CN207719896U - 海洋水下充电连接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及无线充电装置技术领域，尤其涉及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，插头内缠绕有呈螺线状排列的导线绕组，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。使用该设计后，不再会出现因外露带电导体接触到导体后因漏电或插拔时产生的电弧而发生的各种后续危害事故。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线充电装置技术领域，尤其涉及一种海洋水下充电连接装置。
背景技术
海洋总面积为3.6×108平方千米，占地球总面积的70.8％，在这广袤富饶的海洋空间，蕴藏着丰富的海洋生物资源、海洋能源、海洋热能和海洋矿物资源。随着工业化和城市化的进展，陆上可利用的资源越来越少，人们正逐渐重视海洋资源的有效利用问题，可以说二十一世纪是人类向海洋进军的世纪。目前，有些水下设备通常情况下要长期工作在海洋水下，水下设备使用的是充电电池供电，当水下设备的充电电池工作到一定的时间时，充电电池的电能就会降低到设备无法工作的状态，需要到地面充电。有些需要靠专用的充电设备对水下设备进行充电，然而水下设备与专用的充电设备在水下进行充电的一个难题是电源的连接。用人工作业虽然可以解决这一问题，但会带来许多操作上的难题。
利用电磁感应原理实现将传统的导体接触式交流电连接方式，变更为通过磁场的传导，以非导体接触的方式将电能从输入端导出至输出端。这种方式的电能传导不存在由于导体外露而发生的人员触电、设备漏电或其它因接触电弧导致的火灾或爆炸等事故的发生。为此，中国专利公开了一种互感式水下插头插座，申请号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；所述插头端设置有若干个定位插槽，所述定位插槽分隔相邻的所述插头相铁芯；所述插头相铁芯及其外层的插头外壳构成互感插销；所述插座端设置有互感插槽，所述互感插槽与所述互感插销相适应；所述互感插槽之间设置有定位插销，所述定位插销与所述定位插槽相适应。
上述方案虽然解决了水下充电的难题，但其还存在以下几个缺点：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。
3、仅仅是简单的传能磁场对接，基本上无特殊机械结构设计，依托这种方案的产品在使用过程中极其容易造成传能磁场发生几何异位，进而导致输出端电压和电流发生波动，甚至有可能出现能量传输连接中断，这便会极大的影响到其相连接的用电器的使用效果和使用安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种海洋水下充电连接装置。
本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：
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所述插槽配合的插头，其特征在于：所述插座内装有导磁体，在所述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所述插座导通开关后，缠绕在所述导磁体上作为功率输入端，缠绕后零线引出插座；所述插头的前部设有插头导通开关，所述插头导通开关与所述插座导通开关相对应，所述插头内缠绕有呈螺线状排列的导线绕组，所述插座导通开关的一端与所述导线绕组的引出端连接，所述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。本装置将原有的插座(插槽)变革为电磁感应的功率发射端，相当于无线充电的发射极；将插头变革为电磁感应的功率接收端，相当于无线充电设备中的接收极。这样在电源功率的输出端和接受端均没有外露的金属(导体)，绝对不会发生漏电事故。在发射端和接收端都安装一个导通开关，这种接插件在使用时，可直接将插座插入插座内某一插位，当且仅当插头插到插槽顶端，且同时触发了含在插头和插座内侧凸起的导通开关时，插头后端才可有电能输出。当所有插头均没有插在插座上时，插座内无电能损耗。
优选地，所述导磁体为“C”形硅钢。但不限于“C”型，“工”字型，及其他各种方便且适合插头插座无线连接的几何形式。
优选地，所述插槽的两侧设有与所述插头配合的弹性部。可为插头插拔提供适当的摩擦阻力，使插头不易移位或脱落。
优选地，所述弹性部为弹片或橡胶层。
优选地，所述插座和插头外表面分别包裹绝缘层。可以防止具有一定压力的导电液体流入内部从而引起漏电。当插头插入插座的插槽内底部时，可以导通插头及插座各自绝缘层内的导通开关；插座内导通开关导通时输入级才有电流导入，在没有插头插入插座时，插座内导体内无电流，从而达到安全和节能的目标；插头内导通开关导通后插头后端才会有电压输出，以确保输出电压的安全稳定。
优选地，所述输入导线的零线和火线与插座之间采用密封胶密封，与外部用电器连接的输出导线和零线与插头之间采用密封胶密封。可以防止具有一定压力的导电液体流入内部从而引起漏电。
优选地，每个插槽的内部设有独立的一个形状，每个插头的形状与相应的插槽内部形状相匹配。这样可以通过调整插座或插头的缠绕匝数或缠绕方式，进而达到调整输出电压的目的。当设计使用此插座时，要将特定插头插入特定的插槽，防止插入错误导致事故。将不同调压目的插槽及对应插头的几何外形设计成不同尺寸，或在对应位置上增减适当缺口或突起。(即达到插错位置就绝对插不进去的效果，类似一把钥匙只能开一把锁)，即可防止人因事故。
本实用新型的有益效果是:相对于现有技术，本装置解决了水下等环境的插头、插座裸露金属导致的接地短路等问题，而且解决了能源浪费的问题，适用于需要使用水下电动工具、水下充电等场合。通过电磁谐振将电磁波传输给水下设备中的电磁线圈，水下设备再将电磁波转换为电能，可以有效地对水下设备进行水下充电，针对海底作业的实际需要，可有效替代传统陆上人工充电方法，更有利于突出无缆、自治的灵活性。可以使水下设备摆脱大型电池组的负荷，有助于减小充电电池的重量和体积，为水下设备轻便化、小型化提供可能，也促使水下设备功能更加多元化、针对不同环境按需定制。
