[發(fā)明專利]基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置

在審

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• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109088481A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張雨石;李團(tuán);秦一杰;牟憲民
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: H02J50/05
• 分類號: H02J50/05
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;隋秀文

1.一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置包括發(fā)射部分和接收部分；

所述的發(fā)射部分安裝在充電基站(1)中，包括供電電源、高頻逆變模塊、諧振補(bǔ)償模塊和電能發(fā)射端(4)；所述的充電基站(1)中沿水平方向設(shè)有圓柱形的充電通道(2)，充電通道(2)內(nèi)的下部設(shè)有平臺(3)，用于放置水下探測器(10)；所述的電能發(fā)射端(4)共兩個，對稱安裝在充電通道(2)的內(nèi)壁上，電能發(fā)射端(4)為空心的圓柱形結(jié)構(gòu)；所述的供電電源、高頻逆變模塊和諧振補(bǔ)償模塊順次相連后，再與電能發(fā)射端(4)相連，提供電能；

所述的接收部分安裝在水下探測器(10)中，包括電能接收端(5)、整流模塊和水下探測器電池；所述的電能接收端(5)為空心的圓柱形結(jié)構(gòu)，共兩個，對稱套裝在水下探測器(10)外表面；電能接收端(5)與整流模塊相連后，再與水下探測器電池相連；所述的發(fā)射部分與接收部分對接后，發(fā)射部分與接收部分最終形成閉合的回路，為水下探測器電池充電；

所述的電能發(fā)射端(4)與電能接收端(5)的圓柱壁分為四層，由外至內(nèi)依次為電容極板(6)、絕緣保護(hù)層(7)、密封防水層(8)和緩沖保護(hù)層(9)，以適應(yīng)水下工作條件，減輕物體碰撞對裝置造成的損耗；電能發(fā)射端(4)的電容極板(6)作為發(fā)射電極，電能接收端(5)的電容極板(6)作為接收電極，電能發(fā)射端(4)的內(nèi)直徑大于電能接收端(5)的內(nèi)直徑，電能接收端(5)在電能發(fā)射端(4)中自由旋轉(zhuǎn)；

當(dāng)水下探測器(10)不需要充電時，水下探測器(10)與充電基站(1)分離；當(dāng)水下探測器(10)需要充電時，水下探測器(10)進(jìn)入位于充電基站(1)的充電通道(2)內(nèi)，置于平臺(3)上，使水下探測器(10)外表面的電能接收端(5)與充電基站(1)中的電能發(fā)射端(4)同軸；兩組電能發(fā)射端(4)與電能接收端(5)形成圓柱形四極板電場耦合機(jī)構(gòu)；充電基站(1)中的供電電源為高頻逆變模塊供電，高頻逆變模塊輸出的交流電經(jīng)諧振補(bǔ)償模塊后，輸送到電能發(fā)射端(4)；電能發(fā)射端(4)的電能通過電場耦合的方式傳遞給電能接收端(5)；電能接收端(5)接收的交流電經(jīng)整流模塊后整流為直流電，為水下探測器電池充電，實現(xiàn)了基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的高頻逆變模塊主要由PWM發(fā)生電路、光耦隔離電路、驅(qū)動電路和基于MOSFET的全橋逆變電路構(gòu)成；所述的諧振補(bǔ)償模塊為LC補(bǔ)償電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的電容極板(6)的材質(zhì)為銅或鋁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的絕緣保護(hù)層(7)的材質(zhì)為電氣絕緣材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的絕緣保護(hù)層(7)的材質(zhì)為電氣絕緣材料。

6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的緩沖保護(hù)層(9)的材質(zhì)為橡膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的緩沖保護(hù)層(9)的材質(zhì)為橡膠。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的緩沖保護(hù)層(9)的材質(zhì)為橡膠。

9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5、7或8所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的絕緣保護(hù)層(7)的材質(zhì)為陶瓷。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于電場耦合的圓柱形四極板結(jié)構(gòu)水下無線電能傳輸裝置，其特征在于，所述的絕緣保護(hù)層(7)的材質(zhì)為陶瓷。