[发明专利]一种带有集成式电磁定位功能的水下无线电能传输系统

说明书

本发明涉及一种带有集成式电磁定位功能的水下无线电能传输系统，属于电能传输和功率变换技术领域，包括固定海洋装置和可移动能源站两个部分。所述固定海洋装置能量接收腔与可移动能源站密封壳体部分尺寸相配合，轴向安装有锥形定位筒，锥形定位筒与止口相连接，压力传感器安装在可移动能源站的轴向位置，与止口定位部分相配合；固定海洋装置在止口位置安装轴向定位衔铁块，可移动能源站在相应位置处安装轴向定位电磁铁。本发明结构简单，可靠性高，能够长时间工作在水下环境中，能够在水下复杂环境下有效实现无线电能传输，能够保证水下无线电能传输的平稳性，且所有过程都能在没有机械连接的情况下保持定位精度。

技术领域

本发明涉及一种带有集成式电磁定位功能的水下无线电能传输系统，属于电能传输和功率变换技术领域。

背景技术

我国的海洋有着丰富的资源，目前，对于海洋能源的开发我国还处于起步阶段。随着海洋探测和开采技术的发展，水下设备也将迎来新的机遇和挑战，其中能量的获取是水下装置长时间运行的重要问题。水下电能的传输方式主要分为接触式和非接触式两种。典型的接触式传输装置有传统的湿插拔电连接器和整体式水下输配电设备，该方式在耐压、密封、绝缘、工作寿命等方面均存在较大的技术难度和风险。典型的非接触式传输装置内部的主要功能模块为无线电能传输系统。现有的无线电能传输装置大多为松耦合变压器结构形式，水下环境的特殊性和复杂性会影响原副边的相对位置进而影响其传输的效率。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种具有结构简单、运行可靠，能够使水下无线电能传输过程更平稳的带有集成式电磁定位功能的水下无线电能传输系统。

为实现本发明的目的，采用的技术方案是：

一种带有集成式电磁定位功能的水下无线电能传输系统包括：固定海洋装置和可移动能源站两个部分，固定海洋装置中主要包括次级导磁铁芯3、次级线圈4、径向定位衔铁块7、固定海洋装置能量接收腔12、次级密封装置14、锥形定位筒16、储能装置和整流桥、轴向定位衔铁块10；可移动能源站主要包括初级导磁铁芯1、初级线圈2、径向定位电磁铁5、径向定位电磁铁线圈6、位于内部的推进器、轴向定位电磁铁8、压力传感器、轴向定位电磁铁线圈9、可移动能源站密封壳体11、初级密封装置13、直流电源装置、逆变器、轴向定位电磁铁密封装置15；其中，次级导磁铁芯3均布于固定海洋装置能量接收腔12内圆周；径向定位衔铁块7位于次级导磁铁芯3间隙处；径向定位电磁铁5与可移动能源站密封壳体11连接，径向定位衔铁块7与固定海洋装置能量接收腔12连接；位于固定海洋装置能量接收腔12上的次级密封装置14套在次级导磁铁芯3和径向定位衔铁块7上；储能装置与整流桥相连，一并安装在固定海洋装置主腔体中；固定海洋装置的次级线圈4与整流桥相连接；次级线圈4绕在次级导磁铁芯3处；初级线圈2布于可移动能源站密封壳体11外圆周；径向定位电磁铁5、径向定位磁铁线圈6均布于初级导磁铁芯1间隙处；推进器、直流电源装置、逆变器都装在可移动能源站密封壳体11中且直流电源装置与逆变器相连；初级密封装置13套在初级导磁铁芯1和径向定位电磁铁5上；轴向定位电磁铁密封装置15安装在轴向定位电磁铁8上；初级线圈2与逆变器相连接；径向定位电磁铁线圈6和轴向定位电磁铁线圈9分别与直流电源相连。

所述固定海洋装置部分，有2k个次级导磁铁芯，2k个次级线圈，径向定位电磁铁5与可移动能源站密封壳体11连接，径向定位衔铁块7与固定海洋装置能量接收腔12连接，尺寸配合为过盈配合，其中，k为正整数。

所述固定海洋装置部分，有2n个径向定位衔铁块，2个径向定位衔铁块为一组，且径向定位衔铁块与次级导磁铁芯位于同一平面，其中，n为正整数。

所述固定海洋装置的次级线圈与整流桥相的电气连接部分作绝缘处理。

所述可移动能源站部分，有2k个初级导磁铁芯，2k个初级线圈，其中初级导磁铁芯与次级导磁铁芯处于同一圆周平面，与可移动能源站密封壳体的连接为刚性连接，尺寸配合为过盈配合，其中，k为正整数。