本發明屬于三相發電設備領域，涉及無線傳能技術，尤其是一種三相鐵心式無線傳能用徑向旋轉變換器。

背景技術：

人們已知旋轉變換器(不同于已有的旋轉變壓器概念)應用于電機可以替代電刷和滑環，可以大大提高可靠性，并不用更換電刷，可免于維護。隨著研究的日益深入，尤其是電磁仿真技術的應用，目前的旋轉變換器還有很多問題沒有妥善的決究。比如，當工作磁通通過旋轉變換器定轉子之間的氣隙時，由于磁通的散射而引起邊緣效應，若旋轉變換器鐵心采用電機一樣的沖片式鐵心或卷鐵心，雜散的磁通會沿疊積方向垂直進入鋼片而在鋼片所在平面內引起較大的渦流損耗，降低傳輸效率，當傳輸大功率或采用高頻時，嚴重會造成氣隙兩側鐵心局部過熱而燒毀。又如，如果采用沖片式鐵心或卷鐵心，在旋轉變換器的閉合磁路內，除定轉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，這勢必增加了旋轉變換器的空載電流和空載損耗，降低了傳輸效率。又有，當旋轉變換器負載工作時，定轉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，在傳輸大功率時問題尤其突出。

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

對于應用于電機的旋轉變換器，若采用三相供電，一般采用三個獨立的三相旋轉變換器單元拼裝而成，三相相互獨立工作，三個三相旋轉變換器磁路獨立，這樣旋轉變換器體積較大，重量重，而且三個三相旋轉變換器是分離的，安裝和固定復雜，旋轉運行時整體穩定性差，對裝配精度要求較高。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術不足，三相共用一個鐵心，提供一種從空載和負載各個方面減少旋轉變換器損耗的徑向三相鐵心式無線傳能用旋轉變換器。

本發明采用的技術方案是：

一種三相鐵心式無線傳能用徑向旋轉變換器，包括定子鐵心、轉子鐵心、定子鐵心、轉子鐵心采用同軸的、相對的兩個鐵心，定子鐵心、轉子鐵心之間設置有間距作為氣隙，定子鐵心、轉子鐵心之間的氣隙方向與電機轉軸呈徑向設置，在定子鐵心和轉子鐵心分別制有出線槽，在定子鐵心上的出線槽繞制有6個定子線圈，在轉子鐵心上繞制有6個級線圈，定子線圈和轉子線圈同軸對應，6個定子線圈將定子鐵心軸向截面分割成5個鐵心柱，6個轉子線圈將定子鐵心軸向截面也分割成5個鐵心柱。

而且，所述定子鐵心和轉子鐵心內的各5個鐵心柱中，中間的三個鐵心柱中，每各鐵心柱兩側由兩個定子線圈或兩個轉子線圈繞制，分別作為A、B、C三相繞組，外側的兩個鐵心柱只有內側繞制定子線圈或轉子線圈。

而且，所述定子鐵心和轉子鐵心的截面上均圓周分成若干個扇區，每個扇區由長度相等的電工鋼帶做成呈放射狀的主級片，每個扇區內由多個尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個電工帶鋼的在鐵心上的內徑側采用銅套支撐，每個電工帶鋼的在鐵心上的外徑側采用可收縮的緊固帶綁扎，轉子鐵心同軸固裝在電機轉軸上。

而且，所述定子鐵心、轉子鐵心之間的間距為0.3～0.5mm。

而且，所述定子鐵心通過螺桿固定在電機端蓋內側壁上或電機其他固定部件上，定子鐵心、靠近定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的緊固環與電機轉軸固定，轉子鐵心的另一側通過一同軸的檔環與電機轉軸固定。

而且，所述緊固環上設置有多個制有螺孔的固定腳，在緊固環上還制有止退螺絲。

本發明優點和積極效果為：

本發明提供的旋轉變換器可以有效替代電刷結構而不影響電機整體結構尺寸，和電機本體一起維護即可。當旋轉變換器采用中高頻進行交流能量傳輸時，更具有功率密度大，效率高的優勢。

