專利名稱：高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能傳輸系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法。
背景技術(shù)：
在高液壓等特殊試驗條件下，傳統(tǒng)的有線供電模式受到了很大程度的限制，其安全性和耐用性受到了嚴峻的考驗，漏電、磨損和維護成本過高等問題隨之而來。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供ー種高液壓腔室內(nèi)外 非接觸式電能傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，本發(fā)明傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，將電能轉(zhuǎn)化為可以通過空間傳遞的磁場能量，輸送進腔室空間內(nèi)部，再通過能量形式的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為相應的電能形式，供給用電負載，實現(xiàn)了隔物供電，解決了有線供電模式受到限制的問題，還使得系統(tǒng)的美觀性，密封性得以提高。為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是ー種高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)，包括降壓變壓器2，和降壓變壓器2原邊相電連接的電源I，和降壓變壓器2副邊相電連接的整流-逆變模塊3，整流-逆變模塊3的輸出端和松耦合變壓器4-6的原邊4相電連接，松耦合變壓器的副邊6通過整流穩(wěn)壓模塊15和負載7相電連接，所述松耦合變壓器4-6原邊4是由ー個線圈8或多個線圈8并聯(lián)組成，線圈8是由鐵氧體鐵芯14和其上繞制的多匝第一漆包線10組成，并聯(lián)后的線圈組和不同電容值的多個電容相串并聯(lián)組成的電容組13相串聯(lián)，副邊6由多個鐵氧體棒9和其上繞制的多匝第二漆包線11組成。所述線圈8為U型。當使用本系統(tǒng)的腔室為圓柱形時，所述多個線圈8的U型底部間互相留有間隙，使線圈8間相互成預設(shè)角度12。所述角度12為10 30°。所述鐵氧體鐵芯14為PC-40 Mn-Zn鐵氧體鐵芯，相對磁導率μ r為2300。所述整流-逆變模塊3的整流部分直接使用現(xiàn)成的整流模塊，逆變部分采用由UC3875芯片控制的相移式控制電壓的零電壓電流軟開關(guān)逆變電路，逆變頻率選取25KHz，電壓有效值為50V。所述高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)的傳輸方法，所述電源I先通過降壓變壓器2變?yōu)榻涣鳐l電壓，再通過整流-逆變部分3的整流部分變?yōu)橹绷麟娔埽賹⒅绷麟娔芡ㄟ^逆變部分將直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，然后把高頻交流電通入松耦合變壓器4-6的原邊4線圈中，線圈產(chǎn)生同頻的交變磁場并通過奧氏體不銹鋼壁5向副邊6方向發(fā)射，副邊6將接收到的交變磁場轉(zhuǎn)換為交流電能，再通過整流穩(wěn)壓模塊15進行整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換為適合腔體內(nèi)用電負載的電能形式。
所述的高頻交流電為25KHz。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果I、本發(fā)明傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，將電能轉(zhuǎn)化為可以通過空間傳遞的磁場能量，輸送進腔室空間內(nèi)部，再通過能量形式的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為相應的電能形式，供給用電負載，實現(xiàn)了隔物供電，解決了有線供電模式受到限制的問題，還使得系統(tǒng)的美觀性，密封性得以提聞。2、線圈8采用U型鐵芯有助于形成磁場回路，提高磁場利用率，從而提高整個系統(tǒng)的能量傳輸效率。3、多個線圈8的U型底部間互相留有間隙，使線圈8間相互成預設(shè)角度，線圈之間的相對位置以保證傳輸效率最佳為準則，使得發(fā)射的磁場最大程度地被副邊接收。
4、Mn_Zn鐵氧體是高頻變壓器專用鐵芯，其適用頻率高于普通エ頻變壓器用鐵芯，相對于エ頻變壓器用鐵芯而言，其渦流損耗更小，更加適合與高頻環(huán)境下使用；相對磁導率高，可以使得原邊的激勵電流和匝數(shù)都適當?shù)販p小，從而減少成本和降低難度。5、UC3875芯片是相移控制全橋變換電路的廣泛使用的芯片，它具有可對全橋開關(guān)的相位進行移動，實現(xiàn)定頻脈寬調(diào)制控制；零電壓電流軟開關(guān)技術(shù)的使用，可以大幅減小晶閘管的開關(guān)損耗，提聞管子使用壽命，降低能量損耗，提聞變換效率；50V的電壓有效值的選擇是與原邊阻抗相匹配，使得激勵電流為合適的值，從而使鐵芯工作在合理的刺傳導范圍。6、25KHz的變換頻率既有效提高了能量在空氣中的密度，又不至于由于頻率過高導致開關(guān)損耗過大及與其他設(shè)備不能匹配的情況。7、此種傳輸方法既保證了能量的無線傳輸，又能使得整個系統(tǒng)的安全性，美觀性有效提聞。


圖I是發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明松耦合變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細的說明。如圖I所示，本發(fā)明ー種高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)，包括降壓變壓器2，和降壓變壓器2原邊相電連接的電源1，和降壓變壓器2副邊相電連接的整流-逆變模塊3，整流-逆變模塊3的輸出端和松耦合變壓器4-6的原邊4相電連接，松耦合變壓器的副邊6通過整流穩(wěn)壓模塊15和負載7相電連接。如圖2所示，所述松耦合變壓器4-6原邊4是由ー個線圈8或多個線圈8并聯(lián)組成，具體數(shù)量以及擺放方式取決于具體的工程需要，本實施例由2個線圈8并聯(lián)組成，線圈8是由鐵氧體鐵芯14和其上繞制的直徑為O. 5mm、100匝單層緊密繞制的第一漆包線10組成，本實施例鐵氧體鐵芯14為PC-40 Mn-Zn鐵氧體鐵芯，相對磁導率μ r為2300，并聯(lián)后的線圈組和不同電容值的多個電容相串并聯(lián)組成的電容組13相串聯(lián)，副邊6由多個高度為
