CN108668514A - 一种用于水下微型机器人的电源系统 - Google Patents

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侯云飞
张涛
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Abstract

本发明公开了一种用于水下微型机器人的电源系统，包含壳体、壳盖、散热片、连接板、水密连接器，以及电源模块；电源模块与连接板固定，再与散热片固定；电源模块、连接板和散热片的同一端固定在壳盖的内端面上；壳盖扣置在壳体的开口处，电源模块、连接板和散热片位于壳体之中；水密连接器设置在壳盖的外端面上。水密连接器将壳盖与壳体密封构成一个耐压舱。电源模块为单相整流结合DC‑DC电源模块。本发明提供的用于水下微型机器人的电源系统，美观大方，结构设计简单，重量轻，加工简单；电源模块集成于耐压舱内部，省去了原来电池方式的需要的大体积的耐压封装外壳的加工，同时减少设计和加工成本和周期。

Description

一种用于水下微型机器人的电源系统
技术领域
本发明涉及一种电源系统，具体地，涉及一种用于水下微型机器人的电源系统。
背景技术
水下机器人，或叫遥控无人潜水器(Remote Operational Vehicle，简称ROV)，是一种利用自身搭载的仪器设备在水下进行人为操纵作业的潜水设备。ROV是目前世界上使用最为广泛的潜水器，在海洋工程和军事等领域发挥着重要的作用。传统的ROV存在作业能力相对较低、机动性差、视频传输的路数和传输距离受到限制、人机交互能力和可扩展性差等诸多方面问题，不能满足当今海洋、军事等相关行业或部门对ROV的需求。
ROV分为观察级和作业级。观察级ROV的核心部件是水下推进器和水下摄像系统，有时辅以导航、深度传感器等常规传感器。本体尺寸和重量较小，负荷较低，成本较低。其中包括水下微型机器人。作业级ROV用于水下打捞、水下施工等应用，尺寸较大，带有水下机械手、液压切割器等作业工具，造价高。
目前，水下微型机器人的电源系统装置都具有以下缺点：1.电池供电；2.电源工作时间受限制；3.体积大，质量重，加大了水下微型机器人载体的负载；4.频繁的更换电池，影响作业效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种水下微型机器人使用的能够达到长时间水下作业要求的电源系统装置，克服现有技术的缺陷，解决水下微型机器人作业的时间和效率问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的系统包含壳体、壳盖、散热片、连接板、水密连接器，以及电源模块；所述的电源模块与连接板固定，再与散热片固定；所述的电源模块、连接板和散热片的同一端固定在壳盖的内端面上；所述的壳盖扣置在壳体的开口处，电源模块、连接板和散热片位于壳体之中；所述的水密连接器设置在壳盖的外端面上。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的水密连接器将壳盖与壳体密封构成一个耐压舱。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的壳体为一端敞开的圆桶形铝制外壳。桶壁上在靠近桶口的边缘设有两个相对的小圆孔。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的壳盖为圆盘形的铝制壳盖，壳盖的内端面的周围设有一圈垂直于内端面向内的内沿，内沿的外表面设有一圈凹陷的环形密封槽，密封槽上设有密封圈。内沿为圆环形，其直径小于壳盖的内径。内沿的外表面上还设有两个向外凸出的小圆柱，与壳体桶壁上的小圆孔相适配。壳盖的内端面和外端面均是与壳体的桶壁垂直的平面。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的连接板、散热片以及电源模块平行设置且垂直于壳盖的内端面。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的连接板为平板形，其长度小于壳体的高度。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的散热片与壳体通过导热硅脂紧密贴合，电源模块的热量通过散热片经过壳体传递到水中，散热片的长度小于壳体的高度。优选的，散热片具有一定的厚度，其一侧的侧壁为弧度与部分壳体内壁一致的弧面，并靠着壳体内壁设置，另三面侧壁均为矩形平面，弧面两端连接的两个侧壁平行且宽度相等，并与剩余的一面侧壁垂直。硅脂是由精炼合成油作为基础油稠无机稠化剂，并加有结构稳定剂、防腐蚀添加剂精制而成，具有良好的防水密封性、防水、抗溶剂性和抗爬电性能，不腐蚀金属，与橡胶多具有较好的适应性，用于卫浴器材、密封圈、电子电气行业的防水密封及润滑。其中，导热硅脂俗名又叫散热膏，是以特种硅油做基础油，新型金属氧化物做填料，配以多种功能添加剂，经特定的工艺加工而成的膏状物。
