[發(fā)明專利]基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910574736.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110266115A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程澤;肖鵬超;程思璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J50/10
• 分類號(hào): H02J50/10;H02J50/40
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 劉英蘭

1.一種基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置，其特征在于該裝置包括：位于地面的供電電源、電能逆變系統(tǒng)、電能發(fā)射器與電能接收器、整流器及儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)；

所述供電電源位于地面，使用直流電源，采用車載電源或大容量鋰電池；所述電能逆變系統(tǒng)包括一個(gè)三相逆變器和一個(gè)信號(hào)控制單元；其中三相逆變器輸入端與供電電源相連，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；信號(hào)控制單元包括一個(gè)高性能數(shù)字信號(hào)處理器，該數(shù)字信號(hào)處理器將產(chǎn)生三相逆變器中開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)，產(chǎn)生的信號(hào)使得三相逆變器中產(chǎn)生三相電流，該電流通入發(fā)射線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；

所述電能發(fā)射器與電能接收器，即各組電能發(fā)射線圈和各組電能接收線圈；所述三相逆變器的輸出端連接電能發(fā)射線圈輸入端；所述發(fā)射線圈放置時(shí)，其所在平面各相差120°且中心相交；所述接收線圈與發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)耦合，發(fā)射線圈中的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，接收線圈中產(chǎn)生電流，接收線圈的輸出端與整流器的三相輸入端連接，整流器的輸出端與儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的正負(fù)極連接，整流器將電流整理后輸入到儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)；所述儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)部分使用可充電鋰電池/超級(jí)電容，或超級(jí)電容與鋰電池的混合裝置以提高能量?jī)?chǔ)存速度和儲(chǔ)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置,其特征在于所述發(fā)射線圈與接收線圈分別每組各設(shè)置三個(gè)，發(fā)射線圈和接收線圈分別設(shè)置1組～4組。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置,其特征在于所述發(fā)射線圈外側(cè)加設(shè)疊成硅鋼片，即硅鐵合金；硅鋼片的截面形狀是以發(fā)射線圈的寬為直徑的圓，其厚度范圍是0.5mm～1mm，較佳值為0.65mm；將硅鋼片多層相疊，疊成的高度與發(fā)射線圈的高度一致，并且每層之間使用絕緣膠涂層隔開(kāi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置,其特征在于所述接收線圈外側(cè)加設(shè)疊成的硅鋼片，即硅鐵合金；硅鋼片為圓環(huán)形的片狀，其厚度范圍是0.5mm～1mm，較佳值為0.65mm；硅鋼片外徑比管壁稍小，圓環(huán)寬度范圍是3mm～10mm，較佳值為5mm，實(shí)際使用中硅鋼片將接收線圈包圍即可。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置，其特征在于所述發(fā)射線圈外側(cè)與接收線圈內(nèi)側(cè)設(shè)有固定凸臺(tái)，即在發(fā)射線圈外側(cè)與接收線圈內(nèi)側(cè)設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱凸出的長(zhǎng)方體硬質(zhì)塑料結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可在裝置運(yùn)行時(shí)具有抵消磁場(chǎng)力的作用；另外所述發(fā)射線圈通過(guò)設(shè)有的連接機(jī)構(gòu)與纜繩連接；所述連接機(jī)構(gòu)上部為水平的管狀體，中心垂直向下為圓柱體，垂直向下的圓柱體底部設(shè)有定位每組三個(gè)發(fā)射線圈的六個(gè)分叉，發(fā)射線圈嵌入在分叉中定位。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置,其特征在于所述發(fā)射線圈、接收線圈以及應(yīng)用的電子設(shè)備的電氣連接處設(shè)有防水材料涂覆層，并在電子設(shè)備的外部使用防水材料做成盒體加以保護(hù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置,其特征在于所述發(fā)射線圈和接收線圈放置時(shí)各組線圈所在平面各相差120°且線圈中心相交；發(fā)射線圈與接收線圈同相線圈平行。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的井下電子設(shè)備非接觸式充電裝置,其特征在于所述信號(hào)控制單元包括高性能數(shù)字信號(hào)處理器DSP芯片或32位單片機(jī)。