一種空心旋轉(zhuǎn)變壓器的制造方法
【專利摘要】一種空心旋轉(zhuǎn)變壓器，兩個閉合磁路中的定子與空心軸間隙配合，兩個閉合磁路中的轉(zhuǎn)子與空心軸同步旋轉(zhuǎn)。兩個閉合磁路中的定子與轉(zhuǎn)子在空心軸上以定子-轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子-定子的方式排列。各定子的定子引出線分別與殼體外的電連接器連接；各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子引出線分別與套裝在空心軸上的電連接器連接。本發(fā)明的定子與轉(zhuǎn)子采用非接觸式結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)變壓器的感應(yīng)耦合器分開，初級繞組和次級繞組分別繞制在不同的磁芯結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)電源和負(fù)載間的非接觸能量耦合。通電后，定子和轉(zhuǎn)子之間通過導(dǎo)磁體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并通過磁隙進(jìn)行能量耦合。本發(fā)明中，電磁耦合環(huán)節(jié)完全封閉在旋轉(zhuǎn)腔體中，使電磁波無泄漏，能夠滿足機(jī)載狀態(tài)下的電磁環(huán)境和電磁兼容性試驗(yàn)的要求。
【專利說明】—種空心旋轉(zhuǎn)變壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飛機(jī)剎車裝置領(lǐng)域，具體是一種空心旋轉(zhuǎn)變壓器。

【背景技術(shù)】
[0002]在國外現(xiàn)代先進(jìn)的飛機(jī)上，飛機(jī)輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)TPMS (Tire PressureMonitoring System)已經(jīng)普遍采用，如:AIRBUS公司、BOEING公司和DASSAULT公司的諸多機(jī)型中，包括最新的A380飛機(jī)也裝配了輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。它是保證飛機(jī)安全的一項技術(shù)。輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)對輪胎的內(nèi)部氣壓進(jìn)行監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)總線和顯示器向機(jī)組人員或維護(hù)人員提供輪胎的實(shí)際壓力，可對輪胎的低壓、爆胎進(jìn)行告警，同時當(dāng)剎車裝置溫度超過400°C時，開啟風(fēng)扇進(jìn)行降溫。在日常維護(hù)中，該技術(shù)及時降低剎車裝置溫度，確保飛行著陸安全，縮短再次起飛時間。該旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在某型飛機(jī)主起落架軸內(nèi)，用于旋轉(zhuǎn)變壓器與胎壓執(zhí)行器之間通訊與能量傳遞。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器使旋轉(zhuǎn)變壓器是使用永磁材料作為激勵源，變壓器的定子固定在旋轉(zhuǎn)變壓器定子上，而轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子同軸連接，保持相對靜止。變壓器的定子由外部交流電源供電，通過變壓器效應(yīng)，變壓器轉(zhuǎn)子獲得感應(yīng)電勢，從而供給旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子進(jìn)行激磁。但是傳統(tǒng)的變壓器結(jié)構(gòu)見圖1，主要由轉(zhuǎn)子，定子，鐵心組成。導(dǎo)磁體由DT4E等導(dǎo)磁材料組成，但是限于材料與結(jié)構(gòu)的缺陷，能量傳遞效率為40%,不能滿足下位機(jī)使用要求。
[0003]在國外現(xiàn)代先進(jìn)的飛機(jī)上，機(jī)載條件下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的能量、信息傳遞已經(jīng)取得了很大突破，AIRBUS、BOEING公司的諸多機(jī)型中，已經(jīng)配備了可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的能量、信息傳遞技術(shù)的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)。就已經(jīng)檢索到的資料分析，國內(nèi)所使用的方案中，能量傳輸效率十分有限，僅夠傳感器使用，同時沒有空心結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0004]在專利申請?zhí)枮?01120496019.1的發(fā)明創(chuàng)造中提出了一種旋轉(zhuǎn)變壓器，該變壓器采用非接觸能量傳輸技術(shù)進(jìn)行能量傳遞，但是該發(fā)明未給出實(shí)際的能量傳遞效率，同時，該發(fā)明為實(shí)心軸結(jié)構(gòu)，與本發(fā)明要解決的工程問題有所區(qū)別。
