水下电池组无线快速充电器装置的制作方法

1.本实用新型属于电能无线耦合传递技术领域，具体涉及到一种水下电池组无线快速充电器装置。


背景技术：

2.随着海洋资源开发装备和海洋环境监测装备等的应用发展，放置于海床上的电子装备越来越多，水下电子装备的供电困难是海洋装备应用和普及的瓶颈之一，当前水下电子系统装备的供电方式有多种，如干端线缆供电、水面光伏能供电、电池组供电等。远程干端供电需要采用高压供电方式，存在电回路损耗大、不同节点电压差异大以及水下供电线缆受环境安全威胁大等影响，且有施工费用高昂等问题；水面光伏能供电等存在水面环境海况、航船及人为破坏等因素影响，一般不采用；水下电池组供电是一个较好的供电方式，但需要解决好电池组快速更换或是在线快速充电问题，因环境电化学腐蚀、生物附着等影响，更换电池组方式易损伤电池组结构件，会产生断电并易产生电池组损失，水下操作复杂，因此一般情况下采用电池组在线充电方式，为此需要解决好水下电池组在线快速充电问题，从而方便水下装备电池组使用，并降低运营成本。
3.现有水下充电连接器为直接连接方式，连接器结构紧凑，对接要求高，湿拔插次数有限，国内大部分使用进口产品，采购周期长、价格高。水下电子系统设备供电一般采用低压直流，外供电需要经过ac-dc或是dc-dc变换，变换成水下电池组充电需要的低压直流供电，现有的无线充电技术基本原理均采用耦合方式实现能量无线耦合传递，一般为平面耦合结构，耦合传递功率较小(数百瓦量级如500w，耦合转换效率85％)。为了实现水下电池组在线快速充电，需要有相应的水下快速充电器，方便由潜水员或是水下rov等操作，无线充电连接器是一种对接要求低的结构，方便潜水员或是水下机器人快速对接并实施水下电池组充电。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无线耦合效率高、耦合传递功率大，对接简单可靠，对接无水密问题的水下电池组无线快速充电器装置。
5.解决上述技术问题所采用的技术方案是：输入信号的激励信号发送单元与输出信号的耦合输出单元相互嵌套联接；
6.所述的激励信号发送单元为：第一水密封装盒内通过第一支撑架设置有激励电路，第一水密封装盒上端设置有上盖板，第一水密封装盒与上盖板通过第一水密卡片、第一连接件联接，第一水密封装盒下部两侧通过第二连接件设置有水密管套，第一水密封装盒内靠近水密管套设置有激励电磁铁，输入线缆通过第一水密封装盒上端的输入接插件接激励电路，激励电路通过激励线圈连接线接激励电磁铁；
7.所述的耦合输出单元为：第二水密封装盒内底部通过第二支撑架设置有耦合电
路，第二水密封装盒开口处设置有下盖板，下盖板通过第二水密卡片、第三连接件与第二水密封装盒连接，第二支撑架顶端通过支撑架设置有耦合电磁铁，第二水密封装盒上端设置有位于耦合电磁铁的耦合线圈水密盖板，耦合电磁铁通过耦合线圈连接线接耦合电路，耦合电路通过输出插接件接输出线缆。
8.本实用新型的第一水密封装盒的激励端耦合壁与第二水密封装盒的耦合端耦合壁相互嵌套联接。
9.本实用新型的耦合电磁铁为：至少一个耦合磁芯围绕形成圆柱体，圆柱体外圆周设置有耦合线圈。
10.本实用新型的耦合电磁铁为：至少一个耦合磁芯围绕形成圆台，圆台外圆周设置有耦合线圈。
11.本实用新型的激励电磁铁为：激励线圈圆周内侧均匀设置至少一个激励磁芯，激励线圈与耦合线圈相互靠近，激励线圈外边缘与耦合线圈外边缘之间的距离≤25mm。
12.本实用新型的耦合磁芯、耦合线圈分别与激励磁芯、激励线圈的高度相同，耦合线圈的高度≥耦合线圈直径的1.5倍，
13.本实用新型的第一水密封装盒与上盖板连接处设置有第一水密胶圈，第一水密封装盒与水密管套连接处设置有第二水密胶圈，水密胶圈为氟胶圈。
14.本实用新型的耦合线圈水密盖板与第二水密封装盒连接处设置有耦合线圈水密胶圈，第二水密封装盒与下盖板连接处设置有第三水密胶圈，水密胶圈分别为氟胶圈。
15.本实用新型的支撑架内填充有水密灌封胶。
16.本实用新型的有益效果如下：
17.(1)本实用新型采用了通过靠近的激励线圈与耦合线圈之间的无线耦合，激励信号发送单元与耦合输出单元两部分功能电路组件间的电能高效大功率耦合传递，实现电磁波能量无线传递，能量耦合传递效率高达90％以上，无线耦合传递功率达3000w以上，本实用新型采用的电能无线耦合结构适用于较大功率的能量无线耦合传递，能量耦合转换效率可达90％，嵌套结构的能量耦合效率比平面耦合结构的能量耦合效率高出2％以上。
18.(2)本实用新型具有无线耦合效率高、耦合传递功率大，对接简单可靠，对接无水密问题耐、能够承受高水压环境等优点，由非工程类船舶携带rov及专用机具完成水下对接，适应水下电池组在线快速充电要求，解决了水下电池组快速充电问题，降低了水下电子系统装备运营成本。
19.(3)本实用新型采用的无线快速充电器装置，无论嵌套外结构或是嵌套内结构均具有比平面结构更强的抗水压能力，且无源结构线圈部分为水密灌封，从而利用较薄的结构承受较大的外水压力，对接使用时无水密问题。
附图说明
20.图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