本發明提供的三相鐵心式無線傳能用徑向旋轉變換器針對鐵心的構造進行了改進，本發明優化了鐵心型式，采用片長不一的薄電工鋼片輻射狀疊積，一方面這種鐵心型式使定轉子氣隙處的邊緣磁通得到了很好的吸收，不會因為邊緣效應而引起鋼片的局部過熱，提高傳輸效率。另一方面，這種鐵心型式能夠滿足工作磁通在疊片平面內流通，在旋轉變換器的閉合磁路內，除定轉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 了旋轉變換器的空載電流和空載損耗，進一步提高了傳輸效率。再有，當旋轉變換器負載工作時，這種鐵心型式能夠將定轉子線圈工作電流引起的漏磁通很好的吸收進入鐵心，而不引起較大的雜散損耗，也提高了傳輸效率。

本發明中，氣隙能夠做到0.3～0.5mm左右。裝置整體(包括緊固件)保持軸對稱結構，能夠保證旋轉的穩定性，防止旋轉振動，而且結構緊湊。對于電機替代電刷和滑環的改造，無須額外增加尺寸，可以靈活布置。

附圖說明

圖1為本發明的鐵心結構示意圖(截面結構)；

圖2為本發明中旋轉變換器的結構示意圖(截面結構)；

圖3為本發明的緊固環結構示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖結合具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

一種三相鐵心式無線傳能用徑向旋轉變換器，包括定子鐵心4、轉子鐵心5、電機轉軸13，引線8、電源9、轉子線圈10，見圖1，定子鐵心和轉子鐵心的截面上均圓周分成若干個扇區，每個扇區由長度相等的電工鋼帶1做成呈放射狀的主級片，每個扇區內由多個尺寸遞減的電工鋼帶填充，每個電工帶鋼的在鐵心上的內徑側采用銅套2支撐，每個電工帶鋼的在鐵心上的外徑側采用可收縮的緊固帶(本實施例中采用稀瑋帶)3綁扎，經真空環氧澆注固化成一個整體，這樣便于優化鐵心的工作磁密，將鐵心外軛(柱)的厚度較小，鐵心截面由內向外逐漸減小，呈梯形，相應的線圈截面由內向外優化為倒梯形。為了降低邊緣效應，適當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，定子鐵心、轉子鐵心采用同軸的、相對的兩個鐵心，由此，工作磁場對鐵心以外的構件影響可以忽略，尤其適用于高頻電源激勵。定子鐵心、轉子鐵心之間設置有0.3～0.5mm的間距作為氣隙。

在定子鐵心和轉子鐵心分別制有出線槽，出線槽是在線槽外側開溝槽，放入線圈后用環氧樹脂固化填充，可以防止線圈在旋轉時松脫，在定子鐵心上的出線槽繞制有多個定子線圈6，在轉子鐵心上繞制有多個轉子線圈7，鐵心可分別將初級、轉子線圈包裹起來，對于三相同步發電機，定子線圈通過引線連接50Hz或中高頻AC電源，轉子線圈通過引線連接電機轉 子線圈。

定子線圈和轉子線圈均為6個且同軸對應，6個定子線圈將定子鐵心軸向截面分割成5個鐵心柱，其中，中間的三個鐵心柱中，每柱的兩側由兩個定子線圈繞制分別作為A、B、C三相繞組，外側的兩個鐵心柱只有內側繞制定子線圈，6個轉子線圈將轉子鐵心軸向截面分割成5個鐵心柱，其中，中間的三個鐵心柱中，每柱的兩側由兩個轉子線圈繞制分別作為A、B、C三相繞組，兩側的兩個鐵心柱只有內側繞制轉子線圈。本發明軸向截面結構類似于三相五柱式變壓器鐵心截面。

轉子鐵心同軸固裝在電機轉軸上，定子鐵心通過螺桿11固定在電機端蓋內側壁12上或電機其他固定部件上，定子鐵心、轉子鐵心之間的氣隙方向與電機轉軸呈徑向設置，即氣隙與電機轉軸垂直，靠近定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的緊固環15與電機轉軸固定，遠離定子鐵心的轉子鐵心一側位置上通過一同軸的檔環14與電機轉軸固定。

見圖3，緊固環上設置有多個制有螺孔的固定腳16，在緊固環上還制有止退螺絲17。

旋轉變換器自身磁路和電路參數可以根據不同電機類型和工況進行設計，使之與電機相關特性更為匹配，例如可以改善三相繞線式電動機啟動及調速性能、雙饋發電機、同步發電機的勵磁調節方式和策略。