[0005]在國內(nèi)，機(jī)載條件下需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的能量、信息傳遞的場合并不鮮見，但普遍采用的是集電環(huán)、電刷等接觸方式。由于在傳遞過程存在接觸，使電極、電刷的磨損不可避免的存在，磨損以及由于磨損所帶來的各種隱患成為旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的能量、信息傳遞的制約瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)值存在的能量傳遞效率低、不能滿足機(jī)載條件下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時能量、信息傳遞需要的不足，本發(fā)明提出了一種空心旋轉(zhuǎn)變壓器。
[0007]本發(fā)明包括兩個閉合磁路、殼體、一對軸承、空心軸、定子繞線電阻和轉(zhuǎn)子繞線電阻，所述各閉合磁路中，定子與轉(zhuǎn)子結(jié)合處的磁隙均為0.5mm。一對軸承套裝在空心軸上。所述的兩個閉合磁路套裝在空心軸上，并位于所述的一對軸承之間；所述的兩個閉合磁路中的定子與該空心軸間隙配合，所述的兩個閉合磁路中的轉(zhuǎn)子與該空心軸同步旋轉(zhuǎn)。兩個閉合磁路套裝在空心軸上后，所述兩個閉合磁路中的定子與轉(zhuǎn)子在該空心軸上以定子-轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子-定子的方式排列。殼體套裝在所述兩個閉合磁路的外圓周表面。兩個閉合磁路中的各定子的定子引出線分別與位于該殼體外的電連接器連接；兩個閉合磁路中的各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子引出線分別與套裝在所述空心軸上的電連接器連接。所述空心軸的內(nèi)徑大于電機(jī)軸的外徑，以能夠?qū)㈦姍C(jī)軸穿入該空心軸。
[0008]所述兩個定子均為中空的雙層殼體，由所述雙層殼體之間的空間構(gòu)成了定子繞組安裝槽，用于安放定子繞組。所述定子一端的圓環(huán)端面封閉，另一端的圓環(huán)端面為敞口。所述兩個定子的內(nèi)徑略大于所述空心軸的外徑，所述兩個定子的外徑均與所述殼體的內(nèi)徑相同，使所述兩個定子的外圓周表面與殼體內(nèi)表面干涉配合。在所述定子封閉端端面的外緣處有環(huán)形的定子焊接槽，用于將該定子與殼體的內(nèi)表面焊接固定。
[0009]所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子亦為中空的雙層殼體，由所述雙層殼體之間的空間構(gòu)成了轉(zhuǎn)子繞組安裝槽，用于安放轉(zhuǎn)子繞組。所述轉(zhuǎn)子一端的圓環(huán)端面封閉，另一端的圓環(huán)端面為敞口。轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑與所述空心軸的外徑相同，并使該轉(zhuǎn)子與該空心軸之間干涉配合，所述兩個轉(zhuǎn)子的外徑均略小于殼體的內(nèi)徑，使所述兩個轉(zhuǎn)子的外圓周表面與殼體內(nèi)表面間隙配合。所述轉(zhuǎn)子中心孔的孔圓周表面均布有四個轉(zhuǎn)子焊接槽，該轉(zhuǎn)子焊接槽沿該轉(zhuǎn)子的軸向貫通，用于將該轉(zhuǎn)子與空心軸的內(nèi)表面焊接固定。
[0010]所述定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)相同。
[0011 ] 在所述殼體一側(cè)的殼體壁上對稱的開有定子引線孔。在所述空心軸殼體壁內(nèi)開有兩個轉(zhuǎn)子引線孔，并且該轉(zhuǎn)子引線孔的孔口均位于該空心軸的外圓周表面。
[0012]本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上提出了一種空心旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器通過電磁耦合完成能量與信號的傳遞，同時為能夠穿過風(fēng)扇電機(jī)軸，采用了空心軸。并使旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子能夠該空心軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]在滿足現(xiàn)有安裝尺寸的要求下，為保證能量傳遞效率，本發(fā)明的定子和轉(zhuǎn)子采用坡莫合金材料，在一 55°C?125°C的溫區(qū)內(nèi)，使空心旋轉(zhuǎn)變壓器的能量傳遞效率高于90%。
[0014]由于傳統(tǒng)的繞線式旋轉(zhuǎn)變壓器或者存在電刷和滑環(huán)，使其存在電磁干擾且使用壽命短，或者帶有耦合變壓器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且制造成本高，使其應(yīng)用受到限制。本發(fā)明的定子與轉(zhuǎn)子采用非接觸式結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)變壓器的感應(yīng)耦合器分開，初級繞組和次級繞組分別繞制在不同的磁芯結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)電源和負(fù)載間的非接觸能量耦合。通電后，定子和轉(zhuǎn)子之間通過導(dǎo)磁體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并通過磁隙進(jìn)行能量耦合。