上述的用于水下微型机器人的电源系统，其中，所述的电源模块为单相整流结合DC-DC电源模块。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路。DC-DC电源模块优选为VICOR公司出品。DC-DC电源模块是目前电源产业中较为成熟的产品，国内外许多厂家都有其技术成熟、各具特色的品种、规格。DC-DC电源模块的广泛应用，简化了产品设计，提高了产品可靠性，为DC-DC、DC-AC产品的二次开发提供了有利条件。VICOR(怀格)公司是美国的专业模块电源生产厂家，其产品最大特点是功率密度高、可靠性好。产品系列覆盖10W～600W，输入输出隔离，使用方便，广泛应用于电信、工控、电力电子、军工、三航等领域。第一代VICOR模块借以提高电源转换效率的核心技术是ZCS(零电流开关)技术；第二代VICOR模块使用了ZCS/ZVS(零电流/零电压开关)技术，为通信专用48V输入系列。二者原理相似，并且功能、管脚兼容。
本发明提供的用于水下微型机器人的电源系统具有以下优点：
本发明用铝质材料作为电源系统的安装本体，美观大方，结构设计简单，重量轻，加工简单；电源模块集成于耐压舱内部，省去了原来电池方式的需要的大体积的耐压封装外壳的加工，同时减少设计和加工成本和周期。
附图说明
图1为本发明的用于水下微型机器人的电源系统的结构安装示意图。
其中：1、壳体；2、散热片；3、连接板；4、壳盖；5、水密连接器；6、电源模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
如图1所示，本发明提供的用于水下微型机器人的电源系统，包含壳体1、壳盖4、散热片2、连接板3、水密连接器5，以及电源模块6；电源模块6与连接板3固定，再与散热片2固定；电源模块6、连接板3和散热片2的同一端固定在壳盖4的内端面上；壳盖4扣置在壳体1的开口处，电源模块6、连接板3和散热片2位于壳体1之中；水密连接器5设置在壳盖4的外端面上。
水密连接器5将壳盖4与壳体1密封构成一个耐压舱。
壳体1为一端敞开的圆桶形铝制外壳。
壳盖4为圆盘形的铝制壳盖4，壳盖4的内端面的周围设有一圈垂直于内端面向内的内沿，内沿的外表面设有密封槽，密封槽上设有密封圈。
连接板3、散热片2以及电源模块6平行设置且垂直于壳盖4的内端面。
连接板3为平板形，其长度小于壳体1的高度。
散热片2与壳体1通过导热硅脂紧密贴合，散热片2的长度小于壳体1的高度。
电源模块6为单相整流结合DC-DC电源模块。
下面结合实施例对本发明提供的用于水下微型机器人的电源系统做更进一步描述。
实施例1
一种用于水下微型机器人的电源系统，壳体1、壳盖4、散热片2、连接板3、水密连接器5，以及电源模块6。
壳体1为一端敞开的圆桶形铝制外壳。桶壁上在靠近桶口的边缘设有两个相对的小圆孔。
壳盖4为圆盘形的铝制壳盖4，壳盖4的内端面的周围设有一圈垂直于内端面向内的内沿，内沿的外表面设有一圈凹陷的环形密封槽，密封槽上设有密封圈。内沿为圆环形，其直径小于壳盖4的内径。内沿的外表面上还设有两个向外凸出的小圆柱，与壳体1桶壁上的小圆孔相适配。壳盖4的内端面和外端面均是与壳体1的桶壁垂直的平面。
电源模块6与连接板3固定，再与散热片2固定；电源模块6、连接板3和散热片2的同一端固定在壳盖4的内端面上；壳盖4扣置在壳体1的开口处，电源模块6、连接板3和散热片2位于壳体1之中。
连接板3、散热片2以及电源模块6平行设置且垂直于壳盖4的内端面。连接板3为平板形，其长度小于壳体1的高度。
散热片2与壳体1通过导热硅脂紧密贴合，电源模块6的热量通过散热片2经过壳体1传递到水中，散热片2的长度小于壳体1的高度。硅脂是由精炼合成油作为基础油稠无机稠化剂，并加有结构稳定剂、防腐蚀添加剂精制而成，具有良好的防水密封性、防水、抗溶剂性和抗爬电性能，不腐蚀金属，与橡胶多具有较好的适应性，用于卫浴器材、密封圈、电子电气行业的防水密封及润滑。其中，导热硅脂俗名又叫散热膏，是以特种硅油做基础油，新型金属氧化物做填料，配以多种功能添加剂，经特定的工艺加工而成的膏状物。优选的，散热片2具有一定的厚度，其一侧的侧壁为弧度与部分壳体1内壁一致的弧面，并靠着壳体内壁设置，另三面侧壁均为矩形平面，弧面两端连接的两个侧壁平行且宽度相等，并与剩余的一面侧壁垂直。
