一种用于航空发动机转子遥测系统的感应电能传输装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电能传输设备技术领域，具体的说，涉及一种用于航空发动机转子遥 测系统的感应电能传输装置，该装置也适合应用于为其它高速旋转轴上的用电设备供电。
【背景技术】
[0002] 在航空发动机转子部件性能研究和安全寿命管理过程中，需要测量温度、压力、疲 劳应变等诸多参数，准确、实时的获得这些参数对于发动机转子的性能研究具有重要意义， 采用电刷式集流器等传统的接触式数据采集设备不能满足日益提高的高转速工况下的测 量要求，迫切需要进行技术改进。无线激光通信是以激光为传输载体以大气为传输媒介的 非接触光电数据传输方式，具有适应转速范围宽、抗干扰能力强、传输速率高等优点，应用 该技术可以实现航空发动机转子参数的非接触数据传输，相应的也需要一种非接触电能传 输装置解决非接触数据传输电路的供电问题。非接触数据传输和非接触电能传输共同构成 航空发动机转子遥测系统。
[0003] 非接触感应电能传输是一种基于电磁感应耦合技术、电力电子能量变换技术及现 代控制理论于一体的新型电能传输模式，实现了供电电源和用电设备之间非物理连接下的 能量传输，成为当前电能传输领域的一大研究热点。与其他应用场合的感应电能传输装置 不同，航空发动机转子遥测系统对感应电能传输装置有特殊的要求，在航空发动机转子遥 测系统中，激光发射和激光接收器件是安装在光电数据传输电路轴心处，因此，激光器件必 须置于变压器中心，同时变压器轴向尺寸又必须小于激光器件传输距离。另外航空发动机 转子旋转速度达2万转/分以上，因此要求感应电能传输装置轴向尺寸越小越好，重量越轻 越好，以免高速旋转时轴端抖动量过大影响激光传输，同时也不利于整体装置动平衡的调 整。
[0004] 经检索中国发明专利CN103259347B提供了一种旋转式非接触电能传输装置，但 是其所述回转式变压器结构及安装固定方式仅仅适合应用于其【背景技术】所描述的类似镗 床主轴的回转型装置中，不能满足航空发动机转子遥测系统的应用要求。存在的主要问题 如下：
[0005] 1、所述变压器采用传统磁芯和铜线绕制的线圈构成，重量重、轴向尺寸大，超过了 航空发动机转子遥测系统中激光器件的传输距离。
[0006] 2、所述安装方式有高速回转主轴贯穿变压器中心，占据了航空发动机转子遥测系 统中激光器件的安装空间。
[0007] 3、所述电能调节电路没有给出具体解决方案，航空发动机转子遥测系统对整流调 压电路的轴向尺寸及输出电压稳定度有较高要求。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是利用感应电能传输原理，提供一种用于航空发动机转子遥测系统 的感应电能传输装置，同时该装置也适合移植于其它高速旋转应用场合。
[0009] 本发明采取的技术方案为：
[0010] 感应电能传输装置包括高频逆变电路、可分离变压器、整流调压电路，所述可分离 变压器由两块相同的一面印制有螺旋线的圆形PCB板构成，中心开有与激光器件相匹配的 孔为激光器件提供光传输通路，两块PCB板螺旋线所在面相对并同轴安装，两块PCB板之间 的距离〇· Imm~3mm，每块PCB板上螺旋线的线宽Imm~2mm，线间距0· 5mm~1mm，线的厚 度6oz~ΙΟοζ，两块PCB板的背面分别用高磁导率柔性软磁片覆盖粘帖，柔性软磁片的厚 度0· 2mm~1mm，磁导率2000~3000,高频逆变电路的输出端与其中一块PCB板上的螺旋 线的两个端点相接作为可分离变压器的原边，整流调压电路的输入端与另一块PCB板上的 螺旋线的两个端点相接作为可分离变压器的副边，可分离变压器的原边为静止部件，通过 三自由度可调支架固定，可分离变压器的副边为旋转部件，通过圆筒形工装安装于航空发 动机转子遥测系统的旋转轴轴端，可分离变压器的副边的中心与航空发动机转子遥测系统 的旋转轴轴线重合。