2.5mm，直徑為3mm、相對磁導率μ r為2000的鐵氧體棒9和其上緊密繞制直徑為O. 23mm、330匝的第二漆包線11組成，由于副邊6的空間狹小，因此，副邊6采用多個鐵氧體棒9。本實施例優(yōu)選線圈8為U型。使用本系統(tǒng)的腔室為圓柱形時，所述多個線圈8的U型底部間互相留有間隙，使線圈8間相互成10 30°的角度12。整流-逆變模塊3的整流部分直接使用現(xiàn)成的整流模塊，逆變部分采用由UC3875芯片控制的相移式控制電壓的零電壓電流軟開關(guān)逆變電路，逆變頻率選取25KHz，電壓有效值為50V。本發(fā)明高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸方法，將220V、50Hz市電先通過降壓變壓器2變?yōu)楹线m的交流エ頻電壓，再通過整流-逆變部分3的整流部分變?yōu)橹绷麟娔埽賹⒅绷麟娔芡ㄟ^逆變部分逆變?yōu)?0V、25KHz高頻交流電，然后把50V、25KHz高頻交流電通入 松耦合變壓器4-6的原邊4線圈中，線圈產(chǎn)生同頻的交變磁場并通過奧氏體不銹鋼壁5向副邊6方向發(fā)射，副邊6將接收到的交變磁場轉(zhuǎn)換為交流電能，再通過整流穩(wěn)壓模塊15進行整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換為適合腔體內(nèi)用電負載的電能形式。
權(quán)利要求
1.ー種高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)，包括降壓變壓器(2)，和降壓變壓器(2 )原邊相電連接的電源(I)，和降壓變壓器(2 )副邊相電連接的整流-逆變模塊(3 )，其特征在于整流-逆變模塊(3)的輸出端和松耦合變壓器(4-6)的原邊(4)相電連接，松耦合變壓器的副邊(6)通過整流穩(wěn)壓模塊(15)和負載(7)相電連接，所述松耦合變壓器(4-6)原邊(4)是由ー個線圈(8)或多個線圈(8)并聯(lián)組成，線圈(8)是由鐵氧體鐵芯(14)和其上繞制的多匝第一漆包線(10)組成，并聯(lián)后的線圈組和不同電容值的多個電容相串并聯(lián)組成的電容組(13)相串聯(lián)，副邊(6)由多個鐵氧體棒(9)和其上繞制的多匝第二漆包線11)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述線圈(8)為U型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于當使用本系統(tǒng)的腔室為圓柱形時，所述多個線圈(8)的U型底部間互相留有間隙，使線圈(8)間相互成預設(shè)角度(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在干所述角度(12)為10 30°。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述鐵氧體鐵芯(14)為PC-40Mn-Zn鐵氧體鐵芯，相對磁導率μ r為2300。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述整流-逆變模塊(3)的整流部分直接使用現(xiàn)成的整流模塊，逆變部分采用由UC3875芯片控制的相移式控制電壓的零電壓電流軟開關(guān)逆變電路，逆變頻率選取25KHz，電壓有效值為50V。
7.權(quán)利要求I至6任一項所述高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)的傳輸方法,所述電源(I)先通過降壓變壓器(2 )變?yōu)榻涣鳐l電壓，再通過整流-逆變部分(3 )的整流部分變?yōu)橹绷麟娔?，再將直流電能通過逆變部分將直流電逆變?yōu)楦哳l交流電，然后把高頻交流電通入松耦合變壓器(4-6)的原邊(4)線圈中，線圈產(chǎn)生同頻的交變磁場并通過奧氏體不銹鋼壁(5)向副邊(6)方向發(fā)射，副邊(6)將接收到的交變磁場轉(zhuǎn)換為交流電能，再通過整流穩(wěn)壓模塊(15)進行整流、濾波、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換為適合腔體內(nèi)用電負載的電能形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸方法，其特征在于所述的高頻交流電為25KHz。
全文摘要
一種高液壓腔室內(nèi)外非接觸式電能傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法，該系統(tǒng)包括降壓變壓器，和降壓變壓器副邊相電連接的整流-逆變模塊，其輸出端和松耦合變壓器原邊相電連接，其副邊通過整流穩(wěn)壓模塊和負載相電連接，松耦合變壓器原邊是由一個線圈或多個線圈并聯(lián)組成，并聯(lián)后的線圈組和多個電容相串并聯(lián)組成的電容組相串聯(lián)；傳輸方法為將市電先通過降壓變壓器變?yōu)榻涣鞴ゎl電壓，再通過整流-逆變轉(zhuǎn)換為高頻交流電，然后通入松耦合變壓器的原邊線圈中，線圈產(chǎn)生同頻交變磁場并通過奧氏體不銹鋼壁向副邊發(fā)射，副邊再轉(zhuǎn)換為交流電能，再通過整流穩(wěn)壓模塊轉(zhuǎn)換為適合腔體內(nèi)用電負載的電能形式；實現(xiàn)了非接觸式電能的隔物傳輸，實現(xiàn)了對液壓腔室內(nèi)的安全、穩(wěn)定供電。
文檔編號H02J17/00GK102684321SQ20121013970
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者馮勃, 安增勇, 張舒文, 徐明龍, 敬子健 申請人:西安交通大學