ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Заявленное изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к резонансным трансформаторам для бесконтактной передачи электроэнергии на вращающиеся элементы, которые могут присутствовать, в частности, в радарах, в камерах видео наблюдения, в роботах-манипуляторах, в устройствах отображения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Существующая конструкция ферритовых трансформаторов включает в себя, как правило, ферритовый сердечник, и располагаемые внутри него первичную и вторичную обмотки, как это показано на Фиг. 1 А.

Из существующего уровня техники схожий вид трансформаторов применяется для устройств отображения, в частности для голографических вентиляторов (Фиг. 1В). Недостатками известных устройств является невысокая передача энергии при ограниченных размерах за счёт низкого КПД, так и наличие ферритового сердечника, что увеличивает габариты трансформатора и снижает надежность устройств.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для решения существующих проблем предлагается новая конструкция трансформатора, которая увеличивает КПД при сохранении малых габаритов устройства и не содержит в своем составе ферритового сердечника, что увеличивает общий срок службы и КПД при сохранении малых габаритов устройства, а также устойчивость к стрессовым и вибрационным нагрузкам.

В одном из вариантов реализации предложена конструкция резонансного вращающегося трансформатора, который содержит две части, причем одна часть содержит первичную обмотку, вторая часть содержит по меньшей мере две вторичных обмотки, при этом первичная обмотка располагается между упомянутыми по меньшей мере двумя вторичными обмотками.

В одном из частных примеров реализации трансформатора одна из частей является неподвижной, а вторая выполнена с возможностью вращения.

В другом частном примере реализации трансформатора обе части выполнены с возможностью вращения. В другом частном примере реализации трансформатора первичная обмотка намотана на каркас.

В другом частном примере реализации трансформатора по меньшей мере одна вторичная обмотка намотана на каркас.

В другом частном примере реализации трансформатора каркас выполнен в виде цилиндра.

В другом частном примере реализации трансформатора по меньшей мере две вторичные обмотки намотаны на цилиндры различных диаметров.

В другом частном примере реализации трансформатора по меньшей мере две вторичные обмотки соединены последовательно или параллельно.

В другом частном примере реализации трансформатора по меньшей мере одна из вторичных обмоток выполнена в виде двух обмоток, соединенных параллельно или последовательно.

В другом частном примере реализации трансформатора витки двух обмоток по меньшей мере одной вторичной обмотки расположены таким образом, что рядом с витком одной обмотки наматывается виток другой обмотки.

В другом частном примере реализации трансформатора цилиндр выполняется полым.

В другом частном примере реализации трансформатора цилиндр первичной обмотки выполняется полым.

В другом частном примере реализации трансформатора обмотки по меньшей мере одной вторичной обмотки выполняются вложенными друг в друга.

В другом частном примере реализации трансформатора каждая из обмоток вторичной обмотки располагается на отдельном каркасе.

В другом примере реализации заявленного решения предлагается использование вышеупомянутой конструкции трансформатора в устройствах отображения.

ЧЕРТЕЖИ

Фиг. 1 А иллюстрирует общий вид ферритового трансформатора.

Фиг. 1В иллюстрирует общий вид без ферритового трансформатора.

Фиг. 2А - Фиг. 2D иллюстрируют пример реализации трансформатора с двумя вторичными обмотками, содержащих по одной обмотке. Фиг. ЗА - Фиг. ЗС иллюстрируют пример реализации трансформатора, в котором каждая из вторичных обмоток содержит по две обмотки.

Фиг. 4 иллюстрирует общий вид устройства отображения.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на Фиг. 2 А - Фиг. 2С, в одном из вариантов реализации трансформатор (10) содержит две части (роторную часть и статорную часть). Статорная часть содержит первичную обмотку (101), а роторная - две вторичных обмотки (201, 301). Первичная обмотка (101) располагается между вторичными обмотками (201), (301). Между статорной и роторной частями отсутствуют связующие/соединяющие элементы и присутствует зазор, необходимый для осуществления вращения одной части относительно другой.

