本實(shí)用新型屬于三相發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，涉及無線傳能技術(shù)，尤其是一種三相鐵芯式無線傳能用徑向旋轉(zhuǎn)變換器。

背景技術(shù)：

人們已知旋轉(zhuǎn)變換器(不同于已有的旋轉(zhuǎn)變壓器概念)應(yīng)用于電機(jī)可以替代電刷和滑環(huán)，可以大大提高可靠性，并不用更換電刷，可免于維護(hù)。隨著研究的日益深入，尤其是電磁仿真技術(shù)的應(yīng)用，目前的旋轉(zhuǎn)變換器還有很多問題沒有妥善的決究。比如，當(dāng)工作磁通通過旋轉(zhuǎn)變換器定轉(zhuǎn)子之間的氣隙時(shí)，由于磁通的散射而引起邊緣效應(yīng)，若旋轉(zhuǎn)變換器鐵芯采用電機(jī)一樣的沖片式鐵芯或卷鐵芯，雜散的磁通會沿疊積方向垂直進(jìn)入鋼片而在鋼片所在平面內(nèi)引起較大的渦流損耗，降低傳輸效率，當(dāng)傳輸大功率或采用高頻時(shí)，嚴(yán)重會造成氣隙兩側(cè)鐵芯局部過熱而燒毀。又如，如果采用沖片式鐵芯或卷鐵芯，在旋轉(zhuǎn)變換器的閉合磁路內(nèi)，除定轉(zhuǎn)子之間必不可少的氣隙以外，工作磁通還要在某些方向上通過鋼片間的氣隙，這勢必增加了旋轉(zhuǎn)變換器的空載電流和空載損耗，降低了傳輸效率。又有，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變換器負(fù)載工作時(shí)，定轉(zhuǎn)子線圈工作電流引起的漏磁通如果得不到很好的吸收，而垂直進(jìn)入鋼片，也會引起較大的雜散損耗，降低傳輸效率，在傳輸大功率時(shí)問題尤其突出。

另一方面，大功率電機(jī)使用電刷裝置工作時(shí)，需要工人每天定時(shí)巡視電刷產(chǎn)生的火花，評估火花的危險(xiǎn)等級，火花嚴(yán)重會發(fā)生故障而停機(jī)檢修。即使火化在正常范圍內(nèi)，也由于轉(zhuǎn)動磨損產(chǎn)生刷粉飛落的污染，并需要定期(幾天至幾個(gè)月)帶電更換或停電更換新的同型號電刷，總之維護(hù)工作量大。

對于應(yīng)用于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)變換器，若采用三相供電，一般采用三個(gè)獨(dú)立的三相旋轉(zhuǎn)變換器單元拼裝而成，三相相互獨(dú)立工作，三個(gè)三相旋轉(zhuǎn)變換器磁路獨(dú)立，這樣旋轉(zhuǎn)變換器體積較大，重量重，而且三個(gè)三相旋轉(zhuǎn)變換器是分離的，安裝和固定復(fù)雜，旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)整體穩(wěn)定性差，對裝配精度要求較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，三相共用一個(gè)鐵芯，提供一種從空載和負(fù)載各個(gè)方面減少旋轉(zhuǎn)變換器損耗的徑向三相鐵芯式無線傳能用旋轉(zhuǎn)變換器。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種三相鐵芯式無線傳能用徑向旋轉(zhuǎn)變換器，包括定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯、定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯采用同軸的、相對的兩個(gè)鐵芯，定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯之間設(shè)置有間距作為氣隙，定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯之間的氣隙方向與電機(jī)轉(zhuǎn)軸呈徑向設(shè)置，在定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯分別制有出線槽，在定子鐵芯上的出線槽繞制有6個(gè)定子線圈，在轉(zhuǎn)子鐵芯上繞制有6個(gè)級線圈，定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈同軸對應(yīng)，6個(gè)定子線圈將定子鐵芯軸向截面分割成5個(gè)鐵芯柱，6個(gè)轉(zhuǎn)子線圈將定子鐵芯軸向截面也分割成5個(gè)鐵芯柱。