本方案中插头、插座的输电部分通过绝缘外壳完全与环境隔绝，有效的解决了水下渗漏的问题，在插头和插座都安装一个导通开关，这种接插件在使用时，可直接将插座插入插座内某一插位，当且仅当插头插到插槽顶端，且同时触发了含在插头和插座内侧凸起的导通开关时，插头后端才可有电能输出。当所有插头均没有插在插座上时，插座内无电能损耗。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的立体图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1-图2所示，一种海洋水下充电连接装置，有两个部分组成，一是有电能导入的输出端，等同于传统电气接插件的插座；二是有电能导出输出端，等同于传统的电气接插件的插头。具体介绍如下：
第一部分是插座1部分，该插座的设计方案为：
从外观看，整个插座为一个矩形结构，下端某处有导线引入(导线引入插座的位置可做适当密封设计，防止导电液体流入)；上端有若干端面口为矩形的插槽2，各个插槽成“目”字形排列。插槽内设有插座导通开关3，插槽尺寸与下文所述插头尺寸相同，插槽两侧为有一定弹性张紧的物品(如弹片或橡胶等)组成，可为插头插拔提供适当的摩擦阻力，使插头不易移位或脱落。
从插座内部结构来看，内部有一磁导率较高的C形硅钢4为主体结构，输入导线的火线5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，以适当匝数缠绕在C形硅钢上作为功率输入端，缠绕后零导线6引出插座，火线和零线均由引出口进出插座，这两根导线在插座外的远端连接着供电电源或上一级供电开关。插座上的各个插槽开关均可在插头完全插入插位后，由插头顶端按压插座导通开关后导通。导线在主体结构上缠绕的方式应为固定的标准结构，以确保在输入电压稳定的情况下，C型缺口处的交变磁场强度和梯度分布为稳定值。各个导通开关之间的电路为并联关系，各个导通开关均接通时，插座内的初级线圈导体可达到最大电流值。
第二部分为插头7部分，该插头的设计方案为:
从外观看，插头是一个扁平矩形状，且有一定厚度的插板，其后端有导线引出(导线引出插头的位置可做适当密封设计，防止导电液体流入)，前端也设有插头导通开关8。插头外露部分由整体密封的绝缘材料组成，这个扁平矩形形状的物品尺寸适中，大小正好适合插入对应插座内的一个插槽。
从内部结构来看，在矩形的前端凸起内侧也有一个类似插座内的通过按压模式导通开关，所述插头内缠绕有呈螺线状排列的导线绕组9，所述插座导通开关的一端与所述导线绕组的引出端连接，所述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。导线中间部分可以有或者亦可没有用于导磁物体作为导线缠绕的轴心。通过调整插头内的导线的缠绕方式可以达到调整输出插头电压的效果，但对于固定标准制作的插座来说，为了达到降压(例如从220V降到110V)或升压(例如从110V升到220V)到某一个电压值时，应该选择按照对应的标准方式进行的插头内线圈缠绕的插头。
这种接插件在使用时，可直接将插座插入插座内某一插位，当且仅当插头插到插槽顶端，且同时触发了含在插头和插座内侧凸起的导通开关时，插头后端才可有电能输出。当所有插头均没有插在插座上时，插座内无电能损耗。
插头和插座均使用绝缘材料包裹，绝缘材料的厚度足够防止电压击穿，即插座与插头内的导体均无任何外露，暴露在外的均为具有足够安全厚度的绝缘层。
根据需要，插座可设计有若干个插槽，对应尺寸的插头可以插入任意的插槽，所有插槽均插入时，只要各插头输出总功率小于设计额定最大输出功率时，插座即可正常工作。
根据需要还可以调整插座或插头的缠绕匝数或缠绕方式，进而达到调整输出电压的目的。当设计使用此插座时，一定要将特定插头插入特定的插槽，防止插入错误导致事故。最好是将不同调压目的插槽及对应插头的几何外形设计成不同尺寸，或在对应位置上增减适当缺口或凸起(即达到如果插错位置就绝对插不进去的效果，类似一把钥匙只能开一把锁)，即可防止人因事故。
本连接部件可以通过简单的工业设计，或更换不同的导磁材料，或更换不同的绝缘材料，或更换不同的导体，从而使得该连接器使用更为方便或导电效率更高或整体接插件更为耐用。
本连接部件中可以通过调节插座内的初级线圈和插头内的次级线圈的匝数的比例关系进而实现调整插头后端引出线的输出电压。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一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所述插槽配合的插头，其特征在于：所述插座内装有导磁体，在所述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所述插座导通开关后，缠绕在所述导磁体上作为功率输入端，缠绕后零线引出插座；所述插头的前部设有插头导通开关，所述插头导通开关与所述插座导通开关相对应，所述插头内缠绕有呈螺线状排列的导线绕组，所述插座导通开关的一端与所述导线绕组的引出端连接，所述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。
2.根据权利要求1所述的海洋水下充电连接装置，其特征在于：所述插槽的两侧设有与所述插头配合的弹性部。
3.根据权利要求2所述的海洋水下充电连接装置，其特征在于：所述弹性部为弹片或橡胶层。
4.根据权利要求3所述的海洋水下充电连接装置，其特征在于：所述插座和插头外表面分别包裹绝缘层。
5.根据权利要求1或3所述的海洋水下充电连接装置，其特征在于：所述导磁体为“C”形硅钢。
6.根据权利要求5所述的海洋水下充电连接装置，其特征在于：所述输入导线的零线和火线与插座之间采用密封胶密封，与外部用电器连接的输出导线和零线与插头之间采用密封胶密封。
7.根据权利要求1所述的海洋水下充电连接装置，其特征在于：每个插槽的内部设有独立的一个形状，每个插头的形状与相应的插槽内部形状相匹配。
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