專利名稱：電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置。 技術(shù)背景在船舶產(chǎn)品型式檢驗(yàn)中，會(huì)涉及到?jīng)_水、淋水、水壓等試驗(yàn)項(xiàng)目，因此，試驗(yàn)環(huán)境經(jīng)常處于潮濕多水狀態(tài)，在這種環(huán)境下工作的機(jī)電設(shè)備的輸電接口必須進(jìn)行嚴(yán)密的防水密封才能使用，否則會(huì)發(fā)生漏電、短路等現(xiàn)象，引起設(shè)備損壞甚至傷及操作人員。采用非接觸式電能傳輸方法，可以避免輸電接口電路與潮濕環(huán)境直接接觸，提高設(shè)備的安全性、可靠性。 但是，目前通常采用的電磁感應(yīng)式非接觸式電能傳輸方法是采用將電能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能進(jìn)行傳輸。這種方法需要繞制耦合線圈，線圈在高頻交流電情況下產(chǎn)生的交流電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直流電阻，因此線圈發(fā)熱嚴(yán)重，限制了其載流能力，且損失嚴(yán)重。另一方面，交變磁場(chǎng)會(huì)對(duì)外界環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。因此，選擇合適的方法，改善非接觸式電能傳輸裝置的傳輸性能是促進(jìn)其發(fā)展的重要課題。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的提出一種適用于潮濕及水下環(huán)境應(yīng)用的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，為船舶產(chǎn)品檢測(cè)試驗(yàn)中機(jī)電設(shè)備提供供電接口， 使設(shè)備不僅能夠適應(yīng)潮濕的環(huán)境，還能夠自由旋轉(zhuǎn)，以適應(yīng)設(shè)備工作過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的需要，并避免對(duì)外界環(huán)境的電磁干擾，降低自身能量消耗。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型提出的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置采用金屬極板耦合的方式，本裝置包括同軸安裝的電能發(fā)射組件和電能拾取組件兩部分。電能發(fā)射組件包括底座轉(zhuǎn)盤1、底座端蓋2、電源轉(zhuǎn)換電路板3、輸入控制電路板 4、第一發(fā)射電容極板5、第二發(fā)射電容極板6、第一發(fā)射電容極板涂層7、第二發(fā)射電容極板涂層8，發(fā)射電容極板涂層采用鋯鈦酸鉛材料；底座轉(zhuǎn)盤1與底座端蓋2形成發(fā)射電路腔， 電源轉(zhuǎn)換電路板3與輸入控制電路板4置于發(fā)射電路腔內(nèi)，并將接收的外部輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓；第一發(fā)射電容極板5和第二發(fā)射電容極板6分別貼于底座轉(zhuǎn)盤1的側(cè)面與端面；第一發(fā)射電容極板涂層7和第二發(fā)射電容極板涂層8分別覆蓋于兩發(fā)射電容極板表面； 電源轉(zhuǎn)換電路板3的輸出端與第一發(fā)射電容極板5、第二發(fā)射電容極板6連接形成連通電路，將轉(zhuǎn)換的高頻電壓輸送至兩發(fā)射電容極板上。電能拾取組件包括端罩轉(zhuǎn)盤9、端罩端蓋10、整流電路板11、第一拾取電容極板 12、第二拾取電容極板13、第一拾取電容極板涂層14、第二拾取電容極板涂層15，拾取電容極板涂層也采用鋯鈦酸鉛材料；端罩轉(zhuǎn)盤9與端罩端蓋10形成拾取電路腔，整流電路板11 置于拾取電路腔內(nèi)，并與外部負(fù)載連接，輸出穩(wěn)定電壓；第一拾取電容極板12與第二拾取電容極板13分別貼于端罩轉(zhuǎn)盤9前端空腔內(nèi)側(cè)表面與底面，第一拾取電容極板涂層14和第二拾取電容極板涂層15分別覆蓋于兩發(fā)射電容極板表面；整流電路板11輸入端與第一拾取電容極板12、第二拾取電容極板13連接形成連通電路，將耦合獲得高頻電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電壓。工作原理電能發(fā)射組件中的第一發(fā)射電容極板5、第二發(fā)射電容極板6與相應(yīng)的拾取組件的第一、第二電容拾取極板12、13形成兩個(gè)耦合電容，且二者表面積相等，電容的兩側(cè)分別連接于電能發(fā)射組件與電能拾取組件的電路板上，形成交流傳輸通路；外部電源將電壓輸入至電能發(fā)射裝置中的電源轉(zhuǎn)換電路板3，并通過(guò)輸入控制電路板4輸出的控制信號(hào)，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻交變電壓，連接于第一發(fā)射電容極板5、和第二發(fā)射電容極板 6上，使兩電極板上攜帶正負(fù)相反的電荷，同時(shí)通過(guò)電容耦合在拾取電容極板12和拾取電容極板13上也攜帶等量的相反性質(zhì)電荷，電容極板之間的鋯鈦酸鉛材料涂層具有很高的介電常數(shù)，可以增加電場(chǎng)強(qiáng)度，提高電能傳輸?shù)哪芰?。