而且，所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)的各5個(gè)鐵芯柱中，中間的三個(gè)鐵芯柱中，每各鐵芯柱兩側(cè)由兩個(gè)定子線圈或兩個(gè)轉(zhuǎn)子線圈繞制，分別作為A、B、C三相繞組，外側(cè)的兩個(gè)鐵芯柱只有內(nèi)側(cè)繞制定子線圈或轉(zhuǎn)子線圈。

而且，所述定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯的截面上均圓周分成若干個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由長度相等的電工鋼帶做成呈放射狀的主級片，每個(gè)扇區(qū)內(nèi)由多個(gè)尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個(gè)電工帶鋼的在鐵芯上的內(nèi)徑側(cè)采用銅套支撐，每個(gè)電工帶鋼的在鐵芯上的外徑側(cè)采用可收縮的緊固帶綁扎，轉(zhuǎn)子鐵芯同軸固裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上。

而且，所述定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯之間的間距為0.3～0.5mm。

而且，所述定子鐵芯通過螺桿固定在電機(jī)端蓋內(nèi)側(cè)壁上或電機(jī)其他固定部件上，定子鐵芯、靠近定子鐵芯的轉(zhuǎn)子鐵芯一側(cè)位置上通過一同軸的緊固環(huán)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸固定，轉(zhuǎn)子鐵芯的另一側(cè)通過一同軸的檔環(huán)與電機(jī)轉(zhuǎn)軸固定。

而且，所述緊固環(huán)上設(shè)置有多個(gè)制有螺孔的固定腳，在緊固環(huán)上還制有止退螺絲。

本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：

本實(shí)用新型提供的旋轉(zhuǎn)變換器可以有效替代電刷結(jié)構(gòu)而不影響電機(jī)整體結(jié)構(gòu)尺寸，和電機(jī)本體一起維護(hù)即可。當(dāng)旋轉(zhuǎn)變換器采用中高頻進(jìn)行交流能量傳輸時(shí)，更具有功率密度大，效率高的優(yōu)勢。

本實(shí)用新型提供的三相鐵芯式無線傳能用徑向旋轉(zhuǎn)變換器針對鐵芯的構(gòu)造進(jìn)行了改進(jìn)，本實(shí)用新型優(yōu)化了鐵芯型式，采用片長不一的薄電工鋼片輻射狀疊積，一方面這種鐵芯型式使定轉(zhuǎn)子氣隙處的邊緣磁通得到了很好的吸收，不會因?yàn)檫吘壭?yīng)而引起鋼片的局部過熱，提高傳輸效率。另一方面，這種鐵芯型式能夠滿足工作磁通在疊片平面內(nèi)流通，在旋轉(zhuǎn)變換器的閉合磁路內(nèi)，除定轉(zhuǎn)子之間必不可少的氣隙以外，工作磁通不再通過其他額外的氣隙，這便降低了旋轉(zhuǎn)變換器的空載電流和空載損耗，進(jìn)一步提高了傳輸效率。再有，當(dāng)旋轉(zhuǎn)變換器負(fù)載工作時(shí)，這種鐵芯型式能夠?qū)⒍ㄞD(zhuǎn)子線圈工作電流引起的漏磁通很好的吸收進(jìn)入鐵芯，而不引起較大的雜散損耗，也提高了傳輸效率。

本實(shí)用新型中，氣隙能夠做到0.3～0.5mm左右。裝置整體(包括緊固件)保持軸對稱結(jié)構(gòu)，能夠保證旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，防止旋轉(zhuǎn)振動，而且結(jié)構(gòu)緊湊。對于電機(jī)替代電刷和滑環(huán)的改造，無須額外增加尺寸，可以靈活布置。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖(截面結(jié)構(gòu))；

