CN101404420B - 深海非接触式电能传输耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的深海非接触式电能传输耦合器，包括同轴线装置的上移动磁芯机构、下固定磁芯机构和卡紧释放机构，上移动磁芯机构具有第一铁氧体磁芯，下固定磁芯机构具有第二铁氧体磁芯，第一、第二铁氧体磁芯中分别安装原边、副边线圈，通过卡紧释放机构使耦合器在充电过程中原副线圈相对位置固定，形成电磁耦合，将电能从电源端输入到用电设备中；充电完成后，原副线圈脱离，用电设备能够自由移动。本发明可实现水下电能的传输，避免输电接口的物理接触和电气连接，采用密封胶封装隔离，避免海水腐蚀和漏电。耦合器各部分不存在空腔，因此可以承受深海高压作用。结构简单，耐压、密封性好，可靠性高，有效解决水下输电接口的安全性和造价昂贵的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于高压海水环境中的深海非接触式电能传输耦合器。
背景技术
水下移动设备通常使用电能驱动，然而海水是电的良导体，水下输电不能象陆上输电一样采用裸露导体接触方式。目前，采用较多的方式为湿插拔接头，但是这种接头价格昂贵动辄达十几万元，因此其推广应用也受到很大限制。
发明内容
本发明的目的提出一种适用于深海海水环境应用的深海非接触式电能传输耦合器，作为水下电能传输接口。
本发明的深海非接触式电能传输耦合器，包括同轴线装置的上移动磁芯机构、下固定磁芯机构和卡紧释放机构；
上移动磁芯机构包括：筒状上盘，上盘内固定有纵截面呈E形的第一铁氧体磁芯，第一铁氧体磁芯的开口朝下，第一铁氧体磁芯的中柱具有轴向通孔，中柱上套有副边线圈，开口内充满密封胶覆盖副边线圈，上盘的顶端固定有推杆弹簧座，在上盘的外壁沿周向有卡槽；
下固定磁芯机构包括：下盘，下盘内固定有纵截面呈E形的第二铁氧体磁芯，第二铁氧体磁芯的开口朝上，与上盘内的第一铁氧体磁芯的开口相对，第二铁氧体磁芯的中柱具有轴向通孔，在中柱上套有原边线圈，开口内充满密封胶覆盖原边线圈，下盘的底部开有定位孔；
卡紧释放机构包括：卡抓，与下盘紧固的筒状支架，自下而上同轴线设置的电磁铁、下推板、倒置的“T”形下推杆、下推杆弹簧、正置的“T”形上推杆和上推杆弹簧，电磁铁固定在支架底部，并与支架同轴线，下推板固定在电磁铁的上方，下推杆和上推杆分别置于第二、第一铁氧体磁芯的中柱通孔中，“T”形的大头露出于通孔外，下推杆弹簧套在下推杆上，其一端抵住下推杆“T”形大头，另一端位于下盘底部的定位孔中，抵住第二铁氧体磁芯，上推杆弹簧一端套在上推杆弹簧座上，另一端抵住上推杆“T”形大头，支架沿周向均匀开有至少三个槽，卡抓的数量与支架周向开槽数量相等，卡抓由成倾角的二个直杆构成，二个直杆的拐点位于支架开槽处并与支架销钉铰接，卡抓的一端有与上盘卡槽相配的卡钩，另一端伸入支架中，位于下推板和下推杆之间，并由下推杆弹簧压紧。
工作原理：耦合器原边线圈与供电电源连接，副边线圈与用电设备相连，当需要电能传输时，将上移动磁芯机构与下固定磁芯机构同轴对接，上盘边缘撑开可绕销钉旋转的卡抓，使卡抓的卡钩嵌入上盘的卡槽内，并在上、下推杆弹簧的推力作用下，将上、下盘锁死，避免脱离，使两磁芯的轴向间隙固定，保证耦合器电参数稳定，原边线圈和副边线圈形成电磁耦合，原边线圈中通入高频交流电时，副边线圈可有效的接收电能，给用电设备充电。充电完成后，电磁铁通电，推动下推板上行，使卡抓撑开，于是上移动磁芯机构和下固定磁芯结构脱离，用电设备可自由移动。
为了增强原、副线圈的电磁耦合，通常，将副边线圈置于第一铁氧体磁芯开口方向的顶部。原边线圈置于第二铁氧体磁芯开口方向的顶部。
本发明的有益效果在于：
本发明采用电磁耦合结构实现水下电能的传输，避免输电接口的物理接触和电气连接，采用密封胶封装隔离，避免海水腐蚀和漏电。耦合器各部分不存在空腔，因此可以承受深海高压作用。本发明结构简单，耐压、密封性好，可靠性高，维修方便，有效解决了水下输电接口的安全性和造价昂贵的缺点。
附图说明
图1是深海非接触式电能传输耦合器结构示意图；