Схема с расположением первичной обмотки между двумя обмотками вторичной позволяет обойтись без ферритового сердечника при передаче больших мощностей с достаточно высоким КПД. Также увеличению такого КПД способствует разделение обмоток на несколько частей, что позволяет сделать намотку обмоток более тонкой и длинной, тем самым увеличивается-площадь проводника, находящегося в максимальной близости от источника излучения (первичной обмотки 101). Система с предложенным трансформатором (10) имеет, как правило, следующие размеры: 50 мм в диаметре и 20 мм по высоте; при этом трансформатор (10) обеспечивает выдачу около 120 Вт мощности при КПД системы (т.е. трансформатора в составе устройства отображения) до 93%.

Также, обе части трансформатора (10) могут выполняться с возможностью вращения. Такой пример реализации требуется в случае, когда статорная часть трансформатора (10) устанавливается на элементе вращения, например, платформе.

Первичная (101) и вторичные (201, 301) обмотки могут быть намотаны на каркасы, выполняемые в виде полых цилиндров разных диаметров.

На Фиг. 2D схематично показан принцип работы заявленного трансформатора (10). Как видно по направлению линий магнитной индукции, за счет предложенного расположения обмоток, в частности, добавления внутрь первичной обмотки (101) дополнительной вторичной обмотки (201 или 301), меньшая часть магнитной индукции теряется, не проходя через вторичную обмотку, что позволяет повысить общий КПД. На Фиг. ЗА - ЗС представлен пример, в котором каждая из вторичных обмоток роторной части состоит из двух обмоток (201, 202) и (301, 302). При этом, обмотки (201, 202) - (301, 302) могут подключаться как последовательно, так и параллельно.

При равном количестве витков на всех обмотках трансформатора, трансформатор на Фиг. 2В отличается от трансформатора на Фиг. 2С тем, что на выходе трансформатора на Фиг. 2С присутствует удвоенное напряжение относительно трансформатора на Фиг. 2В. Так как трансформатор на Фиг. 2С содержит четыре выпрямительных элемента, эффективность такого трансформатора будет меньше, чем трансформатора на Фиг. 2В.

При равном количестве витков на всех обмотках трансформатора, трансформатор на Фиг. ЗВ отличается от трансформатора на Фиг. ЗС тем, что на выходе трансформатора на Фиг. ЗС присутствует удвоенное напряжение относительно трансформатора на Фиг. ЗВ. Так как трансформатор на Фиг. ЗС содержит четыре выпрямительных элемента, эффективность такого трансформатора будет меньше, чем трансформатора на Фиг. ЗВ.

Трансформаторы на Фиг. ЗА и ЗВ отличаются только способом реализации вторичной обмотки. По своей эффективности оба трансформатора эквивалентны.

Намотка обмотки на каркас при такой схеме реализации может осуществляться различными способами, например, намотка только первичной обмотки (101), одной из вторичных обмоток, т.е. (201, 202) или (301, 302), и т.п. При этом каждая из обмоток (201, 202, 301, 302) вторичной обмотки может располагаться на отдельном каркасе.

Витки обмоток (201, 202) и (301, 302) могут располагаться таким образом, что рядом с витком одной обмотки (например, 201) наматывается виток другой обмотки (например, 202, или 301, или 302). При этом обмотки (201, 202) или (301, 302) могут выполняться вложенными друг в друга.

Такие трансформаторы можно применять там, где разного типа устройства вращаются с разными скоростями, при этом упомянутым устройствам необходимо обеспечивать продолжительное питание достаточно большими токами. Также предложенная конструкция трансформатора применима в устройствах, где батарейное питание не применимо ввиду малого срока работы, и там, где вращающееся контактное устройство не подходит по сроку своей службы, частоте вращения и экологическим факторам.

На Фиг. 4 представлен пример общего вида устройства отображения (400), в составе которого предлагается использование конструкции заявленного трансформатора (10). Устройство отображения (400), в частности, может выполняться в виде устройства, работающего на принципе инертности зрительного восприятия, и содержащего хотя бы одну вращающуюся лопасть, на которой расположены источники света (например, светодиоды), и процессорный блок, который может обрабатывать изображения и посылать нужные сигналы в нужный момент времени на каждый из источников света так, чтобы устройство отображало одну цельную картинку или видео. Также, могут применяться и другие типы устройств отображения.