第一拾取電極板12和第二拾取電極板13通過(guò)耦合電場(chǎng)將電流輸送至整流電路板11，將交流電通過(guò)整流濾波轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電輸送給外部負(fù)載。電能發(fā)射組件中底座轉(zhuǎn)盤1與電能拾取組件中端罩轉(zhuǎn)盤9橫截面為圓形，兩側(cè)可以繞同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以提高輸電過(guò)程中運(yùn)動(dòng)能力；為了保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性，使裝置側(cè)面和端面形成的兩個(gè)耦合電容大小相等，二個(gè)發(fā)射電容極板與二個(gè)拾取電容極板的表面積相等。本實(shí)用新型的效果在于1、采用電容耦合方式實(shí)現(xiàn)非接觸式電能傳輸，避免了電磁感應(yīng)傳輸方式帶來(lái)的線圈發(fā)熱、電磁干擾等問(wèn)題，且采用簡(jiǎn)單的連接結(jié)構(gòu)，減小磨損，提高使用壽命，且使接口便于維修。2、電能發(fā)射組件與拾取組件采用圓柱形結(jié)構(gòu)，使用電設(shè)備在工作過(guò)程中可以自由旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)產(chǎn)生繞線。3、采用鋯鈦酸鉛材料做電容極板涂層，增強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度，提高極板之間的耦合程度以及系統(tǒng)的傳輸能力。

圖1是電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是電容極板安裝局部放大圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。參照附圖1-2，本實(shí)用新型的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，包括同軸線安裝的電能發(fā)射組件和電能拾取組件。所述電能發(fā)射組件包括底座轉(zhuǎn)盤1、底座端蓋2、電源轉(zhuǎn)換電路板3、輸入控制電路板4、第一發(fā)射電容極板5、第二發(fā)射電容極板6、第一發(fā)射電容極板涂層7、第二發(fā)射電容極板涂層8，發(fā)射電容極板涂層采用鋯鈦酸鉛材料；底座轉(zhuǎn)盤1與底座端蓋2形成發(fā)射電路腔，電源轉(zhuǎn)換電路板3與輸入控制電路板4置于發(fā)射電路腔內(nèi)，并將接收的外部輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓；第一發(fā)射電容極板5和第二發(fā)射電容極板6分別貼于底座轉(zhuǎn)盤1的側(cè)面與端面；第一發(fā)射電容極板涂層7和第二發(fā)射電容極板涂層8分別覆蓋于兩發(fā)射電容極板表面；電源轉(zhuǎn)換電路板3的輸出端與第一發(fā)射電容極板5、第二發(fā)射電容極板6連接形成連通電路，將轉(zhuǎn)換的高頻電壓輸送至兩發(fā)射電容極板上；[0018]所述電能拾取組件包括端罩轉(zhuǎn)盤9、端罩端蓋10、整流電路板11、第一拾取電容極板12、第二拾取電容極板13、第一拾取極板涂層14、第二拾取極板涂層15，拾取電容極板涂層也采用鋯鈦酸鉛材料；端罩轉(zhuǎn)盤9與端罩端蓋10形成拾取電路腔，整流電路板11置于拾取電路腔內(nèi)，并與外部負(fù)載連接，輸出穩(wěn)定電壓；第一拾取電容極板12與第二拾取電容極板13分別貼于端罩轉(zhuǎn)盤9前端空腔內(nèi)側(cè)表面與底面，第一拾取電容極板涂層14和第二拾取電容極板涂層15分別覆蓋于兩發(fā)射電容極板表面；整流電路板11輸入端與第一拾取電容極板12、第二拾取電容極板13連接形成連通電路，將耦合獲得高頻電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電壓；工作原理電能發(fā)射組件中的第一發(fā)射電容極板5、第二發(fā)射電容極板6與相應(yīng)的拾取組件的第一、第二電容拾取極板12、13形成兩個(gè)耦合電容，且二者表面積相等，電容的兩側(cè)分別連接于電能發(fā)射組件與電能拾取組件的電路板上，形成交流傳輸通路；外部電源將電壓輸入至電能發(fā)射裝置中的電源轉(zhuǎn)換電路板3，并通過(guò)輸入控制電路4板輸出的控制信號(hào)，將輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻交變電壓，連接于第一發(fā)射電容極板5、和第二發(fā)射電容極板 6上，使兩電極板上攜帶正負(fù)相反的電荷，同時(shí)通過(guò)電容耦合在拾取電容極板12和拾取電容極板13上也攜帶等量的相反性質(zhì)電荷，電容極板之間的鋯鈦酸鉛材料涂層具有很高的介電常數(shù)，可以增加電場(chǎng)強(qiáng)度，提高電能傳輸?shù)哪芰?