專利名稱：旋轉體無刷能源傳送器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種旋轉體無刷能源傳送器。
旋轉體無刷能源傳送器能將電能以磁場耦合方式由靜止的定子部分傳送到旋轉部分，因此可以為各種旋轉體信號檢測提供穩(wěn)定的電源。
由于該旋轉體無刷能源傳送器與定子部分之間不存在滑動接觸，因此，不會產生電火花，對周邊不產生電磁干擾，其運行可靠、壽命長，適于應用在易燃、易爆的石油、化工、煤礦等防爆場所。其應用領域包括轉矩、轉速傳感器，為旋轉體上的應變橋的電子電路提供電源；大型汽輪發(fā)電機、水輪等電機轉子溫度在線檢測；大型同步電動機轉子阻尼條電流在線檢測；以及直升飛機旋翼應力在線檢測等。
但是，現有的旋轉體無刷能源傳送器尚存在著如下的不足首先，在現有的旋轉體無刷能源傳送器中，其逆變主電路中采用一音頻功放集成電路芯片作為其初級電能輸出器件，由于該音頻功放集成電路芯片工作在線性放大狀態(tài)，因此其發(fā)熱大，功效低，進而導致逆變主電路可靠性和穩(wěn)定性降低。
其次，該音頻功放集成電路的工作頻率較低，僅為400Hz左右，一方面，它導致次級的電源交流紋波較大，以致產生較大的干擾，而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低；另一方面，較低的工作頻率使得變壓器的鐵損耗較高，降低了能源的傳送效率，同時使該傳送器易于發(fā)熱。
再次，現有的旋轉體無刷能源傳送器的轉動部分與應變軸緊密相接，通常該轉動部分與應變軸均由導磁材料制成，所以，本應由轉子線圈接收的磁通量會在應變軸上被損耗一部分從而降低能量傳送的效率。
最后，現有的旋轉體無刷能源傳送器采用雙極電源供電，這一方面限制了該傳送器的應用范圍；另一方面使其在電氣連接中使用較多的導線，增加了成本，降低了可靠性。
眾所周知，磁力線具有“懶惰性”，即，磁力線總是尋找最容易通過的路徑(磁阻最小的路徑)通過；另外，根據變壓器工作的原理，初級感應電壓的電壓值符合如下的公式E＝K·f·W·Φ其中E為初級感應電壓；K為一常數；f為工作頻率；W為初級匝數；Φ為磁通量。
由上述的公式可以知道在提高工作頻率f的同時，適當減少初級匝數W，就可以保持初級感應電壓E不變；換句話說，在保持初級感應電壓E不變的前提下，提高工作頻率f，就可以使初級匝數W減少；根據電磁感應的理論，減少初級匝數W就可以使得磁通量Φ降低；又根據電機專業(yè)知識鐵損耗與磁通密度的平方成正比，與頻率的1.5次方成正比，因此，減少初級匝數W可以有效地降低鐵損耗，提高能量的傳送效率。
有鑒于上述旋轉體無刷能源傳送器存在的不足，并根據上述的理論分析，本實用新型的主要目的在于提供一種旋轉體無刷能源傳送器，該傳送器逆變器的初級電能輸出器件發(fā)熱低，可靠性及功效高。
本實用新型的另一目的在于提供一種旋轉體無刷能源傳送器，其具有較高的工作頻率，能夠降低次級電源的交流紋波，減少干擾，提高能源的傳送效率，降低制造成本。
本實用新型的又一目的在于提供一種旋轉體無刷能源傳送器，該傳送器的轉動部分與應變軸之間設有隔離磁力線的裝置，以降低磁通量的損耗，提高能量傳送的效率。
本實用新型的再一目的在于提供一種旋轉體無刷能源傳送器，該傳送器采用單極電源供電，可以擴大該傳送器的應用范圍，提高可靠性。
本實用新型的目的是通過如下的技術方案實現的一種旋轉體無刷能源傳送器，其由靜止部分及旋轉部分組成，靜止部分包括外殼、定子磁導體、定子線圈骨架、定子線圈及電能逆變輸出電路；旋轉部分包括應變軸、轉子磁導體、轉子線圈及電能整流輸入電路；在應變軸與轉子線圈之間加設一隔磁套；該電能逆變輸出電路設有穩(wěn)壓供電電路、方波發(fā)生電路和開關電路，其中穩(wěn)壓供電電路與一單極電源連接，該穩(wěn)壓供電電路的輸出連接到方波發(fā)生電路，該方波發(fā)生電路的輸出端與開關電路的輸入端相連，開關電路的輸出端與定子線圈串聯后連接到單極電源。
上述的開關電路為一開關管，該開關管可以是一大功率開關管。
上述的開關管可以為一場效應管。
