为过盈配合。

进一步地，所述外环上法兰、外环下法兰、内环上法兰、内环下法兰、上端板、下端板、屏蔽罩、转轴均为铝制。

进一步地，所述无线传电汇流环通过所述上轴承、下轴承的内圈、滚珠和外圈接触实现接地。

本发明还提供一种传电设备，包括上述所述的无线传电汇流环。

本发明的结构紧凑的无线传电汇流环的有益效果在于，采用铝制屏蔽罩、侧边固定件、铝制的内外法兰及上端板、下端板通过螺丝连接成为一个铝制空腔包裹内外绕组，并保证充足的结构强度，实现了屏蔽内外绕组的磁场同时保持内外绕组间磁场耦合；采用笼式结构设计，简化了机械结构，保证了结构强度和安装位置的设计。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例的结构紧凑的无线传电汇流环的外形图；

图2为本发明实施例的结构紧凑的无线传电汇流环的装配剖面图；

图3为本发明实施例的结构紧凑的无线传电汇流环的分解图；

图4为本发明实施例的结构紧凑的无线传电汇流环的笼式结构示意图；

图5为本发明实施例的结构紧凑的无线传电汇流环的轴承安装示意图。

图中附图标记表示为：

1、上端板；2、外环上法兰；3、上轴承；4、内环上法兰；5、转轴；6、内环绕组；7、内环下法兰；8、下轴承；9、外环绕组；10、外环下法兰；11、侧边固定件；12、屏蔽罩；13、下端板；14、转台安装孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明通过结构设计解决了紧凑化改进的无线传电汇流环的磁屏蔽、结构强度和安装问题，且运动方式上与传统有刷汇流环保持一致；通过内外铝制屏蔽罩屏蔽内外绕组的变化磁场以免对汇流环上安装的电子设备产生干扰；通过轴承接地，简化了机械结构。

下面结合附图对本发明作具体的阐述：

参阅附图图2所示，本发明提供了一种结构紧凑的无线传电汇流环，包括：外环绕组9、内环绕组6、转轴5、上轴承3、下轴承8、上端板1、下端板13、侧边固定件11；

外环绕组9为定子，所述内环绕组6为转子；

外环绕组9的上端、下端分别固定连接有外环上法兰2、外环下法兰10，外环绕组9与外环上法兰2、外环下法兰10同轴；

内环绕组6的上端、下端分别固定连接有内环上法兰4、内环下法兰7，内环绕组6与内环上法兰4、内环下法兰7同轴；

上轴承3、下轴承8分别设置在所述外环上法兰2和外环下法兰10上，与外环上法兰2和外环下法兰10同轴；

上轴承3、下轴承8的内孔过盈配合有转轴5，所述内环上法兰4和所述内环下法兰7转动连接在所述转轴5上；

外环上法兰2和所述外环下法兰10与所述上端板1、下端板13、侧边固定件11固定连接；

结构紧凑的无线传电汇流环，通过所述轴承的内圈、轴承的滚珠和轴承的外圈接触实现接地。

内环绕组6的中部为通孔，贯穿有所述转轴5。

侧边固定件11的卡槽卡接有屏蔽罩12。

内环绕组6和外环绕组9的骨架为聚甲醛材质。

外环上法兰2、外环下法兰10、内环上法兰4、内环下法兰7、上端板1、下端板13为铝制；

为提高汇流环整体强度，避免较为柔软的聚甲醛材质内外骨架承受随整机运动中受到的三个方向的力，本发明结构设计了铝制的笼式结构，同时，该结构亦能起到屏蔽电磁场的作用；优选地，侧边固定件为四根，由上端板1、下端板13上的开槽定位并由螺丝固定于上端板1、下端板13及外环上法兰2、外环下法兰10，此时定子通过侧边固定件11与端板上的螺丝固定实现定子相对安装位置固定。转台安装孔14位于上端板1，由于上端板1及侧边固定件11的厚度较大，可以承受较大的外力。屏蔽罩12通过卡槽卡入侧边固定件11之间，可抵抗上端板1、下端板13之间的扭转力矩。笼式结构示意如图4所示；

屏蔽罩12为铝制，通过铝制屏蔽罩12、侧边固定件11、铝制的外环上法兰2、内环上法兰4、内环下法兰7、外环下法兰10及上端板1、下端板13通过螺丝连接成为一个铝制空腔包裹内环绕组6和外环绕组9，并保证充足的结构强度，实现了屏蔽内环绕组6和外环绕组9的磁场同时保持内环绕组6和外环绕组9间磁场耦合。

转轴5为铝制，铝制转轴5实现磁屏蔽；铝材质容易通过一定变形量补偿安装公差，从而解决设备安装问题，简化和紧凑化了结构；通过上端板1、下端板13和侧边固定件11构成的笼式结构对外环绕组9及汇流环整体固定，保证了结构强度和安装性。

侧边固定件11通过所述上端板1、下端板13的开槽定位，通过螺丝与上端板1、下端板13、外环上法兰2、外环下法兰10固定连接。

上轴承3、下轴承8的外圈与外环上法兰2、外环下法兰10的连接为过盈配合；

内环上法兰4、内环下法兰7与转轴5的连接为过盈配合；其中外环上法兰2、外环下法兰10作为轴承座，上轴承3和下轴承8的外圈以过盈配合方式安装于外环法兰内，使上轴承3和下轴承8与外环上法兰2、外环下法兰10同轴；上端板1、下端板13与外环上法兰2、外环上法兰10通过螺丝连接夹紧轴承的外圈，使轴承在轴向的位置相对外环上法兰2、外环下法兰10固定，参阅图5所示。

内环上法兰4、内环下法兰7通过过盈配合与转轴5连接，并且内环上法兰4、内环下法兰7相对转轴5起到轴肩作用，转轴5通过设计不同的直径分段，可作为轴颈及端面，通过这种设计，简化及缩小了汇流环结构。

汇流环两端的内环上法兰4、内环下法兰7、外环上法兰2、外环下法兰10与铝制屏蔽罩12及侧边固定件11通过螺杆固定，使两端法兰的位置相对固定。

对于汇流环上电子设备的安装，本发明结构设计通过转轴5上的三个螺丝孔实现；转子上的电子设备可由转轴5上的螺丝孔与转轴5固定。本实施例结构紧凑的无线传电汇流环的外形图和分解图分别参阅图1和图3所示。

无线传电基于电磁感应原理，外绕组线圈的骨架其材质要求能够被磁场良好的穿透，需要选择非金属材料。且由于安装于骨架的磁体刚性较强，抗冲击能力较差，故骨架材质的选择需要考虑抗冲击性能。考虑到汇流环的使用环境及要求，骨架材料亦需要具有较宽的连续使用温度区间、较弱的吸水性和耐腐蚀能力。聚甲醛材质具有-50～90摄氏度的连续工作温度及抗冲击、低吸水率和抗腐蚀等性能特点，故本方案选择聚甲醛作为内外绕组线圈骨架的材质。

本发明还提供一种传电设备，包括上述所述的无线传电汇流环。

本发明的结构紧凑的无线传电汇流环的有益效果在于，用铝制屏蔽罩、侧边固定件、铝制的内外法兰及上端板、下端板通过螺丝连接成为一个铝制空腔包裹内外绕组，并保证充足的结构强度，实现了屏蔽内外绕组的磁场同时保持内外绕组间磁场耦合；采用笼式结构设计，简化了机械结构，保证了结构强度和安装位置的设计。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。