齿轮箱旋转部件无线供电耦合机构的制作方法

1.本实用新型涉及无线电能传输技术，具体涉及一种齿轮箱旋转部件无线供电耦合机构。


背景技术：

2.传统的电能传输方式已经不能满足某些特殊应用场合的需要。例如风电齿轮箱的运行状态检测中，通过在其旋转部件上安装传感器可以形成用于信号传递的直接路径，以允许在预测的故障出现之前执行预防性措施，或者按计划进行修理。然而，由于风电齿轮箱的空间有限，其内部部件的旋转和运动更是复杂，因此利用电线或电缆对旋转部件上的传感器提供电力是不切实际的。
3.有鉴于此，目前传感器的电力供应往往是利用导电滑环。然而，导电滑环亦存在诸多不足：一是导电环存在磨损，如果润滑剂含量高，磨损量少，但导电性变差；反之，润滑剂含量少，导电性能好，但磨损量增大。二是滑环与电刷接触部位发热较大，由于导电环通道与通道之间是必须绝缘的，而绝缘材料通常导热性较差，因此导电环的散热难以通过传导实现。


技术实现要素：

4.基于上述情况，本实用新型针对旋转部件的应用场合，提出了一种齿轮箱旋转部件无线供电耦合机构，通过能量发射线圈和能量接收线圈的同心布置，使其对齿轮箱旋转部件实现无线能量传输。
5.为了实现上述目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下：
6.一种齿轮箱旋转部件无线供电耦合机构，其关键在于：包括发射端和接收端，所述发射端固定在齿轮箱壳体上并包括至少一个能量发射线圈，所述接收端包括套设于齿轮箱旋转轴上并随齿轮箱旋转轴同步转动的能量接收线圈，所述能量接收线圈位于第一圆弧面上，所述能量发射线圈位于第二圆弧面上，且所述第一圆弧面与所述第二圆弧面同心设置。
7.更进一步地，所述接收端设置有卡环，且所述卡环由至少一段环面构成，在所述卡环的外侧沿整个环面绕制一个能量接收线圈。
8.更进一步地，所述接收端设置有卡环，且所述卡环由至少一段环面构成，在所述卡环的外侧沿部分环面分段绕制多个能量接收线圈。
9.更进一步地，所述能量接收线圈在所述环面的宽度方向按照上下两组分组螺旋绕制，两组线圈之间预留有预定的间隙。
10.更进一步地，所述能量接收线圈按回形线圈形式绕制在所述卡环的外侧。
11.更进一步地，在所述能量接收线圈与所述卡环之间还设置有与所述卡环相适应的第一屏蔽磁芯。
12.更进一步地，所述发射端包括安装座，所述安装座上设置有电路控制盒，在所述安装座上侧立有一块弧形面板，在所述弧形面板的外表面绕制有能量发射线圈，在所述电路
控制盒中还设置有与所述能量发射线圈电性连接的无线能量发射电路。
13.更进一步地，所述能量发射线圈在所述弧形面板的弧面上呈回形线圈绕制。
14.更进一步地，所述弧形面板为金属板，在所述弧形面板与所述能量发射线圈之间还贴合有第二屏蔽磁芯。
15.更进一步地，所述弧形面板为永磁体材料构成。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
17.(1)本实用新型规避了现有技术中针对齿轮箱旋转部件的滑环供电方式所存在的接触磨损严重、可靠性差、成本高等问题，具有非接触、安全可靠、成本低廉等优点，应用前景广阔，尤其适用于风力发电机中需要给旋转用电设备供电的场合；
18.(2)能量发射线圈和能量接收线圈同心设置，简化了发射装置的构造，辅以第一屏蔽磁芯及第二屏蔽磁芯对能量场的增强和导向作用，使得本机构具有较高的耦合系数，从而确保能量传输过程中各参数稳定不变，提高能量传输的稳定性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
20.图1示出了本实施例一的整体结构示意图；
21.图2为实施例一中能量发射线圈和能量接收线圈的相对关系示意图；
22.图3为实施例一中能量发射线圈的结构示意图；
23.图4为实施例一中发射端的结构示意图；
24.图5为实施例一中发射端的立体图；
25.图6为实施例二中能量发射线圈和能量接收线圈的相对关系示意图；
26.图7为实施例三中能量发射线圈和能量接收线圈的相对关系示意图；
