石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统技术方案

本发明专利技术公开了一种石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列均包括石墨烯型散热传导冷却结构，克服超导线圈的局部过热失超现象；石墨烯型超导无线传输电能飞行器包括石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、智能控制仪、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、飞行器和蓄电池；石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器均包括石墨烯型超导无线传输电能线圈。本发明专利技术在工程传感器阵列领域有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统
本专利技术属于无线传输电能
，涉及无线传输电能技术与工程传感器阵列，更具体地涉及一种石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统。
技术介绍
传统电能给人类社会带来了巨大的发展，其传统电能传输方式是通过导线连接的形式输送电能，错综复杂的输电线分布在生活各个角落也给人们带来极大的不便及安全隐患。随着社会不断地发展，传统输电模式带来的弊端也越来越明显，如导线占用大量空间资源、消耗大量金属、易产生磨损、易产生接触火花等等；在一些较为特殊的应用环境下，如水下、矿井等场合供电存在不安全问题。随着科学技术的不断地进步，在许多工程应用领域需要多种类、多数量传感器阵列来实现实时监测工程质量的系列数据，但是这些传感器在长期使用过程中存在电能补充难的问题，因此大力发展无线传输电能技术具有独特技术优势，其中谐振耦合式电能传输技术受到人们极大关注。谐振耦合式电能传输技术与电磁感应式电能传输技术相比较，谐振耦合式电能传输技术采用的磁场要弱得多，却可以实现更远的传输距离；谐振耦合式电能传输技术与电磁波收发型电能传输技术相比较，谐振耦合式电能传输技术能量逸散要小得多。谐振耦合式电能传输技术在电动汽车、小型移动设备、家用电器、医疗器械、水下作业、油田矿井等领域应用前景将会十分广阔。谐振耦合式电能传输技术是通过两个具有相同频率的谐振体进行电磁耦合产生谐振来实现能量传输的。通常情况下，相距一定的距离的两个带电物体相互之间的耦合为弱耦合，但是一旦两带电物体的自身的谐振频率达到一致时，两者之间将会产生强的磁场耦合，发射端源能够不断地为系统提供电能，而接收端将不断消耗电能，这样就实现了电能无线传输。发射端与接收端线圈采用拥有一样频率的感应线圈，发射电路由高频逆变环节激发发射端线圈产生交变磁场，一旦拥有相同频率的感应线圈进入交变磁场的范围则在其线圈上产生谐振耦合，而其他未达到谐振频率的物体则不能感应磁场能量，接收线圈将耦合得到的电能不断供给负载。谐振耦合式电能无线传输技术与感应式电能无线传输技术不同之处在于，采用谐振耦合技术使传输距离和传输效率都得到了一定提高，克服了在传输效率和传输距离上不可兼得的矛盾。但是谐振耦合式电能无线传输技术还存在一些技术问题需要进一步解决，如：如何提高系统传输电能的功率、效率问题(包括负载匹配特性、最大效率匹配与最大功率匹配)，如何提高系统无线传输电能的距离问题，如何将超导线圈运用于无线传输电能的偏远地区及相关领域，如何解决增大无线传输电能的传输距离与减小传输装置体积的矛盾问题，如何加强频率自动跟踪调节问题等。
技术实现思路
针对当前谐振耦合式电能无线传输技术发展存在的系列问题，本专利技术提供一种石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，以达到优化提升无线传输电能的各项性能指标。本专利技术的一种石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统的实现具体技术方案包括：石墨烯型超导无线传输电能飞行器、石墨烯型超导无线传输电能发射站、石墨烯型超导无线传输电能中继站、传感器阵列；所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列包括石墨烯型散热传导冷却结构，通过石墨烯型散热传导冷却结构来克服超导线圈线材的局部过热产生失超现象，提高超导无线传输电能的效率；所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器，包括：石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、智能控制仪、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、飞行器和蓄电池；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器均包括：石墨烯型超导无线传输电能线圈；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器分别与频率自动跟踪及调控电路单元相连接；所述数字信息接收与发射器B用于接收或发射传感器检测数据信息、频率自动跟踪检测数据信息；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、飞行器和蓄电池均与智能控制仪相连接；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、蓄电池均与智能控制仪均装配在石墨烯型超导无线传输电能飞行器中。上述方案中，所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器起飞前可以在石墨烯型超导无线传输电能发射站充满电能，也可以在空中采用接收石墨烯型超导无线传输电能发射站中石墨烯型超导无线传输电能发射器发射的电能；石墨烯型超导无线传输电能飞行器通过一段距离的空中飞行，在靠近石墨烯型超导无线传输电能中继站附近的天空，由石墨烯型超导无线传输电能发射器发射电能，石墨烯型超导无线传输电能中继站的石墨烯型超导无线传输电能中继线圈接收电能后，再传输给传感器阵列的无线传输电能接收器，向传感器阵列提供补充工作电能。