[发明专利]一种水下磁耦合谐振式无线充电及通信电缆接头

说明书

本发明涉及一种电缆接头，尤其是用于水下无线充电和无线通讯的电缆接头。一种水下磁耦合谐振式无线充电及通信电缆接头，包括发射端和接收端，所述发射端由发射端控制器、发射端线圈组成，所述接收端由接收端控制器和接收端线圈组成；所述发射端控制器，一端与4芯电缆密封连接，一端与发射端线圈连接；所述接收端控制器，一端与4芯电缆密封连接，一端与接收端线圈连接；所述发射端线圈和接收端线圈通过电磁互感方式进行电力传输。本发明的电缆接头，通过设计无线通信模块和MCU微控制单元，实现发射端与接收端的无线数据传输，不仅可以用无线通信代替有线通信，而且发射端与接收端形成闭环控制，更方便控制供电的传输。

技术领域

本发明涉及一种电缆接头，尤其是用于水下无线充电和无线通讯的电缆接头。

背景技术

海洋生态环境监测主要依赖于各种水下传感器、水下及海面浮标、岸基平台等方式实现。海面浮标及岸基站与水下传感器之间通过4芯线缆连接，包括2根电源线和2根信号线。目前，线缆主要靠插拔式水密接头实现连接，这种连接方式存在几个缺点：第一，无法水下插拔线缆接头；第二，海边环境潮湿，定期维护或维修传感器时水密接头易进水报废；第三，海况环境复杂，水下海流及波浪等外力易造成水密接头进水短路。这些问题的存在给设备维护人员带来很大的不便，稍有不慎就可能因短路造成仪器设备烧坏或人员触电等风险。而且水密接头作为易损耗物品，成本损耗也较高。

利用电磁感应原理实现线圈的非直连互感电力传输，取代传统的导线通过插拔直连的供电连接方式，线圈可被非金属绝缘材料密封包裹，即便浸泡在水中也不会发生导线与水直接接触造成短路的危险。为此，中国实用新型专利公开了一种互感式水下插头插座，专利号201520870233.7，包括插头端和插座端，所述插头端内设置有至少两个插头相铁芯，所述插头相铁芯上缠绕有插头导线线圈，所述插头导线线圈连接有插头相导线；所述插头端外层包裹有插头外壳；所述插头外壳为绝缘材料外壳；所述插座端内设置有至少两个插座铁芯，所述插座铁芯上缠绕有插座导线线圈，所述插座导线线圈连接有插座相导线；所述插座端外层包裹有插座外壳；所述插座外壳为绝缘材料外壳。

上述专利虽然解决了水下充电的难题，但还存在以下缺点：1、输入端内置绕组一般均为长期有电流通过状态，这种设计方案既会浪费大量能源，造成一定范围和频率的电磁场污染，又会因导体长期发热而降低绝缘层的使用寿命，造成新的漏电隐患。2、输出端(插头) 内的导体绕组一般设计多为闭合电路，在插头完全插入到设计工作位置之前，一般插头后端引线也会有电压输出，这样的设计结构一方面存在安全隐患，另一方面波动的输出电压也可能会对后端用电器产生损伤。

另外，中国实用新型专利201721707923.6还公开了一种海洋水下充电连接装置，包括带有若干个插槽的插座以及与插槽配合的插头，插座内装有导磁体，在插槽的底部分别设有插座导通开关，输入导线的火线在引入插座后经过各个并联的插槽下绝缘包装内的插座导通开关后，缠绕在导磁体上作为功率输入端，缠绕后零线引出插座；插头的前部设有插头导通开关，插头内缠绕有呈螺旋状排列的导线绕组，插座导通开关的一端与导线绕组的引出端连接，导线绕组的另一端以及所述插头导通开关的另一端分别引出插头外部与外部用电器连接。

该专利公开的技术方案存在的缺陷和不足是：

1.输入端绕组线圈通过插座和插头导通开关的方式避免输入端长期处于导电状态，但是开关的反复按压变形会造成绝缘层的疲劳损伤从而出现漏水的风险，而且水下压力可能会对开关的状态造成影响。

2.输入端和输出端线圈插入拔出过程中磁通量的变化会引起电路中电压电流波动，从而对后端电子元件产生损伤。

3.输入端通过交变电流产生磁场变化，磁场变化频率不便于控制，难以实现高频磁通量变化。

4.仅对供电方式进行了改进，无法满足无线通信的需求。

发明内容