專利名稱：松耦合感應(yīng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸供電裝置，即松耦合感應(yīng)電源，主要應(yīng)用于為機(jī)械裝置上，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行測(cè)量或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，為固定在旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)量?jī)x器儀表提供穩(wěn)定的電源。
背景技術(shù)：
在機(jī)械裝置上對(duì)旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行測(cè)量或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)，給儀器儀表上提供電源的傳統(tǒng)方式主要通過導(dǎo)線傳輸直接將電源與旋轉(zhuǎn)軸接觸進(jìn)行，即大部分都采用電刷裝置為旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)量?jī)x器提供電源。這種方式的缺點(diǎn)是，在電刷裝置中，固定部分和旋轉(zhuǎn)部分之間存在著接觸電阻，這個(gè)接觸電阻不是恒定的，它將對(duì)測(cè)量信號(hào)造成很大的噪聲干擾，而且裝置中電刷和滑環(huán)的直接接觸，必然會(huì)產(chǎn)生磨損，影響到測(cè)量精度。另一方面由于環(huán)境灰塵會(huì)影響電刷裝置的供電效果，需要經(jīng)常對(duì)裝置進(jìn)行清洗和保養(yǎng)，這樣非常麻煩。
也有采用電池為測(cè)量?jī)x器儀表提供電源的，但是這種方式由于是將電池安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，必然會(huì)引起旋轉(zhuǎn)軸的動(dòng)平衡問題，而且不利于長(zhǎng)時(shí)間對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
還有一種數(shù)字式扭矩耦合器裝置，雖然可以對(duì)測(cè)量?jī)x器儀表進(jìn)行非接觸供電，但是，該裝置對(duì)噪音敏感，并且由于屬于介入式安裝，即兩邊裝上法蘭，中間安裝彈性軸，應(yīng)變片粘貼在彈性軸上進(jìn)行測(cè)量，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜很多，且測(cè)量時(shí)必須拆卸被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸。

發(fā)明內(nèi)容
為了方便實(shí)現(xiàn)對(duì)在機(jī)械裝置上對(duì)旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行測(cè)量或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，本發(fā)明旨在提供一種非接觸供電裝置，即松耦合感應(yīng)電源。它完全克服了上述幾種供電裝置的弊端，不僅能為固定在旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)量?jī)x器儀表提供穩(wěn)定的電源，而且體積小，安裝方便，不用拆卸被測(cè)軸。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種松耦合感應(yīng)電源，包括固定高頻電源發(fā)生裝置和旋轉(zhuǎn)電源變換裝置，所述固定高頻電源發(fā)生裝置由高頻電源、原邊補(bǔ)償電容、松耦合變壓器原邊線圈相互連接而成，所述原邊線圈繞在一個(gè)固定的導(dǎo)磁鐵芯上；所述旋轉(zhuǎn)電源變換裝置由松耦合變壓器副邊線圈、副邊補(bǔ)償電容、整流穩(wěn)壓電路以及負(fù)載相互連接而成，所述副邊線圈繞在一個(gè)卡在旋轉(zhuǎn)軸上的絕緣盤上。
