[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

说明书

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及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。该装置包括发射部分和接收部分；发射部分安装在充电基站中，包括供电电源、高频逆变模块、谐振补偿模块和电能发射端；接收部分安装在水下探测器中，包括电能接收端、整流模块和水下探测器电池；两组电能发射端与电能接收端形成圆柱形四极板电场耦合机构，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。本发明在水下直接给探测设备供电，能缩短充电时间，提高工作效率，避免漏电等不安全因素；在水下，特别是海水中优势显著，不产生涡流，能量损耗较小；耦合电场基本被限制在电容极板之间，电磁辐射大大减少，降低了对系统的电磁干扰。

技术领域

本发明属于无线电能传输技术领域，涉及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。

背景技术

如今，水下探测设备的应用越来越广泛，从原有的电缆连接供电，渐渐发展为自备电源供电。但这两种方式都需要探测设备在使用一段时间后，回到水面重新充电，这一过程无疑会浪费大量时间，而过于频繁的插拔电连接件也会对连接器造成损耗。

如若使用无线电能传输技术，在水下直接给探测设备供电，能缩短充电时间，提高工作效率，避免漏电等不安全因素。对于传统的磁场耦合方式，在水下环境中，由于水介质并不纯净，有一定的电导率，会引起涡流损耗；加之磁场不能穿越金属障碍，而且对设备会产生电磁干扰，导致传输效率大幅降低。相比之下，应用电场耦合的无线电能传输方式则更具优势：

1)由于运用电场耦合原理，在水下，特别是海水中优势显著，不产生涡流，能量损耗较小。

2)耦合电场基本被限制在电容极板之间，电磁辐射大大减少，降低了对系统的电磁干扰。

3)通过电场传输能量不会被金属障碍物阻隔。

4)电场耦合系统体积小，重量轻，系统发热小。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供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，使之在水中工作，为水下设备供电。

本发明的技术方案：

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，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；