CN213846341U - 一种非连接的无线供电及通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非连接的无线供电及通讯装置，包括供电激励电路、通讯收发模块电路、激励组件、耦合组件、供电耦合输出电路、通讯接收模块电路，本实用新型实现了水下DC供电与通讯的能量无线传递，对接要求低，解决了水下系统装备施工难、维修难及水下系统升级困难等问题，并降低建设成本和运营成本，同时无线耦合能量传递效率高，通讯速率快，供电与通讯一体化的连接器改变了现有水下接插头的方式，并具有抵抗外部深水压力的能力。

Description

一种非连接的无线供电及通讯装置

技术领域

本实用新型涉及供电和通讯领域，特别是一种非连接的无线供电及通讯装置。

背景技术

水下设备的可维修性及维修方便性是水下设备低成本运行的关键，出动工程船舶的水下设备维修时间长、费用高昂，所以水下设备维修一般采用更换方式维修，为了方便更换方式维修，水下设备之间或是水下设备与线缆之间一般设计有连接接头，通过接头更换实现设备更换维修。水下接头的更换一般由水下ROV操作，浅水时也可由潜水员操作。

现有的水下设备接头功能主要有电连接接插头、光通讯接头或是电连接与光通讯复合接头等，接插头一般采用直接连接方式，接插头结构紧凑，对接要求高，此外还存在接插头之间的水密问题，国内水下设备大部分使用进口产品，采购周期长、价格高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种非连接的无线供电及通讯装置，它可以用于水下的无线供电及通讯。

本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有供电激励电路、通讯发射模块电路、激励组件、耦合组件、供电耦合输出电路、通讯接收模块电路；

所述供电激励电路的输入端与DC输入线缆连接，所述通讯发射模块电路的输入端与通讯输入线缆连接，所述供电激励电路及通讯发射模块电路的输出端均通过连接线与所述激励组件的输入端连接；

所述供电耦合输出电路及通讯接收模块电路的输入端均通过连接线与所述耦合组件的输出端连接；所述供电耦合输出电路的输出端与DC输出线缆连接，所述通讯接收模块电路的输出端与通讯输出线缆连接；

相互耦合的激励组件与耦合组件各自独立且对称设置。

进一步，所述激励组件包括第一水密盒、第一金属密封盒盖、第一连接器、激励电感线圈、激励线圈磁芯、第一发射天线、第二发射天线；

所述第一水密盒靠近所述耦合组件一侧的内壁上安装有激励线圈磁芯、激励电感线圈、第一发射天线、第二发射天线，所述第一发射天线与第二发射天线相互垂直；

所述第一水密盒远离所述耦合组件一侧密封安装有第一金属密封盒盖，所述第一金属密封盒盖上密封安装有贯穿所述第一金属密封盒盖内外壁的第一连接器；

所述第一连接器的一端通过连接线分别与所述供电激励电路及通讯发射模块电路的输出端连接，所述第一连接器的另一端通过连接线分别与激励电感线圈、第一发射天线、第二发射天线连接。

进一步，所述耦合组件包括第二水密盒、第二金属密封盒盖、第二连接器、耦合电感线圈、耦合线圈磁芯、第一接收天线、第二接收天线；

所述第二水密盒靠近所述激励组件一侧的内壁上安装有耦合线圈磁芯、耦合电感线圈、第一接收天线、第二接收天线，所述第一接收天线与第二接收天线相互垂直；

所述第二水密盒远离所述激励组件一侧密封安装有第二金属密封盒盖，所述第二金属密封盒盖上密封安装有贯穿所述第二金属密封盒盖内外壁的第二连接器；

所述第二连接器的一端通过连接线分别与所述供电耦合输出电路及通讯接收模块电路的输入端连接，所述第二连接器的另一端通过连接线分别与耦合电感线圈、第一接收天线、第二接收天线连接。

进一步，所述激励线圈磁芯与耦合线圈磁芯对称设置，所述激励电感线圈与所述耦合电感线圈对称设置，所述第一发射天线与所述第一接收天线对称设置，所述第二发射天线与所述第二接收天线对称设置。

进一步，所述第一水密盒及第二水密盒均为无磁性非金属材料。

进一步，所述连接线含有供电线芯和通讯线芯，所述供电线芯与通讯线芯分组隔离且均带屏蔽。

进一步，所述激励电感线圈与所述耦合电感线圈之间的间距小于25mm。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：

1、本实用新型实现了水下DC供电与通讯的能量无线传递；2、本实用新型的对接要求低，解决了水下系统装备施工难、维修难及水下系统升级困难等问题，并降低建设成本和运营成本；3、本实用新型无线耦合能量传递效率高，通讯速率快，供电与通讯一体化的连接器改变了现有水下接插头的方式，并具有抵抗外部深水压力的能力。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本实用新型的附图说明如下。

