[发明专利]一种大功率动态耦合无线输电的电滑环

说明书

本发明公开了一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，包括电滑环本体，所述电滑环本体由定子部分和转子部分组成，定子部分包括屏蔽外环、螺旋型发射线圈、上外磁体、下外磁体和发射端补偿电容；转子部分包括屏蔽内环、螺旋型接收线圈、上内磁体、下内磁体和接收端补偿电容；定子部分与转子部分依靠螺旋型发射线圈与螺旋型接收线圈的动态磁场耦合实现能量传输。电滑环通过采用磁场为能量传输介质，可摆脱传统电滑环机械结构转动不顺、存在信号干扰、滑环易短路等问题，因此动态耦合无线输电的电滑环从成本和可靠性等方面更能满足用户生产需要。

技术领域

本发明属于电滑环技术领域，尤其是涉及一种大功率动态耦合无线输电的电滑环。

背景技术

导电滑环在雷达通讯设备、风车、机器人、自动加工设备和速率转台等领域应用广泛，其主要由电刷、导电环、绝缘材料、轴承、支架和其他辅助部件组成。电源和终端用电负载用连接导线分别连接至电刷和导电环，从而使负载持续获取电能。然而，目前随着越来越多的的设备对电滑环的供电要求逐渐提高，面向应用过程的问题凸显。主要包括功率传输与信号传输干扰严重，导电滑环受滑环截面积、电刷与接触面压力、电刷接触面积的限制最大允许工作电流难以提高，由于振动影响造成电滑环内塑料主轴破裂、轴承损坏等。因此，为适应工业需求，加快研发具有传输功率大、工作可靠稳定、应用便捷的电滑环至关重要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，采用动态耦合无线输电的方式在定子与转子间实现高效能量传输，进而摆脱电滑环转动不顺、信号干扰、滑环易短路等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大功率动态耦合无线输电的电滑环，所述电滑环本体包括定子部分和转子部分，转子部分设置在定子部分内；

定子部分包括屏蔽外环、螺旋型发射线圈、上外磁体、下外磁体和发射端补偿电容，螺旋型发射线圈固定在屏蔽外环内侧，发射端补偿电容固定在屏蔽外环外侧，上外磁体固定在屏蔽外环内表面上侧边缘，下外磁体固定在屏蔽外环内表面下侧边缘，螺旋型发射线圈与发射端补偿电容串联连接；

转子部分包括屏蔽内环、螺旋型接收线圈、上内磁体、下内磁体和接收端补偿电容，螺旋型接收线圈固定在屏蔽内环外侧，接收端补偿电容固定在屏蔽内环内侧，上内磁体固定在屏蔽内环外表面的上侧边缘，下内磁体固定在屏蔽内环外表面的下侧边缘，螺旋型接收线圈与接收端补偿电容串联连接；

上外磁体与上内磁体同性磁极相对，下外磁体与下内磁体同性磁极相对，两组磁极产生斥力，使屏蔽外环与屏蔽内环的中心线重合；

定子部分与转子部分依靠螺旋型发射线圈与螺旋型接收线圈的动态磁场耦合实现能量传输。

进一步的,所述发射端补偿电容与屏蔽外环之间，屏蔽外环与螺旋形发射线圈之间，屏蔽外环与上外磁体之间，屏蔽外环与下外磁体之间，均通过粘合剂固定。

进一步的,所述屏蔽内环与接收端补偿电容之间，屏蔽内环与螺旋形接收线圈之间，屏蔽内环与上内磁体之间，屏蔽内环与下内磁体之间，均通过粘合剂固定。

进一步的,所述螺旋型发射线圈采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触。

进一步的,所述螺旋型接收线圈采用200股外径为1.9mm的李兹线绕制而成，每匝线圈间紧密接触。

进一步的,屏蔽外环与屏蔽内环可将磁场束缚在定子与转子之间，减小漏磁，提高能量传输效率。

相对于现有技术，本发明所述的一种大功率动态耦合无线输电的电滑环具有以下优势：

本发明通过定子中螺旋型发射线圈与转子中螺旋型接收线圈的动态电磁耦合实现能量高效传输，摆脱了转动不顺、接触器件材料损耗、最大允许通过电流受限和滑环易短路等问题，适用于大功率动态输电场合，便于安装，应用便捷。