27.图中标记：1-发射端、2-接收端、3-齿轮箱壳体、4-齿轮箱旋转轴、11-能量发射线圈、21-能量接收线圈、22-卡环、23-第一屏蔽磁芯、12-安装座、13-弧形面板、14-第二屏蔽磁芯、15-固定板、16-连接座、17-竖向条形通槽、18-电路控制盒、19-水平条形通槽、20-接线柱。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
29.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
30.图1至图3示出了本实用新型的第一种实施例，一种齿轮箱旋转部件无线供电耦合机构，包括发射端1和接收端2，所述发射端1固定在齿轮箱壳体3上并包括至少一个能量发射线圈11，所述接收端2包括套设于齿轮箱旋转轴4上并随齿轮箱旋转轴4同步转动的能量接收线圈21，所述能量接收线圈21位于第一圆弧面上，所述能量发射线圈11位于第二圆弧面上，且所述第一圆弧面与所述第二圆弧面同心设置。
31.具体实施时，本实用新型的卡环22为只有一段式环面的开放卡环22，在所述卡环22的外侧沿整个环面绕制一个能量接收线圈21。从图2可以看出，本实施方式中所述能量接收线圈21按回形线圈形式绕制在所述卡环22的外侧。作为优选，能量接收线圈21在平面展开后的形状为矩形。
32.为了控制能量场的方向，提高无线传输效率，在所述能量接收线圈21与所述卡环22之间还设置有与所述卡环22相适应的第一屏蔽磁芯23。
33.从图4可以看出，为了方便操作人员将能量发射线圈11固定在齿轮箱旋转轴4上，发射端1还包括安装座12，所述安装座12上设置有电路控制盒18，在所述安装座12上侧立有一块弧形面板13，在所述弧形面板13的外表面绕制有能量发射线圈11，在所述电路控制盒18中还设置有与所述能量发射线圈11电性连接的无线能量发射电路。
34.请参阅图3，实际运用时，所述能量发射线圈11在所述弧形面板13的弧面上呈回形线圈绕制。
35.具体实施时，为了减少能量场对能量发射电路的影响，所述弧形面板13为金属板，为了进一步提高无线能量传输效率，在所述弧形面板13与所述能量发射线圈11之间还贴合有第二屏蔽磁芯14。作为优选，所述弧形面板13为永磁体材料构成。
36.请参阅图4，为了便于装配人员对能量发射线圈11的校正装配，所述安装座12上还立式设置有固定板15，在所述弧形面板13的背部设置有连接座16，所述连接座16通过螺栓与所述固定板15装配连接。在所述固定板15上开设有沿其高度方向延伸的竖向条形通槽17，所述连接座16在所述固定板15高度方向上的装配位置可调。
37.如图5所示，为了便于装配人员对电路控制盒18的校正装配，在所述安装座12上还设置有水平条形通槽19，所述电路控制盒18通过连接螺栓固定在所述水平条形通槽19中，且安装位置可调。
38.为了方便操作人员对电路控制盒18中的无线能量发射电路进行接线操作，所述水平条形通槽19中还设置有与所述电路控制盒18中的无线能量发射电路电性连接的接线柱20。
39.图6示出了本实用新型的第二种实施例，其与实施例一的区别在于，所述能量接收线圈21在所述环面的宽度方向按照上下两组分组螺旋绕制，两组线圈之间预留有预定的间隙。
40.图7示出了本实用新型的第三种实施例，其与实施例一的区别在于，卡环22由两段环面组成，在每一段环面上分别呈回形绕制一个能量发射线圈11。
41.综上所述，本实用新型规避了现有技术中针对齿轮箱旋转部件的滑环供电方式所存在的接触磨损严重、可靠性差、成本高等问题，具有非接触、安全可靠、成本低廉等优点，应用前景广阔，尤其适用于风力发电机中需要给旋转用电设备供电的场合；能量发射线圈11和能量接收线圈21同心设置，简化了发射装置的构造，辅以第一屏蔽磁芯23及第二屏蔽磁芯14对能量场的增强和导向作用，使得本机构具有较高的耦合系数，从而确保能量传输过程中各参数稳定不变，提高能量传输的稳定性。
42.此外，以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行
等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。