电源模块6为单相整流结合DC-DC电源模块。单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路。DC-DC电源模块优选为VICOR公司出品。DC-DC电源模块是目前电源产业中较为成熟的产品，国内外许多厂家都有其技术成熟、各具特色的品种、规格。DC-DC电源模块的广泛应用，简化了产品设计，提高了产品可靠性，为DC-DC、DC-AC产品的二次开发提供了有利条件。VICOR(怀格)公司是美国的专业模块电源生产厂家，其产品最大特点是功率密度高、可靠性好。产品系列覆盖10W～600W，输入输出隔离，使用方便，广泛应用于电信、工控、电力电子、军工、三航等领域。第一代VICOR模块借以提高电源转换效率的核心技术是ZCS(零电流开关)技术；第二代VICOR模块使用了ZCS/ZVS(零电流/零电压开关)技术，为通信专用48V输入系列。二者原理相似，并且功能、管脚兼容。
水密连接器5设置在壳盖4的外端面上。水密连接器5将壳盖4与壳体1密封构成一个耐压舱。
本发明提供的用于水下微型机器人的电源系统，在安装及布置时，首先将电源模块6安装于连接板3上，散热片2安装到电源模块6上，然后整体一起与壳盖4的内端面固定，水密连接器5固定到壳盖4外端面处，最后一起安装到壳体1上，完成最后密封。
本发明提供的用于水下微型机器人的电源系统，利用单相整流加VICOR的DC-DC电源方案，并集成于耐压舱内部，利用水冷技术，实现功率电源模块的散热需要，实现对微型水下机器人的推进器及控制系统的供电要求。采用铝质材料作为本体，美观大方，结构设计简单，操作简单，测距可调，集成度高，避免了体积大、质量重；节省设计人力从而降低了成本。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于水下微型机器人的电源系统，包含壳体、壳盖、散热片、连接板、水密连接器，以及电源模块；
所述的电源模块与连接板固定，再与散热片固定；所述的电源模块、连接板和散热片的同一端固定在壳盖的内端面上；所述的壳盖扣置在壳体的开口处，电源模块、连接板和散热片位于壳体之中；所述的水密连接器设置在壳盖的外端面上。
2.如权利要求1所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的水密连接器将壳盖与壳体密封构成一个耐压舱。
3.如权利要求2所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的壳体为一端敞开的圆桶形铝制外壳。
4.如权利要求2所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的壳盖为圆盘形的铝制壳盖，壳盖的内端面的周围设有一圈垂直于内端面向内的内沿，内沿的外表面设有密封槽，密封槽上设有密封圈。
5.如权利要求1所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的连接板、散热片以及电源模块平行设置且垂直于壳盖的内端面。
6.如权利要求5所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的连接板为平板形，其长度小于壳体的高度。
7.如权利要求5所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的散热片与壳体通过导热硅脂紧密贴合，电源模块的热量通过散热片经过壳体传递到水中，散热片的长度小于壳体的高度。
8.如权利要求5所述的用于水下微型机器人的电源系统，其特征在于，所述的电源模块为单相整流结合DC-DC电源模块。
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CN114173505A (zh) * 2021-11-10 2022-03-11 宜昌测试技术研究所 一种大水深用双层接触式导热大功率电源承压壳体
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