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為了提高旋轉變壓器的耦合性能，降低鐵芯的尺寸
，沈陽工業大學教育部特種電機和高壓電器重點實驗室的研究人員馮超

、張豔麗
、任子燕、張殿海和齊豔麗在2022年《電工技術雜誌》增刊1上發布了一份文件，提出了一種新型旋轉鬆耦合變壓器

，采用納米晶帶作為鐵芯材料，用於旋轉設備的電源。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注幹式變壓器30年）

電話：189 1886 3098（微信同號）

基於電磁耦合理論，無線電能傳輸技術通過一
、二次側分離的變壓器結構，實現從供電側到負荷側的無物理連接電能傳輸
，解決了傳統觸摸供電方式在安全性
、靈活性
、方便性等方麵存在的問題。目前

，無線電傳輸技術廣泛應用於電動汽車
、便攜式電子產品
、物理醫療、水(shui)下(xia)電(dian)源(yuan)等(deng)諸(zhu)多(duo)領(ling)域(yu)。近(jin)年(nian)來(lai)，無(wu)線(xian)電(dian)能(neng)傳(chuan)輸(shu)技(ji)術(shu)逐(zhu)漸(jian)應(ying)用(yong)於(yu)旋(xuan)轉(zhuan)設(she)備(bei)，如(ru)向(xiang)電(dian)機(ji)勵(li)磁(ci)繞(rao)組(zu)或(huo)旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)上(shang)的(de)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)供(gong)電(dian)
，禁(jin)止(zhi)原(yuan)有(you)的(de)物(wu)理(li)連(lian)接(jie)
，防(fang)止(zhi)接(jie)觸(chu)損(sun)耗(hao)、機械磨損等問題，使能量傳輸係統更加安全、可靠
、方便。

2014年，德國學者A.Abdolkhani提(ti)出(chu)了(le)多(duo)相(xiang)同(tong)軸(zhou)的(de)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)集(ji)電(dian)環(huan)係(xi)統(tong)。該(gai)係(xi)統(tong)的(de)固(gu)定(ding)轉(zhuan)子(zi)由(you)同(tong)軸(zhou)排(pai)列(lie)的(de)環(huan)形(xing)鐵(tie)氧(yang)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)鐵(tie)芯(xin)組(zu)成(cheng)，轉(zhuan)子(zi)鐵(tie)芯(xin)覆(fu)蓋(gai)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)上(shang)。第(di)一(yi)個(ge)和(he)第(di)二(er)個(ge)繞(rao)組(zu)是(shi)多(duo)個(ge)線(xian)圈(quan)

，它(ta)們(men)纏(chan)繞(rao)在(zai)環(huan)形(xing)固(gu)定(ding)轉(zhuan)子(zi)鐵(tie)芯(xin)上(shang)，將(jiang)電(dian)能(neng)傳(chuan)遞(di)給(gei)安(an)裝(zhuang)在(zai)軸(zhou)上(shang)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)電(dian)氣(qi)負(fu)載(zai)。同(tong)年(nian)
，提(ti)出(chu)了(le)雙(shuang)定(ding)子(zi)非(fei)接(jie)觸(chu)式(shi)集(ji)電(dian)環(huan)係(xi)統(tong)
，用(yong)於(yu)將(jiang)電(dian)能(neng)傳(chuan)遞(di)到(dao)旋(xuan)轉(zhuan)負(fu)載(zai)。該(gai)結(jie)構(gou)有(you)兩(liang)個(ge)固(gu)定(ding)繞(rao)組(zu)和(he)一(yi)個(ge)夾(jia)在(zai)其(qi)中(zhong)的(de)單(dan)個(ge)旋(xuan)轉(zhuan)繞(rao)組(zu)。定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)上(shang)有(you)多(duo)個(ge)U形鐵氧體材料的鐵芯套，大大提高了係統的耦合係數和傳輸效率。