設置在應變軸與轉子線圈之間的隔磁套材料為非導磁材料，該非導磁材料可以為黃銅。
本實用新型的逆變輸出電路改變?yōu)榇蠊β书_關管，使該逆變器的工作頻率得以提高，降低了次級輸出電源的波紋系數；同時，降低了發(fā)熱。由于逆變器的工作頻率得到提高，變壓器初級匝數相應減少，因而不僅提高了能源傳送效率，并且降低了鐵損和制造成本。
在應變軸與轉子線圈之間加設一隔磁套，減少了磁通量在應變軸上的損耗，提高了磁效率。
采用單極電源使本實用新型的使用更方便。
以下結合附圖及具體的實例對本實用新型作進一步的詳細說明

圖1為本實用新型結構示意圖。
圖2為本實用新型一實施例的電路原理圖。
如圖1所示，為本實用新型的實施例，其包括靜止部分外殼3、定子磁導體4、定子線圈骨架5、定子線圈6；旋轉部分應變軸1、在應變軸1與轉子磁導體8之間的黃銅隔磁套2、轉子磁導體8、轉子線圈7，定子與轉子之間留有氣隙可使轉子自由轉動。
如圖2所示，本實用新型一實施例的電路中設有一單極電源，一三端穩(wěn)壓管IC2的輸入端(引腳1、2)連接到該單極電源，其該三端穩(wěn)壓管IC2的輸出端(引腳3)向由反相器芯片IC1及電阻R1、R2、電容C1所組成的方波發(fā)生及驅動電路供電；該方波發(fā)生及驅動電路通過電阻R3、R4、R5連接并控制一CMOS場效應管IC3，該場效應管IC3與逆變變壓器T1的初級線圈(定子線圈)串聯后連接到上述的單極電源的兩端。
當本實用新型工作時，上述的方波發(fā)生及驅動電路產生具有一定頻率的方波信號，該方波信號由R3、R4、R5傳送到場效應管IC3的柵極控制端控制該場效應管IC3的開關，該場效應管IC3的開關，使得與其串接的逆變變壓器T1的初級線圈獲得一交流電能，該逆變變壓器T1將該交流電能一磁感應方式傳送到逆變變壓器T1的次極線圈(轉子線圈)中，從而實現的電能的傳送。
調整上述方波發(fā)生及驅動電路中電阻R1、R2及電容C1的取值，就可以調整該方波發(fā)生及驅動電路輸出方波信號的頻率；本實施例方波信號的頻率為1000Hz，因此，本實施例的工作頻率由原來的400Hz左右提高到1000Hz。另外，本實施例中的初級線圈的匝數W減少到原匝數的一半，這樣，既節(jié)約了制造費用，又降低了磁通密度，減少了鐵損耗，提高了能量傳輸效率。
權利要求1.一種旋轉體無刷能源傳送器，其由靜止部分及旋轉部分組成，靜止部分包括外殼、定子磁導體、定子線圈骨架、定子線圈及電能逆變輸出電路；旋轉部分包括應變軸、轉子磁導體、轉子線圈及電能整流輸入電路；其特征在于在應變軸與轉子線圈之間還設有一隔磁套；該電能逆變輸出電路設有穩(wěn)壓供電電路、方波發(fā)生電路和開關電路，其中穩(wěn)壓供電電路與一單極電源連接，該穩(wěn)壓供電電路的輸出連接到方波發(fā)生電路，該方波發(fā)生電路的輸出端與開關電路的輸入端相連，開關電路的輸出端與定子線圈串聯后連接到單極電源。
2.如權利要求1所述的旋轉體無刷能源傳送器，其特征在于所述的開關電路為一開關管。
3.如權利要求2所述的旋轉體無刷能源傳送器，其特征在于所述的開關管為大功率開關管。
4.如權利要求2或3所述的旋轉體無刷能源傳送器，其特征在于所述的開關管為場效應管。
6.如權利要求1所述的旋轉體無刷能源傳送器，其特征在于所述的隔磁套的材料為非導磁材料。
7.如權利要求6所述的旋轉體無刷能源傳送器，其特征在于所述的非導磁材料為黃銅。
專利摘要一種旋轉體無刷能源傳送器,其在應變軸與轉子線圈之間加設一隔磁套,逆變輸出電路包括電源電路、方波發(fā)生器和開關電路,電源電路的輸入與單極電源連接,電源電路的輸出與方波發(fā)生器連接,方波發(fā)生器的輸出與開關電路的輸入相連,開關電路的輸出與定子線圈串聯在單極電源上,由于開關電路的頻率提高,交流波對產品的干擾下降,使系統(tǒng)穩(wěn)定性增加,還降低了磁損耗、鐵損耗、電損耗,提高了效率,同時降低了成本。
文檔編號H02J17/00GK2485857SQ0121880
公開日2002年4月10日 申請日期2001年4月2日 優(yōu)先權日2001年4月2日
發(fā)明者張力, 蔡耀陸 申請人:張力