上述的固定高頻電源發(fā)生裝置是220伏交流電源經(jīng)過整流穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)換成直流穩(wěn)壓電源，供給LC振蕩電路，經(jīng)過振蕩控制、放大電路和保護(hù)電路后產(chǎn)生頻率為10～50千赫茲，電壓為5～10伏的交流正弦電壓，經(jīng)過原邊補(bǔ)償電容后供給松耦合變壓器的原邊線圈；原邊補(bǔ)償電容與松耦合變壓器的原邊線圈串聯(lián)或者并聯(lián)，調(diào)整電容大小，使原邊電路的諧振頻率等于高頻電源產(chǎn)生的頻率，根據(jù)電路諧振原理可知，當(dāng)原邊電路工作在諧振狀態(tài)下時(shí)，電路中無功功率損耗最??；松耦合變壓器的原邊線圈繞制在固定的環(huán)形開口導(dǎo)磁鐵芯上，鐵芯水平固定，其高度與被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸同高，在靠近旋轉(zhuǎn)軸一端，與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向有一個(gè)10～20毫米的開口。
上述的旋轉(zhuǎn)電源變換裝置是副邊線圈繞制在兩個(gè)HALF結(jié)構(gòu)組成的絕緣盤上，絕緣盤固定在被測(cè)旋轉(zhuǎn)軸上，并插入導(dǎo)磁鐵芯的開口間隙中，且可以在間隙內(nèi)隨著旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，絕緣盤與導(dǎo)磁鐵芯無接觸；經(jīng)過松耦合得到的高頻交流電經(jīng)過副邊補(bǔ)償電容和整流穩(wěn)壓控制及保護(hù)電路后為負(fù)載提供電能，其副邊補(bǔ)償電容固定在圓盤上，并且與副邊線圈串聯(lián)或并聯(lián)，調(diào)整電容大小，使副邊電路的諧振頻率等于高頻電源產(chǎn)生的電源頻率，根據(jù)電路諧振原理可知，當(dāng)副邊電路工作在諧振狀態(tài)下時(shí)，負(fù)載得到的功率最大；負(fù)載和整流器固定在絕緣盤上，負(fù)載能得到穩(wěn)定的5～20伏的直流電壓，輸出額定功率能達(dá)到2～10瓦。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，該松耦合感應(yīng)電源由于采用了松耦合變壓器，其原邊電路與副邊電路不直接接觸，并且可以相對(duì)移動(dòng)，負(fù)載得到的電源是從固定高頻電源發(fā)生裝置耦合到旋轉(zhuǎn)電源變換裝置上的，因此，該電源不僅能為固定在旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)量?jī)x器儀表提供穩(wěn)定的電源，而且所傳輸?shù)碾娫床皇苄D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的影響，并且有利于對(duì)旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。由于副邊線圈繞在兩個(gè)HALF結(jié)構(gòu)組成的絕緣盤上，使得該電源安裝時(shí)不用拆卸被測(cè)軸，非常方便。


圖1是松耦合感應(yīng)電源的電路原理框圖。
圖2是松耦合感應(yīng)電源實(shí)施例的俯視構(gòu)造圖。
圖3是松耦合感應(yīng)電源實(shí)施例的正視構(gòu)造圖。
圖4是絕緣盤的縱剖面圖。
下面通過實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，僅在于說明本發(fā)明而決不限制本發(fā)明。
實(shí)施例下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
參見圖1，圖中1.高頻電源，2.原邊補(bǔ)償電容，3.原邊線圈，4.副邊線圈，5.副邊補(bǔ)償電容，6.整流穩(wěn)壓控制器，7.負(fù)載，8.導(dǎo)磁鐵芯，9.旋轉(zhuǎn)軸，10.絕緣盤。
具體實(shí)施例方式
為在圖1中，高頻電源1產(chǎn)生25千赫茲的正弦交流電，電壓為10伏，原邊補(bǔ)償電容2與松耦合變壓器原邊線圈3串聯(lián)，此時(shí)，原邊電路的諧振頻率等于25千赫茲。根據(jù)電路諧振原理，原邊電路阻抗中的容抗和感抗相互抵消。經(jīng)過測(cè)量可知，兩邊線圈的耦合系數(shù)為0.2。松耦合變壓器的副邊線圈4、絕緣盤10、副邊補(bǔ)償電容5、整流穩(wěn)壓控制器6、負(fù)載7隨著旋轉(zhuǎn)軸9一起轉(zhuǎn)動(dòng)。副邊補(bǔ)償電容5與松耦合變壓器副邊線圈4并聯(lián)，此時(shí)，副邊電路的諧振頻率等于25千赫茲。根據(jù)電路諧振原理，副邊電路阻抗中的容抗和感抗相互抵消。高頻交流電經(jīng)過耦合從固定原邊電路傳輸?shù)叫D(zhuǎn)的副邊電路，經(jīng)過整流穩(wěn)壓控制器6后，傳輸給負(fù)載7，負(fù)載7為22歐姆的電阻，經(jīng)過測(cè)量得知，負(fù)載電壓為穩(wěn)定的7伏直流電壓。
