[发明专利]一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输方法及装置

权利要求书

1.一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输装置，其特征在于，所述装置包括：上下连接的无线传能内筒与无线传能外筒；

所述无线传能内筒包括内筒电缆（2）、内筒电路板（5）和内筒初级线圈（8）；

所述无线传能外筒包括外筒次级线圈（10）和外筒电路板（13）；

内筒电缆（2），用于获取地面电能和载波信号；

内筒电路板（5）与内筒电缆（2）电连接，内筒电路板（5）用于对电能和载波信号进行调制和整流，获得带信号的高频交流电流；

内筒初级线圈（8）与内筒电路板（5）电连接，内筒初级线圈（8）用于将带信号的高频交流电流传递至外筒次级线圈（10）；

外筒次级线圈（10）与内筒初级线圈（8）电磁感应耦合；

外筒电路板（13）与外筒次级线圈（10）电连接，用于整流滤波输出为直流电传输至地下配套设备使用，进行解析信号实现地下配套设备与地面控制中心的无线通信；

所述无线传能内筒还包括内筒上接头（1）、内筒连接件（3）、内筒中心过液管（4）、内筒电路板外壳体（6）和内筒主体（7）；

所述内筒上接头（1）与生产管柱通过螺纹连接，内筒电缆（2）穿过内筒上接头（1）与内筒电路板（5）连接；

所述内筒连接件（3）上部与内筒上接头（1）通过螺纹连接，下部与内筒电路板外壳体（6）通过螺纹连接；

所述内筒电路板（5）固定在内筒中心过液管（4）上；

所述内筒电路板外壳体（6）与内筒主体（7）通过螺纹连接；

所述内筒初级线圈（8）缠绕于内筒主体（7）内部；

无线传能的无线传能内筒与无线传能外筒连接成一体后，内筒初级线圈（8）与外筒次级线圈（10）形成感应单元（18），用于实现非接触式电能与信号传输；

所述非接触式电能与信号传输采用两路不同频段式无线信号传输方法，在同一线圈通过不同频段实现电能与信号的传输，高频调制式无线信号传输方法是将数据信号调制后加载到能量传输通道上进行传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输装置，其特征在于，

所述外筒次级线圈（10）与内筒初级线圈（8），具体用于：

带信号的高频交流电流加载到内筒初级线圈（8）中，交变的电流产生相应的磁场；外筒次级线圈（10）感应磁场并耦合出带信号的高频交流电信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输装置，其特征在于，

所述内筒电路板（5）和外筒电路板（13），具体用于：

从地面控制中心到地下配套设备的通信，信号从地面控制中心通过内筒电路板（5）对载波信号进行调制，经过外筒电路板（13）进行解析信号，并传递至地下配套设备；

从地下配套设备到地面控制中心的通信，信号从地下配套设备通过外筒电路板（13）对载波信号进行调制，经过内筒电路板（5）进行解析信号，并传递至地面控制中心。

4.根据权利要求1所述的一种基于电磁耦合的井下电能与信号无线传输装置，其特征在于，

所述无线传能外筒还包括外筒主体（9）、外筒主体连接件（11）、外筒中心过液管（12）、外筒电路板外壳体（14）、外筒电缆（15）、外筒连接件（16）和外筒下接头（17）；

所述外筒次级线圈（10）缠绕于外筒主体（9）内部；

所述外筒主体连接件（11）上部与外筒主体（9）通过螺纹连接，下部与外筒电路板外壳体（14）通过螺纹连接；

所述外筒电路板（13）固定在外筒中心过液管（12）上；

所述外筒电路板外壳体（14）与外筒连接件（16）通过螺纹连接；

所述外筒下接头（17）与外筒连接件（16）通过螺纹连接；外筒电缆（15）穿过外筒下接头（17）与外筒电路板（13）连接；外筒下接头（17）与配产管柱通过螺纹连接。