2015年nian，一yi些xie學xue者zhe提ti出chu了le一yi種zhong新xin型xing的de非fei接jie觸chu式shi同tong步bu電dian機ji轉zhuan子zi勵li磁ci係xi統tong
，鐵tie芯xin選xuan擇ze了le軟ruan磁ci鐵tie氧yang體ti材cai料liao的de罐guan式shi結jie構gou
，並bing提ti出chu了le相xiang鄰lin式shi和he嵌qian套tao式shi兩liang種zhong繞rao組zu結jie構gou。通tong過guo樣yang品pin試shi驗yan，驗yan證zheng了le非fei接jie觸chu式shi變bian壓ya器qi在zai相xiang對dui高gao速su運yun行xing時shi可ke以yi進jin行xing能neng量liang傳chuan輸shu。2019年
，一些學者提出了印刷電路板
，以提高耦合係數（PrintedCircuitBoard,PCB）利茲線繞組被繞組取代
，鐵芯是軟磁鐵氧體材料的罐體結構，模擬改進前後的鬆耦變壓器，確定改進結構的可行性。

綜上所述

，德國學者提出的旋轉變壓器結構過於複雜，而罐式鐵芯結構大大增加了旋轉設備的軸向長度。

目(mu)前(qian)，在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)設(she)備(bei)的(de)無(wu)線(xian)電(dian)傳(chuan)輸(shu)中(zhong)
，關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)旋(xuan)轉(zhuan)鬆(song)耦(ou)合(he)變(bian)壓(ya)器(qi)在(zai)高(gao)頻(pin)鼓(gu)勵(li)下(xia)工(gong)作(zuo)，鐵(tie)芯(xin)材(cai)料(liao)通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)軟(ruan)磁(ci)氧(yang)體(ti)，鐵(tie)芯(xin)一(yi)般(ban)為(wei)罐(guan)式(shi)結(jie)構(gou)。軟(ruan)磁(ci)氧(yang)體(ti)具(ju)有(you)中(zhong)高(gao)頻(pin)損(sun)耗(hao)小(xiao)、矯頑力小、磁導率高
、電dian阻zu高gao的de特te點dian。近jin年nian來lai，隨sui著zhe高gao頻pin磁ci性xing材cai料liao研yan發fa技ji術shu的de不bu斷duan完wan善shan，納na米mi晶jing體ti合he金jin逐zhu漸jian應ying用yong於yu高gao頻pin變bian壓ya器qi
，因yin為wei它ta具ju有you較jiao低di的de高gao頻pin損sun耗hao。與yu軟ruan磁ci氧yang體ti相xiang比bi，納na米mi晶jing體ti合he金jin具ju有you較jiao小xiao的de高gao頻pin消xiao耗hao
、較小的矯頑力、飽和磁感應強度、較高的磁導率和電阻。

shenyangligongdaxuejiaoyubutezhongdianjihegaoyadianqizhongdianshiyanshiyanjiurenyuanshituxuanzenamijingtihejinzuoweixuanzhuansongouhebianyaqitiexincailiao，kaolvdaonamijingtishuyudaicailiao，putongguantiexinjiegounanyishixian，yincitichuleyizhongxindetiexinjiegouxuanzhuansong耦合變壓器。首shou先xian，基ji於yu目mu前qian實shi驗yan室shi的de高gao頻pin磁ci性xing特te性xing檢jian測ce係xi統tong，對dui正zheng弦xian波bo和he方fang波bo鼓gu勵li的de軟ruan磁ci體ti氧yang體ti和he納na米mi晶jing體ti材cai料liao的de磁ci性xing特te性xing和he損sun耗hao進jin行xing了le檢jian測ce和he闡chan述shu。嚐chang試shi選xuan擇ze納na米mi晶jing體ti帶dai代dai替ti小xiao鐵tie氧yang體ti作zuo為wei旋xuan轉zhuan鬆song耦ou合he變bian壓ya器qi鐵tie芯xin材cai料liao。由you於yu鐵tie芯xin材cai料liao形xing狀zhuang的de變bian化hua，傳chuan統tong的de罐guan旋xuan轉zhuan鬆song耦ou合he變bian壓ya器qi結jie構gou不bu再zai適shi用yong於yu納na米mi晶jing體ti鐵tie芯xin
，並bing製zhi定ding了le特te殊shu的de鐵tie芯xin結jie構gou和he兩liang個ge繞rao組zu結jie構gou。為wei防fang止zhi磁ci性xing泄xie漏lou影ying響xiang旋xuan轉zhuan軸zhou上shang的de負fu載zai，定ding製zhi的de鐵tie芯xin結jie構gou位wei於yu一yi側ce，不bu作zuo為wei旋xuan轉zhuan部bu件jian。