[0015]本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)變壓器同軸旋轉(zhuǎn)不影響能量傳輸效率的特點(diǎn)，保證了轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/min以上正常使用；作為傳動部件的空心軸具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，在不足80mm的空心運(yùn)動軸中即可實(shí)現(xiàn)信號和功率的穩(wěn)定傳輸。
[0016]為滿足機(jī)載設(shè)備環(huán)境及技術(shù)性能使用要求，本發(fā)明中的定子和轉(zhuǎn)子采用了坡莫合金。為滿足機(jī)載設(shè)備力學(xué)環(huán)境要求，本發(fā)明通過有限元法對轉(zhuǎn)子的各階固有頻率和動態(tài)特性進(jìn)行模態(tài)分析，分析結(jié)果見表I。
[0017]表I模態(tài)分析結(jié)果
[0018]

【權(quán)利要求】
1.一種空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，包括兩個閉合磁路、殼體、一對軸承、空心軸、定子繞線電阻和轉(zhuǎn)子繞線電阻，所述各閉合磁路中，定子與轉(zhuǎn)子結(jié)合處的磁隙均為0.5mm; —對軸承套裝在空心軸上；所述的兩個閉合磁路套裝在空心軸上，并位于所述的一對軸承之間；所述的兩個閉合磁路中的定子與該空心軸間隙配合，所述的兩個閉合磁路中的轉(zhuǎn)子與該空心軸同步旋轉(zhuǎn)；兩個閉合磁路套裝在空心軸上后，所述兩個閉合磁路中的定子與轉(zhuǎn)子在該空心軸上以定子-轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子-定子的方式排列；殼體套裝在所述兩個閉合磁路的外圓周表面；兩個閉合磁路中的各定子的定子引出線分別與位于該殼體外的電連接器連接；兩個閉合磁路中的各轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子引出線分別與套裝在所述空心軸上的電連接器連接；所述空心軸的內(nèi)徑大于電機(jī)軸的外徑，以能夠?qū)㈦姍C(jī)軸穿入該空心軸。
2.如權(quán)利要求1所述空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述兩個定子的定子導(dǎo)磁體均為中空的雙層殼體，由所述雙層殼體之間的空間構(gòu)成了定子繞組安裝槽，用于安放定子繞組；所述定子導(dǎo)磁體一端的圓環(huán)端面封閉，另一端的圓環(huán)端面為敞口 ；所述兩個定子的內(nèi)徑略大于所述空心軸的外徑，所述兩個定子的外徑均與所述殼體的內(nèi)徑相同，使所述兩個定子的外圓周表面與殼體內(nèi)表面干涉配合。
3.如權(quán)利要求1所述空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體亦為中空的雙層殼體，由所述雙層殼體之間的空間構(gòu)成了轉(zhuǎn)子繞組安裝槽，用于安放轉(zhuǎn)子繞組；所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體一端的圓環(huán)端面封閉，另一端的圓環(huán)端面為敞口 ；轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑與所述空心軸的外徑相同，并使該轉(zhuǎn)子與該空心軸之間干涉配合，所述兩個轉(zhuǎn)子的外徑均略小于殼體的內(nèi)徑，使所述兩個轉(zhuǎn)子的外圓周表面與殼體內(nèi)表面間隙配合。
4.如權(quán)利要求2所述空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，在所述定子導(dǎo)磁體封閉端端面的外緣處有環(huán)形的定子焊接槽，用于將該定子導(dǎo)磁體與殼體的內(nèi)表面焊接固定。
5.如權(quán)利要求3所述空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體中心孔的孔圓周表面均布有四個轉(zhuǎn)子焊接槽，該轉(zhuǎn)子焊接槽沿該轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體的軸向貫通，用于將該轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁體與空心軸的內(nèi)表面焊接固定。
6.如權(quán)利要求2和3所述空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的匝數(shù)相同。
7.如權(quán)利要求1所述空心旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，在所述殼體一側(cè)的殼體壁上對稱的開有定子引線孔；在所述空心軸殼體壁內(nèi)開有兩個轉(zhuǎn)子引線孔，并且該轉(zhuǎn)子引線孔的孔口均位于該空心軸的外圓周表面。
【文檔編號】H01F38/18GK104200967SQ201410391932
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】張馳, 馬曉軍, 王學(xué)鋒, 農(nóng)貴軍, 牛祖軍, 曹永
申請人:西安航空制動科技有限公司