圖2為本實(shí)用新型中旋轉(zhuǎn)變換器的結(jié)構(gòu)示意圖(截面結(jié)構(gòu))；

圖3為本實(shí)用新型的緊固環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

一種三相鐵芯式無線傳能用徑向旋轉(zhuǎn)變換器，包括定子鐵芯4、轉(zhuǎn)子鐵芯5、電機(jī)轉(zhuǎn)軸13，引線8、電源9、轉(zhuǎn)子線圈10，見圖1，定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯的截面上均圓周分成若干個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)由長度相等的電工鋼帶1做成呈放射狀的主級片，每個(gè)扇區(qū)內(nèi)由多個(gè)尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個(gè)電工帶鋼的在鐵芯上的內(nèi)徑側(cè)采用銅套2支撐，每個(gè)電工帶鋼的在鐵芯上的外徑側(cè)采用可收縮的緊固帶(本實(shí)施例中采用稀瑋帶)3綁扎，經(jīng)真空環(huán)氧澆注固化成一個(gè)整體，這樣便于優(yōu)化鐵芯的工作磁密，將鐵芯外軛(柱)的厚度較小，鐵芯截面由內(nèi)向外逐漸減小，呈梯形，相應(yīng)的線圈截面由內(nèi)向外優(yōu)化為倒梯形。為了降低邊緣效應(yīng)，適當(dāng)降低了下文中提到的氣隙磁密，增大了氣隙處的截面。

見圖2，定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯采用同軸的、相對的兩個(gè)鐵芯，由此，工作磁場對鐵芯以外的構(gòu)件影響可以忽略，尤其適用于高頻電源激勵(lì)。定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯之間設(shè)置有0.3～0.5mm的間距作為氣隙。

在定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯分別制有出線槽，出線槽是在線槽外側(cè)開溝槽，放入線圈后用環(huán)氧樹脂固化填充，可以防止線圈在旋轉(zhuǎn)時(shí)松脫，在定子鐵芯上的出線槽繞制有多個(gè)定子線圈6，在轉(zhuǎn)子鐵芯上繞制有多個(gè)轉(zhuǎn)子線圈7，鐵芯可分別將初級、轉(zhuǎn)子線圈包裹起來，對于三相同步發(fā)電機(jī)，定子線圈通過引線連接50Hz或中高頻AC電源，轉(zhuǎn)子線圈通過引線連接電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈。

定子線圈和轉(zhuǎn)子線圈均為6個(gè)且同軸對應(yīng)，6個(gè)定子線圈將定子鐵芯軸向截面分割成5個(gè)鐵芯柱，其中，中間的三個(gè)鐵芯柱中，每柱的兩側(cè)由兩個(gè)定子線圈繞制分別作為A、B、C三相繞組，外側(cè)的兩個(gè)鐵芯柱只有內(nèi)側(cè)繞制定子線圈，6個(gè)轉(zhuǎn)子線圈將轉(zhuǎn)子鐵芯軸向截面分割成5個(gè)鐵芯柱，其中，中間的三個(gè)鐵芯柱中，每柱的兩側(cè)由兩個(gè)轉(zhuǎn)子線圈繞制分別作為A、B、C三相繞組，兩側(cè)的兩個(gè)鐵芯柱只有內(nèi)側(cè)繞制轉(zhuǎn)子線圈。本實(shí)用新型軸向截面結(jié)構(gòu)類似于三相五柱式變壓器鐵芯截面。

轉(zhuǎn)子鐵芯同軸固裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上，定子鐵芯通過螺桿11固定在電機(jī)端蓋內(nèi)側(cè)壁12上或電機(jī)其他固定部件上，定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯之間的氣隙方向與電機(jī)轉(zhuǎn)軸呈徑向設(shè)置，即氣隙與電機(jī)轉(zhuǎn)軸垂直，靠近定子鐵芯的轉(zhuǎn)子鐵芯一側(cè)位置上通過一同軸的緊固環(huán)15與電機(jī)轉(zhuǎn)軸固定，遠(yuǎn)離定子鐵芯的轉(zhuǎn)子鐵芯一側(cè)位置上通過一同軸的檔環(huán)14與電機(jī)轉(zhuǎn)軸固定。

見圖3，緊固環(huán)上設(shè)置有多個(gè)制有螺孔的固定腳16，在緊固環(huán)上還制有止退螺絲17。

旋轉(zhuǎn)變換器自身磁路和電路參數(shù)可以根據(jù)不同電機(jī)類型和工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之與電機(jī)相關(guān)特性更為匹配，例如可以改善三相繞線式電動機(jī)啟動及調(diào)速性能、雙饋發(fā)電機(jī)、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式和策略。