在圖2所示中，高頻電源1和原邊補(bǔ)償電容2封裝在方形鋁盒內(nèi)，松耦合變壓器的原邊線圈3繞在開口的導(dǎo)磁鐵芯8上，環(huán)形的導(dǎo)磁鐵芯8開口間隙為10毫米，固定在與旋轉(zhuǎn)軸9同高的位置，絕緣盤10置于導(dǎo)磁鐵芯8開口中間，兩邊留有3毫米左右的間隙，絕緣盤10上繞有松耦合變壓器副邊線圈4，并且卡在旋轉(zhuǎn)軸9上，整流穩(wěn)壓控制器6和負(fù)載7固定在旋轉(zhuǎn)軸上，絕緣盤10、整流穩(wěn)壓控制器6和負(fù)載7隨著旋轉(zhuǎn)軸9一同旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種松耦合感應(yīng)電源，包括固定高頻電源發(fā)生裝置和旋轉(zhuǎn)電源變換裝置，其特征是所述固定高頻電源發(fā)生裝置由高頻電源、原邊補(bǔ)償電容、松耦合變壓器原邊線圈相互連接而成，所述原邊線圈繞在一個(gè)固定的導(dǎo)磁鐵芯上；所述旋轉(zhuǎn)電源變換裝置由松耦合變壓器副邊線圈、副邊補(bǔ)償電容、整流穩(wěn)壓電路以及負(fù)載相互連接而成，所述副邊線圈繞在一個(gè)卡在旋轉(zhuǎn)軸上的絕緣盤上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松耦合感應(yīng)電源，其特征在于所述高頻電源是由220伏交流電源經(jīng)過整流穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)換成直流穩(wěn)壓電源，供給LC振蕩電路，經(jīng)過振蕩控制、放大電路和保護(hù)電路后產(chǎn)生頻率為10～50千赫茲，電壓為5～10伏的正弦交流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松耦合感應(yīng)電源，其特征在于所述原邊補(bǔ)償電容與松耦合變壓器的原邊線圈串聯(lián)或并聯(lián)，補(bǔ)償電容的選取與松耦合變壓器原邊線圈電感以及原、副邊線圈的互感有關(guān)，以確保原邊電路的固有諧振頻率等于高頻電源輸出的電源頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松耦合感應(yīng)電源，其特征在于所述導(dǎo)磁鐵芯的形狀為環(huán)形，材料為高頻高導(dǎo)磁率材料，鐵芯水平固定，其高度與旋轉(zhuǎn)軸同高，在靠近旋轉(zhuǎn)軸一端，與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向有一個(gè)10～20毫米的開口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松耦合感應(yīng)電源，其特征在于所述絕緣盤由兩個(gè)HALF結(jié)構(gòu)組成，絕緣盤固定在旋轉(zhuǎn)軸上，并插入導(dǎo)磁鐵芯的開口間隙中，且可以在間隙內(nèi)隨著旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松耦合感應(yīng)電源，其特征在于所述副邊補(bǔ)償電容與松耦合變壓器的副邊線圈串聯(lián)或并聯(lián)，補(bǔ)償電容的選取與松耦合變壓器副邊線圈電感以及原、副邊線圈的互感有關(guān)，以確保副邊電路的固有諧振頻率等于高頻電源輸出的電源頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種松耦合感應(yīng)電源，旨在提供一種非接觸供電裝置，它完全克服了傳統(tǒng)導(dǎo)線直接供電的弊端，不僅能為固定在旋轉(zhuǎn)軸上的測(cè)量?jī)x器儀表提供穩(wěn)定的電源，而且體積小，安裝方便，不用拆卸被測(cè)軸。所述感應(yīng)電源主要由兩個(gè)部分組成固定高頻電源發(fā)生裝置和旋轉(zhuǎn)電源變換裝置，所述固定高頻電源發(fā)生裝置由高頻電源、原邊補(bǔ)償電容、松耦合變壓器原邊線圈相互連接而成，所述原邊線圈繞在一個(gè)固定的導(dǎo)磁鐵芯上；所述旋轉(zhuǎn)電源變換裝置由松耦合變壓器副邊線圈、副邊補(bǔ)償電容、整流穩(wěn)壓電路以及負(fù)載相互連接而成，所述副邊線圈繞在一個(gè)卡在旋轉(zhuǎn)軸上的絕緣盤上。本發(fā)明的主要用途是為測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸上的各種參數(shù)的測(cè)量?jī)x器儀表長(zhǎng)時(shí)間的提供電源。
文檔編號(hào)H01F27/24GK1964159SQ20051001977
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者張永祥, 田野 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)