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的耦合原理图。

图3为本实用新型激励组件的内部结构图。

图4为本实用新型耦合组件的内部结构图。

图中：1-供电激励电路；2-通讯收发模块电路；3-供电耦合输出电路；4-通讯接收模块电路；5-第一水密盒；6-第一金属密封盒盖；7-第一连接器；8-激励电感线圈；9-激励线圈磁芯； 10-第一发射天线；11-第二发射天线；12-第二水密盒；13-第二金属密封盒盖；14-第二连接器；15-耦合线圈磁芯；16-耦合电感线圈；17-第一接收天线；18-第二接收天线；19-连接线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

一种非连接的无线供电及通讯装置，包括供电激励电路1、通讯发射模块电路2、激励组件、耦合组件、供电耦合输出电路3、通讯接收模块电路4；

所述供电激励电路1的输入端与DC输入线缆连接，所述通讯发射模块电路2的输入端与通讯输入线缆连接，所述供电激励电路1及通讯发射模块电路2的输出端均通过连接线19与所述激励组件的输入端连接；

所述供电耦合输出电路3及通讯接收模块电路4的输入端均通过连接线19与所述耦合组件的输出端连接；所述供电耦合输出电路3的输出端与DC输出线缆连接，所述通讯接收模块电路4的输出端与通讯输出线缆连接；

相互耦合的激励组件与耦合组件各自独立且对称设置。

在本实用新型实例中，所述供电激励电路1和供电耦合输出电路3的工作频率在75kHz～90kHz之间。

作为本实用新型的一种实施例，所述激励组件包括第一水密盒5、第一金属密封盒盖6、第一连接器7、激励电感线圈8、激励线圈磁芯9、第一发射天线10、第二发射天线11；

所述第一水密盒5靠近所述耦合组件一侧的内壁上安装有激励线圈磁芯9、激励电感线圈8、第一发射天线10、第二发射天线11，所述第一发射天线10与第二发射天线11相互垂直；

所述第一水密盒5远离所述耦合组件一侧密封安装有第一金属密封盒盖6，所述第一金属密封盒盖6上密封安装有贯穿所述第一金属密封盒盖6内外壁的第一连接器7；

所述第一连接器7的一端通过连接线19分别与所述供电激励电路1及通讯发射模块电路2的输出端连接，所述第一连接器7的另一端通过连接线19分别与激励电感线圈8、第一发射天线10、第二发射天线11连接。

在本实用新型实例中，为提高耦合效率，激励电感线圈8紧贴第一水密盒5的侧壁，激励线圈磁芯9在其后侧，往后顺序安装激励线圈磁芯9、第一发射天线10、第二发射天线11、第一金属密封盒盖6，第一金属密封盒盖6上有第一连接器7，内部空余的空间用承水压灌封胶灌封；所述第一发射天线10与第二发射天线11相互垂直，具有双通道通讯功能；为了提高耦合效率，降低激励电感线圈8周围导电物质对无线耦合的影响，安装时，激励电感线圈8在第一水密盒5的周围25mm范围不能有金属物体（海水除外），包括激励电感线圈8与第二金属密封盒盖6的间隔。

作为本实用新型的一种实施例，所述耦合组件包括第二水密盒12、第二金属密封盒盖13、第二连接器14、耦合电感线圈15、耦合线圈磁芯16、第一接收天线17、第二接收天线18；

所述第二水密盒12靠近所述激励组件一侧的内壁上安装有耦合线圈磁芯16、耦合电感线圈15、第一接收天线17、第二接收天线18，所述第一接收天线17与第二接收天线18相互垂直；

所述第二水密盒12远离所述激励组件一侧密封安装有第二金属密封盒盖13，所述第二金属密封盒盖13上密封安装有贯穿所述第二金属密封盒盖13内外壁的第二连接器14；

所述第二连接器14的一端通过连接线19分别与所述供电耦合输出电路3及通讯接收模块电路4的输入端连接，所述第二连接器14的另一端通过连接线19分别与耦合电感线圈15、第一接收天线17、第二接收天线18连接。

在本实用新型实例中，为提高耦合效率，耦合电感线圈15紧贴第二水密盒12的侧壁，其后顺序安装有耦合线圈磁芯16、第一接收天线17、第二接收天线18、第二金属密封盒盖13，第二金属密封盒盖13上有第二连接器14，内部空余的空间用承水压灌封胶灌封，所述第一接收天线17与第二接收天线18相互垂直，具有双通道通讯功能；为了提高耦合效率，降低耦合电感线圈15周围导电物质对无线耦合的影响，安装时，耦合电感线圈15在第二水密盒12的周围25mm范围不能有金属物体（海水除外），包括耦合电感线圈15与第二金属密封盒盖13的间隔。

作为本实用新型的一种实施例，所述激励线圈磁芯9与耦合线圈磁芯16 对称设置，所述激励电感线圈8与所述耦合电感线圈15对称设置，所述第一发射天线10与所述第一接收天线17对称设置，所述第二发射天线11与所述第二接收天线18对称设置。

