[发明专利]基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置

权利要求书

1.一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置包括发射部分和接收部分；

所述的发射部分安装在充电基站(1)中，包括供电电源、高频逆变模块、谐振补偿模块和电能发射端(4)；所述的充电基站(1)中沿水平方向设有圆柱形的充电通道(2)，充电通道(2)内的下部设有平台(3)，用于放置水下探测器(10)；所述的电能发射端(4)共两个，对称安装在充电通道(2)的内壁上，电能发射端(4)为空心的圆柱形结构；所述的供电电源、高频逆变模块和谐振补偿模块顺次相连后，再与电能发射端(4)相连，提供电能；

所述的接收部分安装在水下探测器(10)中，包括电能接收端(5)、整流模块和水下探测器电池；所述的电能接收端(5)为空心的圆柱形结构，共两个，对称套装在水下探测器(10)外表面；电能接收端(5)与整流模块相连后，再与水下探测器电池相连；所述的发射部分与接收部分对接后，发射部分与接收部分最终形成闭合的回路，为水下探测器电池充电；

所述的电能发射端(4)与电能接收端(5)的圆柱壁分为四层，由外至内依次为电容极板(6)、绝缘保护层(7)、密封防水层(8)和缓冲保护层(9)，以适应水下工作条件，减轻物体碰撞对装置造成的损耗；电能发射端(4)的电容极板(6)作为发射电极，电能接收端(5)的电容极板(6)作为接收电极，电能发射端(4)的内直径大于电能接收端(5)的内直径，电能接收端(5)在电能发射端(4)中自由旋转；

当水下探测器(10)不需要充电时，水下探测器(10)与充电基站(1)分离；当水下探测器(10)需要充电时，水下探测器(10)进入位于充电基站(1)的充电通道(2)内，置于平台(3)上，使水下探测器(10)外表面的电能接收端(5)与充电基站(1)中的电能发射端(4)同轴；两组电能发射端(4)与电能接收端(5)形成圆柱形四极板电场耦合机构；充电基站(1)中的供电电源为高频逆变模块供电，高频逆变模块输出的交流电经谐振补偿模块后，输送到电能发射端(4)；电能发射端(4)的电能通过电场耦合的方式传递给电能接收端(5)；电能接收端(5)接收的交流电经整流模块后整流为直流电，为水下探测器电池充电，实现了基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的高频逆变模块主要由PWM发生电路、光耦隔离电路、驱动电路和基于MOSFET的全桥逆变电路构成；所述的谐振补偿模块为LC补偿电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的电容极板(6)的材质为铜或铝。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的绝缘保护层(7)的材质为电气绝缘材料。

5.根据权利要求3所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的绝缘保护层(7)的材质为电气绝缘材料。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的缓冲保护层(9)的材质为橡胶。

7.根据权利要求3所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的缓冲保护层(9)的材质为橡胶。

8.根据权利要求4所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的缓冲保护层(9)的材质为橡胶。

9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的绝缘保护层(7)的材质为陶瓷。

10.根据权利要求6所述的一种基于电场耦合的圆柱形四极板结构水下无线电能传输装置，其特征在于，所述的绝缘保护层(7)的材质为陶瓷。