21.图2是图1中激励信号发送单元1的结构示意图。
22.图3是图1中耦合输出单元2的结构示意图。
23.图中：激励信号发送单元1、输入线缆101、第一连接件102、第一水密胶圈103、上盖板104、第一支撑架105、激励线圈连接线106、第二连接件107、第二水密胶圈108、水密管套
109、激励磁芯1010、激励线圈1011、第一水密封装盒1012、激励电路1013、第一水密卡片1014、输入接插件1015、耦合输出单元2、耦合线圈水密盖板201、耦合线圈水密胶圈202、耦合线圈203、耦合磁芯204、支撑架205、耦合线圈连接线206、耦合电路207、第二水密封装盒208、第三水密胶圈209、第二水密卡片2010、第三连接件2011、输出插接件2012、输出线缆2013、下盖板2014、第二支撑架2015。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.如图1-3所示，本实施例的水下电池组无线快速充电器装置由激励信号发送单元1与耦合输出单元2联接构成。
26.输入信号的激励信号发送单元1与输出信号的耦合输出单元2相互嵌套联接，
27.激励信号发送单元1由输入线缆101、第一连接件102、第一水密胶圈103、上盖板104、第一支撑架105、激励线圈连接线106、第二连接件107、第二水密胶圈108、水密管套109、激励磁芯1010、激励线圈1011、第一水密封装盒1012、激励电路1013、第一水密卡片1014、输入接插件1015联接构成，激励信号发送单元1为：第一水密封装盒1012内通过第一支撑架105安装有激励电路1013，第一支撑架105用于固定激励电路1013，第一支撑架105也用于导引激励电路1013的热量至上盖板104散热，并具有支撑上盖板104的作用。激励电路1013能够控制输出功率和电流，当激励端功率或电流小于设置数值时即可停止充电，采取定时间隔启动检测、声光指示功能，不需要电压反馈信号时形成闭环控制。第一水密封装盒1012上端安装有上盖板104，第一水密封装盒1012与上盖板104通过第一水密卡片1014、第一连接件102螺纹联接，第一连接件102为螺钉，第一水密封装盒1012下部两侧通过第二连接件107安装有水密管套109，第二连接件107为螺钉，第一水密封装盒1012内靠近水密管套109安装有激励电磁铁，输入线缆101通过第一水密封装盒1012上端的输入接插件1015接激励电路1013。激励电路1013通过激励线圈连接线106接激励电磁铁，激励电磁铁由激励磁芯1010、激励线圈1011联接构成，激励电磁铁为：激励线圈1011圆周内侧均匀安装至少一个激励磁芯1010，方便嵌套对接和提高电能耦合传递效率。第一水密封装盒1012与上盖板104连接处安装有第一水密胶圈103，第一水密封装盒1012与水密管套109连接处安装有第二水密胶圈108，第一水密胶圈103、第二水密胶圈108为氟胶圈。
28.耦合输出单元2由耦合线圈水密盖板201、耦合线圈水密胶圈202、耦合线圈203、耦合磁芯204、支撑架205、耦合线圈连接线206、耦合电路207、第二水密封装盒208、第三水密胶圈209、第二水密卡片2010、第三连接件2011、输出插接件2012、输出线缆2013、下盖板2014、第二支撑架2015联接构成，耦合输出单元2为：第二水密封装盒208内底部通过第二支撑架2015安装有耦合电路207，第二支撑架2015用于固定耦合电路207，第二水密封装盒208开口处安装有下盖板2014，下盖板2014通过第二水密卡片2010、第三连接件2011与第二水密封装盒208螺纹连接，第三连接件2011为螺钉，第二支撑架2015顶端通过支撑架205安装有耦合电磁铁，支撑架205内填充有水密灌封胶，保证第二水密封装盒208内部的水密特性。耦合电磁铁由耦合线圈203、耦合磁芯204联接构成，耦合电磁铁为：至少一个耦合磁芯204
围绕形成圆柱体或圆台，圆柱体或圆台外圆周绕有耦合线圈203，激励线圈1011与耦合线圈203相互紧挨，激励线圈1011外边缘与耦合线圈203外边缘之间的距离≤25mm，耦合线圈203的高度≥耦合线圈203直径的1.5倍，提高电磁波能量耦合效率和功率。第二水密封装盒208上端安装有位于耦合电磁铁的耦合线圈水密盖板201，耦合电磁铁通过耦合线圈连接线206接耦合电路207，耦合电路207通过输出插接件2012接输出线缆2013。耦合线圈水密盖板201与第二水密封装盒208连接处安装有耦合线圈水密胶圈202，第二水密封装盒208与下盖板2014连接处安装有第三水密胶圈209，耦合线圈水密胶圈202、第三水密胶圈209分别为氟胶圈。第一水密封装盒1012的激励端耦合壁与第二水密封装盒208的耦合端耦合壁相互嵌套联接，通过靠近的激励线圈1011与耦合线圈203之间的无线耦合，实现激励信号发送单元1与耦合输出单元2两部分功能电路组件间的电能高效大功率耦合传递，嵌套结构的能量耦合效率比平面结构耦合效率高出2％以上。
29.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。