作为本实用新型的一种实施例，所述第一水密盒5及第二水密盒12均为无磁性非金属材料。

作为本实用新型的一种实施例，所述连接线19含有供电线芯和通讯线芯，所述供电线芯与通讯线芯分组隔离且均带屏蔽。

作为本实用新型的一种实施例，所述激励电感线圈8与所述耦合电感线圈15之间的间距小于25mm。

在本实用新型实例中，为提高耦合效率，激励电感线圈8与所述耦合电感线圈15之间的间隔小于25mm，加上安装对接时，第一水密盒5与第二水密盒12之间会有一定间隙，故第一水密盒5与第二水密盒12的壁厚控制在10mm～12mm之间；所述激励电感线圈8与所述耦合电感线圈15均由一层由带绝缘纤维护套的多芯线盘绕而成，可依据功率大小，调整磁芯及线圈圈数，中心部位有30mm空心，可用于激励电感线圈8或所述耦合电感线圈15定位。

通过上述设计，本实用新型解决了水下DC供电与通讯的能量无线传递问题，本实用新型的无线耦合能量传递效率高，通讯速率快，供电与通讯一体化的连接器改变了现有水下接插头的方式，结构简单，方便水下安装应用，有利于水下电子系统柔性构建，水下对接要求低，对接过程无水密要求，方便水下ROV操作，有利于解决水下系统装备施工难、维修难及水下系统升级困难等问题，并降低建设成本和运营成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，包括供电激励电路（1）、通讯发射模块电路（2）、激励组件、耦合组件、供电耦合输出电路（3）、通讯接收模块电路（4）；

所述供电激励电路（1）的输入端与DC输入线缆连接，所述通讯发射模块电路（2）的输入端与通讯输入线缆连接，所述供电激励电路（1）及通讯发射模块电路（2）的输出端均通过连接线（19）与所述激励组件的输入端连接；

所述供电耦合输出电路（3）及通讯接收模块电路（4）的输入端均通过连接线（19）与所述耦合组件的输出端连接；所述供电耦合输出电路（3）的输出端与DC输出线缆连接，所述通讯接收模块电路（4）的输出端与通讯输出线缆连接；

相互耦合的激励组件与耦合组件各自独立且对称设置。

2.如权利要求1所述的一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，所述激励组件包括第一水密盒（5）、第一金属密封盒盖（6）、第一连接器（7）、激励电感线圈（8）、激励线圈磁芯（9）、第一发射天线（10）、第二发射天线（11）；

所述第一水密盒（5）靠近所述耦合组件一侧的内壁上安装有激励线圈磁芯（9）、激励电感线圈（8）、第一发射天线（10）、第二发射天线（11），所述第一发射天线（10）与第二发射天线（11）相互垂直；

所述第一水密盒（5）远离所述耦合组件一侧密封安装有第一金属密封盒盖（6），所述第一金属密封盒盖（6）上密封安装有贯穿所述第一金属密封盒盖（6）内外壁的第一连接器（7）；

所述第一连接器（7）的一端通过连接线（19）分别与所述供电激励电路（1）及通讯发射模块电路（2）的输出端连接，所述第一连接器（7）的另一端通过连接线（19）分别与、激励电感线圈（8）、第一发射天线（10）、第二发射天线（11）连接。

3.如权利要求2所述的一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，所述耦合组件包括第二水密盒（12）、第二金属密封盒盖（13）、第二连接器（14）、耦合电感线圈（15）、耦合线圈磁芯（16）、第一接收天线（17）、第二接收天线（18）；

所述第二水密盒（12）靠近所述激励组件一侧的内壁上安装有耦合线圈磁芯（16）、耦合电感线圈（15）、第一接收天线（17）、第二接收天线（18），所述第一接收天线（17）与第二接收天线（18）相互垂直；

所述第二水密盒（12）远离所述激励组件一侧密封安装有第二金属密封盒盖（13），所述第二金属密封盒盖（13）上密封安装有贯穿所述第二金属密封盒盖（13）内外壁的第二连接器（14）；

所述第二连接器（14）的一端通过连接线（19）分别与所述供电耦合输出电路（3）及通讯接收模块电路（4）的输入端连接，所述第二连接器（14）的另一端通过连接线（19）分别与耦合电感线圈（15）、第一接收天线（17）、第二接收天线（18）连接。

4.如权利要求3所述的一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，所述激励线圈磁芯（9）与耦合线圈磁芯（16）对称设置，所述激励电感线圈（8）与所述耦合电感线圈（15）对称设置，所述第一发射天线（10）与所述第一接收天线（17）对称设置，所述第二发射天线（11）与所述第二接收天线（18）对称设置。

5.如权利要求3所述的一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，所述第一水密盒（5）及第二水密盒（12）均为无磁性非金属材料。

6.如权利要求3所述的一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，所述连接线（19）含有供电线芯和通讯线芯，所述供电线芯与通讯线芯分组隔离且均带屏蔽。

7.如权利要求3所述的一种非连接的无线供电及通讯装置，其特征在于，所述激励电感线圈（8）与所述耦合电感线圈（15）之间的间距小于25mm。

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