；一拾取電極板12和第二拾取電極板 13通過(guò)耦合電場(chǎng)將電流輸送至整流電路板11，將交流電通過(guò)整流濾波轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電輸送給外部負(fù)載。電能發(fā)射組件中底座轉(zhuǎn)盤1與電能拾取組件中端罩轉(zhuǎn)盤9橫截面為圓形，兩側(cè)可以繞同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以提高輸電過(guò)程中運(yùn)動(dòng)能力；為了保證傳輸?shù)姆€(wěn)定性，使裝置側(cè)面和端面形成的兩個(gè)耦合電容大小相等，第一、第二發(fā)射電容極板5、6與第一、第二拾取電容極板12、 13的表面積相等。
權(quán)利要求1.電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，其特征是包括同軸線安裝的電能發(fā)射組件和電能拾取組件，其中a、所述電能發(fā)射組件由底座轉(zhuǎn)盤[1]與底座端蓋[2]形成發(fā)射電路腔，電源轉(zhuǎn)換電路板[3]與輸入控制電路板[4]置于發(fā)射電路腔內(nèi)，并將接收的外部輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻電壓；第一發(fā)射電容極板[5]和第二發(fā)射電容極板[6]分別貼于底座轉(zhuǎn)盤[1]的側(cè)面與端面； 第一發(fā)射電容極板涂層[7]和第二發(fā)射電容極板涂層[8]均采用鋯鈦酸鉛材料；電源轉(zhuǎn)換電路板[3]的輸出端與第一發(fā)射電容極板[5]、第二發(fā)射電容極板[6]連接形成連通電路， 將轉(zhuǎn)換的高頻電壓輸送至兩發(fā)射電容極板上；b、所述電能拾取組件由端罩轉(zhuǎn)盤[9]與端罩端蓋[10]形成拾取電路腔，整流電路板 [11]置于拾取電路腔內(nèi)，并與外部負(fù)載連接，輸出穩(wěn)定電壓；第一拾取電容極板[12]與第二拾取電容極板[13]分別貼于端罩轉(zhuǎn)盤[9]前端空腔內(nèi)側(cè)表面與底面，第一拾取電容極板涂層[14]和第二電容拾取極板涂層[15]均采用鋯鈦酸鉛材料；整流電路板[11]輸入端與第一拾取電容極板[12]、第二拾取電容極板[13]連接形成連通電路，將耦合獲得高頻電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電壓所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，其特征是底座轉(zhuǎn)盤[1] 與端罩轉(zhuǎn)盤[9]橫截面為圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，其特征是第一發(fā)射電容極板[5]和第二發(fā)射電容極板[6]與第一拾取電容極板[12]和第二拾取電容極板[13]的表面積相等。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)電容耦合型非接觸式電能傳輸裝置，屬機(jī)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，包括同軸安裝的電能發(fā)射組件與電能拾取組件。電能發(fā)射組件由底座轉(zhuǎn)盤(1)與底座端蓋(2)形成發(fā)射電路腔，電源轉(zhuǎn)換電路板(3)與輸入控制電路板(4)置于發(fā)射電路腔內(nèi)；第一、第二發(fā)射電容極板(5)和(6)分別貼于底座轉(zhuǎn)盤(1)的側(cè)面與端面，在極板表面涂有鋯鈦酸鉛(8)和(9)；電能拾取組件由端罩轉(zhuǎn)盤(9)與端罩端蓋(10)形成拾取電路腔，整流電路板(11)置于拾取電路腔內(nèi)；第一、第二拾取電容極板(12)和(13)分別貼于端罩轉(zhuǎn)盤(9)前端空腔內(nèi)側(cè)表面與底面，在極板表面涂有鋯鈦酸鉛(12)和(13)；本實(shí)用新型通過(guò)電容耦合方式實(shí)現(xiàn)非接觸式電能傳輸，避免了電磁干擾、線圈發(fā)熱等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02N1/08GK202121522SQ20112015087
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者李澤松 申請(qǐng)人:舟山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)院