[0011] 所述的整流调压电路采用宽输入范围集成开关稳压芯片，开环控制获得稳定输出 电压。
[0012] 所述的高频逆变电路采用全桥式变换器。
[0013] 所述的整流调压电路和高频逆变电路中均包含串联补偿电容。
[0014] 本发明具有以下优点：
[0015] 1、可分离变压器由两块相同的一面印制有螺旋线的圆形PCB板构成，PCB板背面 覆盖粘帖厚度〇. 2mm~Imm的柔性软磁片，比由传统磁芯和铜线线圈构成的变压器重量轻， 轴向尺寸可缩小至5_，符合高速应用要求。螺旋线PCB板易于制造、便于安装、成本低廉， 线圈板的外径、中心孔径、安装孔径及位置、螺旋线的线宽、线间距、线的厚度等参数均可根 据具体应用需求进行更改，不受磁芯产品规格限制，不仅适用于航空发动机转子遥测系统， 也适合移植于其它高速旋转应用场合。
[0016] 2、安装方式采用将作为旋转部件的副边螺旋线PCB板及整流调压电路通过圆筒 形工装安装于旋转轴轴端，将作为静止部件的原边螺旋线PCB板通过三自由度可调支架安 装于副边螺旋线PCB板相对并同轴位置，便于调整两块PCB板的间距及同轴度，降低了机械 安装难度，同时由于没有旋转轴贯穿变压器中心，便于在变压器中心及两侧放置激光器件 等其它电路模块。
[0017] 3、整流调压电路采用宽输入范围集成开关稳压芯片，开环控制即可在全负载范围 内获得稳定的输出电压，同时开关稳压芯片转换效率高，发热量小，通过改变外围电阻参数 可获得不同幅值的输出电压。
[0018] 4、高频逆变电路采用全桥式变换器，全桥式变换器输出功率等级从几瓦至上百 瓦，开关器件工作频率从几十千赫兹至几千千赫兹，应用范围广泛。
【附图说明】：
[0019] 图1感应电能传输系统电路结构示意图。
[0020] 图2可分离变压器螺旋线PCB板示意图。
[0021] 图3本发明装置结构示意图。
[0022] 其中，1-圆筒形工装；2-高速旋转轴；3-激光发射器件；4-光电传输发射板；5-整 流调压电路；6-副边软磁片；7-副边螺旋线PCB板；8-三自由度调整支架；9-激光接收 器件；10-光电传输接收板；11-原边软磁片；12-原边螺旋线PCB板；13-全桥逆变电路； 14-PCB板安装孔；15-PCB板中心孔；16-螺旋线端点1 ;17_螺旋线端点2。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。
[0024] 对照图2和图3,一种用于航空发动机转子遥测系统的感应电能传输装置，包括高 频逆变电路13、可分离变压器、整流调压电路5,所述可分离变压器由两块相同的一面印制 有螺旋线的圆形PCB板7和12构成，中心开有与激光器件3和9相匹配的孔15为激光器 件提供光传输通路，PCB板边沿开有四个直径2mm~4mm的沉头螺钉安装孔14,两块PCB板 螺旋线所在面相对并同轴安装，两块PCB板之间的距离0.1 mm~3mm，每块PCB板上螺旋线 的线宽Imm~2mm，线间距0· 5mm~1mm，线的厚度6oz~ΙΟοζ，为防止磁场对其它电路或器 件产生干扰及涡流效应，两块PCB板的背面分别用高磁导率柔性软磁片6和11覆盖粘帖， 柔性软磁片的厚度〇· 2mm~1mm，磁导率2000~3000,高频逆变电路13的输出端与其中一 块PCB板12上的螺旋线的两个端点16和17相接作为可分