图中：1-第一铁氧体磁芯，2-上盘，3-副边线圈，4-密封胶，5-下盘，6-第二铁氧体磁芯，7-原边线圈，9-卡抓，10-支架，11-电磁铁，12-下推板，13-下推杆，14-下推杆弹簧，15-上推杆，16-夹板。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1，本发明的深海非接触式电能传输耦合器，包括同轴线装置的上移动磁芯机构、下固定磁芯机构和卡紧释放机构；
上移动磁芯机构包括：筒状上盘2，上盘内固定有纵截面呈E形的第一铁氧体磁芯1，第一铁氧体磁芯1的开口朝下，第一铁氧体磁芯的中柱具有轴向通孔，中柱上套有副边线圈3，开口内充满密封胶4覆盖副边线圈3，图例中，副边线圈3置于第一铁氧体磁芯开口方向的顶部，上盘的顶端固定有推杆弹簧座18，在上盘的外壁沿周向有卡槽；
下固定磁芯机构包括：下盘5，下盘内固定有纵截面呈E形的第二铁氧体磁芯6，第二铁氧体磁芯6的开口朝上，与上盘内的第一铁氧体磁芯1的开口相对，第二铁氧体磁芯的中柱具有轴向通孔，在中柱上套有原边线圈7，开口内充满密封胶4覆盖原边线圈7，图例中，原边线圈7置于第二铁氧体磁芯开口方向的顶部，下盘的底部开有定位孔；
卡紧释放机构包括：卡抓9，与下盘5紧固的筒状支架10，自下而上同轴线设置的电磁铁11、下推板12、倒置的“T”形下推杆13、下推杆弹簧14、正置的“T”形上推杆15和上推杆弹簧17，电磁铁11固定在支架10底部，并与支架10同轴线，下推板12固定在电磁铁的上方，下推杆13和上推杆15分别置于第二、第一铁氧体磁芯的中柱通孔中，“T”形的大头露出于通孔外，下推杆弹簧14套在下推杆13上，其一端抵住下推杆“T”形大头，另一端位于下盘5底部的定位孔中，抵住第二铁氧体磁芯6，上推杆弹簧17一端套在上推杆弹簧座18上，另一端抵住上推杆“T”形大头，支架10沿周向均匀开有至少三个槽，卡抓9的数量与支架10周向开槽数量相等，卡抓9由成倾角的二个直杆构成，二个直杆的拐点位于支架l0开槽处并与支架销钉铰接，卡抓9的一端有与上盘卡槽相配的卡钩，另一端伸入支架10中，位于下推板12和下推杆13之间，并由下推杆弹簧14压紧。
图例中，第一、二铁氧体磁芯分别通过夹板16与上盘2和下盘5固定。
Claims (3)
1.深海非接触式电能传输耦合器，其特征是包括同轴线设置的上移动磁芯机构、下固定磁芯机构和卡紧释放机构；
上移动磁芯机构包括：筒状上盘(2)，上盘内固定有纵截面呈E形的第一铁氧体磁芯(1)，第一铁氧体磁芯(1)的开口朝下，第一铁氧体磁芯的中柱具有轴向通孔，中柱上套有副边线圈(3)，开口内充满密封胶(4)覆盖副边线圈(3)，上盘的顶端固定有上推杆弹簧座(18)，在上盘的外壁沿周向有卡槽；
下固定磁芯机构包括：下盘(5)，下盘内固定有纵截面呈E形的第二铁氧体磁芯(6)，第二铁氧体磁芯(6)的开口朝上，与上盘内的第一铁氧体磁芯(1)的开口相对，第二铁氧体磁芯的中柱具有轴向通孔，在中柱上套有原边线圈(7)，开口内充满密封胶(4)覆盖原边线圈(7)，下盘的底部开有定位孔；
卡紧释放机构包括：卡抓(9)，与下盘(5)紧固的筒状支架(10)，自下而上同轴线设置的电磁铁(11)、下推板(12)、倒置的“T”形下推杆(13)、下推杆弹簧(14)、正置的“T”形上推杆(15)和上推杆弹簧(17)，电磁铁(11)固定在支架(10)底部，并与支架(10)同轴线，下推板(12)固定在电磁铁的上方，下推杆(13)和上推杆(15)分别置于第二、第一铁氧体磁芯的中柱通孔中，“T”形的大头露出于通孔外，下推杆弹簧(14)套在下推杆(13)上，下推杆弹簧一端抵住下推杆“T”形大头，另一端位于下盘(5)底部的定位孔中，抵住第二铁氧体磁芯(6)，上推杆弹簧(17)一端套在上推杆弹簧座(18)上，另一端抵住上推杆“T”形大头，支架(10)沿周向均匀开有至少三个槽，卡抓(9)的数量与支架(10)周向开槽数量相等，卡抓(9)由成倾角的二个直杆构成，二个直杆的拐点位于支架(10)开槽处并与支架销钉铰接，卡抓(9)的一端有与上盘卡槽相配的卡钩，另一端伸入支架(10)中，位于下推板(12)和下推杆(13)之间，并由下推杆弹簧(14)压紧。
2.根据权利要求1所述的深海非接触式电能传输耦合器，其特征是副边线圈(3)置于第一铁氧体磁芯(1)开口方向的顶部。
3.根据权利要求1所述的深海非接触式电能传输耦合器，其特征是原边线圈(7)置于第二铁氧体磁芯(6)开口方向的顶部。
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