导向钻井工具中电能传输用旋转式变压器设计

在导向钻井过程中,为保证导向钻井工具中旋转的主轴与不旋转套之间电能传输稳定,根据导向钻井工具的机械结构和空间要求设计了旋转式可分离变压器。通过理论分析,选择铁合金材料作为磁芯材料;根据ANSYS仿真,确定变压器初级和次级绕组之间的间隙为1mm,旋转变压器的最佳工作频率为38kHz;通过分析,选择初级串联次级并联型补偿电路,并根据变压器的互感模型计算了补偿电路的电容。不同输入功率下旋转变压器传输效率的的室内测试结果表明,最佳输入功率约为150 W,此时变压器的动静态传输效率都不低于82%,而当输入功率大于200 W小于300 W时,传输效率不足80%。这表明,所设计的旋转变压器可以应用到旋转导向钻井系统中,但该变压器在输入功率高时传输效率较低,达不到80%的工程要求,还需进行改进。

旋转式变压器在超声加工中的应用

针对旋转超声加工中主轴上使用电刷存在的缺点,利用磁芯几何常数法设计了高频无接触旋转式变压器,取代了超声波发生器半桥逆变电路中的高频变压器,分析了一、二次侧绕组间距大小对旋转变压器的影响。实验结果表明:该方案解决了旋转超声加工中能量传递的问题,在工程上有一定的参考价值。

基于高频材料特性分析的旋转式松耦合变压器结构设计

为提高旋转变压器耦合性能、减小铁心尺寸,该文提出一种以纳米晶带材为铁心材料的新型旋转式松耦合变压器,用来为旋转设备供电。基于实验室现有的高频磁特性测量系统,测量并分析了正弦波和方波激励下软磁铁氧体与纳米晶带材的磁特性。尝试采用纳米晶带材替代块状铁氧体做旋转式松耦合变压器铁心材料,由于铁心材料形状的改变,传统罐式旋转式松耦合变压器结构不再适用于纳米晶铁心,该文提出两种新型结构的旋转式松耦合变压器。基于磁场数值仿真平台,分析了这两种旋转式松耦合变压器在实际工况下的瞬态特性,计算了耦合系数和铁心损耗,讨论了上述旋转式松耦合变压器铁心结构及相应的绕组结构的可行性,为旋转式松耦合变压器的性能提升提供一个新的思路。