研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)指(zhi)出(chu)
，鐵(tie)芯(xin)結(jie)構(gou)沿(yan)電(dian)機(ji)軸(zhou)向(xiang)旋(xuan)轉(zhuan)對(dui)稱(cheng)，罐(guan)鐵(tie)芯(xin)沒(mei)有(you)固(gu)有(you)間(jian)隙(xi)
，可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)每(mei)次(ci)運(yun)行(xing)時(shi)具(ju)有(you)相(xiang)同(tong)的(de)磁(ci)通(tong)密(mi)度(du)分(fen)布(bu)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)部(bu)分(fen)漏(lou)磁(ci)通(tong)過(guo)軸(zhou)和(he)軸(zhou)感(gan)應(ying)渦(wo)流(liu)的(de)問(wen)題(ti)，可(ke)能(neng)會(hui)加(jia)熱(re)軸(zhou)
，並(bing)逐(zhu)漸(jian)對(dui)係(xi)統(tong)造(zao)成(cheng)更(geng)多(duo)的(de)損(sun)壞(huai)
，因(yin)此(ci)他(ta)們(men)製(zhi)定(ding)了(le)一(yi)個(ge)金(jin)屬(shu)鋁(lv)轉(zhuan)子(zi)，覆(fu)蓋(gai)在(zai)旋(xuan)轉(zhuan)設(she)備(bei)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)軸(zhou)上(shang)。

同時

，材料為金屬鋁殼（定子）固定在旋轉設備座椅部分，定子發揮固定鐵芯和繞組的效果，轉子形成相對封閉的空間
，可發揮屏蔽磁場的作用，防止旋轉鬆耦合變壓器泄漏影響外部設備工作，也可提高旋轉鬆耦合變壓器的傳輸效率。

此ci外wai，旋xuan轉zhuan式shi鬆song耦ou變bian壓ya器qi是shi旋xuan轉zhuan式shi無wu線xian電dian能neng傳chuan輸shu係xi統tong的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen。由you於yu係xi統tong轉zhuan速su高gao，為wei了le防fang止zhi係xi統tong運yun行xing過guo程cheng中zhong因yin接jie觸chu和he摩mo擦ca造zao成cheng的de安an全quan隱yin患huan，這zhe種zhong鐵tie芯xin結jie構gou在zai轉zhuan子zi上shang沒mei有you由you納na米mi晶jing體ti材cai料liao製zhi成cheng的de鐵tie芯xin，實shi現xian了le製zhi造zao過guo程cheng簡jian單dan，結jie構gou穩wen定ding，機ji械xie裝zhuang配pei方fang便bian。

研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)最(zui)終(zhong)模(mo)擬(ni)了(le)新(xin)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)鬆(song)耦(ou)合(he)變(bian)壓(ya)器(qi)，並(bing)分(fen)析(xi)了(le)其(qi)耦(ou)合(he)係(xi)數(shu)和(he)鐵(tie)芯(xin)損(sun)耗(hao)。研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)，納(na)米(mi)晶(jing)體(ti)鐵(tie)芯(xin)結(jie)構(gou)和(he)相(xiang)應(ying)的(de)繞(rao)組(zu)結(jie)構(gou)在(zai)提(ti)高(gao)耦(ou)合(he)性(xing)能(neng)和(he)減(jian)少(shao)鐵(tie)芯(xin)損(sun)耗(hao)方(fang)麵(mian)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)優(you)勢(shi)，為(wei)提(ti)高(gao)旋(xuan)轉(zhuan)鬆(song)耦(ou)合(he)變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)帶(dai)來(lai)了(le)新(xin)的(de)思(si)路(lu)。

文章來源：電工技術學報