上述方案中，所述石墨烯型散热传导冷却结构：采用石墨烯型超导无线传输电能线圈线材与石墨烯层散热传导冷却相结合构成，来加强超导线圈的散热导冷，克服超导线圈线材局部过热产生的失超现象，其包括：石墨烯型间接传导冷却结构、石墨烯型超临界氦迫流冷却结构、石墨烯型液氮浸泡超导线圈冷却结构或石墨烯型复合冷却管内超导线圈线材冷却结构；所述石墨烯型间接传导冷却结构通过石墨烯层材料将制冷机冷头及冷质量体与超导线圈线材接触来散热制冷；所述石墨烯型超临界氦迫流冷却结构采用在一定压差下的强迫氦冷流体通过具有石墨烯散热导冷层的超导线圈线材来制冷；所述石墨烯型液氮浸泡石墨烯型超导线圈冷却结构采用液氮浸泡具有石墨烯散热导冷层的超导线圈线材来制冷；所述石墨烯型复合冷却管内超导线圈线材冷却结构采用将多股超导线以多级扭绞后套于具有石墨烯散热导冷层的复合冷却管内来制冷；所述石墨烯层材料包括：石墨烯薄膜、石墨烯涂层、石墨烯复合材料层、三维石墨烯层、氧化石墨烯、氧化石墨烯复合材料或三维石墨烯复合材料层；所述三维石墨烯复合材料层包括：在三维石墨烯多孔材料中组装导热性能良好的纳米材料；所述导热性能良好的纳米材料包括：纳米碳管、纳米金、纳米银或纳米颗粒。上述方案中，所述石墨烯型超导无线传输电能线圈包括：石墨烯型超导无线传输电能线圈线材；所述石墨烯型超导无线传输电能线圈线材和失超保护单元与制冷装置共同构成石墨烯型超导线圈线材冷却结构；所述石墨烯型超导线圈线材冷却结构包括：圆形石墨烯型超导线圈线材冷却结构或方形石墨烯型超导线圈线材冷却结构，所述石墨烯型超导线圈线材冷却结构的超导线圈线材装配在中心区冷流体管外层，并处于具有4-8个分隔板的超导线管内；所述装配有超导线圈线材的超导线管内分隔板之间和中心区冷流体管中均有冷流体流动；所述冷流体包括：低温的气态流动物质或液态流动物质；所述超导线管外层为冷质量层；所述冷质量层、超导线管与超导线材层之间均有石墨烯层散热导冷层；所述分隔板表面有石墨烯层；所述冷质量层与制冷装置B的冷头相连接。上述方案中，所述石墨烯型超导无线传输电能线圈线材包括：石墨烯型绝缘超导线材、石墨烯型绝缘超导中空线材、石墨烯型无绝缘超导线材、石墨烯型无绝缘超导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，其特征在于，包括：石墨烯型超导无线传输电能飞行器、石墨烯型超导无线传输电能发射站、石墨烯型超导无线传输电能中继站、传感器阵列；所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列均包括：石墨烯型散热传导冷却结构；所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器，包括：石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器B、频率自动跟踪及调控电路单元B、制冷装置B、失超保护单元B、智能控制仪、数字信息接收与发射器B、无线通信仪、全球定位仪、飞行器和蓄电池；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、蓄电池和飞行器均与智能控制仪相连接；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、蓄电池均与智能控制仪均装配在飞行器中；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器B均包括：石墨烯型超导无线传输电能线圈；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器B分别与频率自动跟踪及调控电路单元B相连接；所述数字信息接收与发射器B用于接收或发射传感器检测数据信息、频率自动跟踪检测数据信息。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，其特征在于，包括：石墨烯型超导无线传输电能飞行器、石墨烯型超导无线传输电能发射站、石墨烯型超导无线传输电能中继站、传感器阵列；所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列均包括：石墨烯型散热传导冷却结构；所述石墨烯型超导无线传输电能飞行器，包括：石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器B、频率自动跟踪及调控电路单元B、制冷装置B、失超保护单元B、智能控制仪、数字信息接收与发射器B、无线通信仪、全球定位仪、飞行器和蓄电池；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、蓄电池和飞行器均与智能控制仪相连接；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器、石墨烯型超导无线传输电能发射器、频率自动跟踪及调控电路单元、制冷装置、失超保护单元、数字信息接收与发射器、无线通信仪、全球定位仪、蓄电池均与智能控制仪均装配在飞行器中；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器B均包括：石墨烯型超导无线传输电能线圈；所述石墨烯型超导无线传输电能接收器和石墨烯型超导无线传输电能发射器B分别与频率自动跟踪及调控电路单元B相连接；所述数字信息接收与发射器B用于接收或发射传感器检测数据信息、频率自动跟踪检测数据信息。2.根据权利要求1所述的石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，其特征在于，所述石墨烯型散热传导冷却结构采用石墨烯型超导无线传输电能线圈线材与石墨烯层散热传导冷却相结合构成；其采用石墨烯型间接传导冷却结构、石墨烯型超临界氦迫流冷却结构、石墨烯型液氮浸泡超导线圈冷却结构或石墨烯型复合冷却管内超导线圈线材冷却结构中的一种；所述石墨烯型间接传导冷却结构的石墨烯层材料将制冷机冷头及冷质量体与超导线圈线材接触；所述石墨烯型超临界氦迫流冷却结构为一定压差下的强迫氦冷流体通过具有石墨烯散热导冷层的超导线圈线材；所述石墨烯型液氮浸泡石墨烯型超导线圈冷却结构为采用液氮浸泡具有石墨烯散热导冷层的超导线圈线材；所述石墨烯型复合冷却管内超导线圈线材冷却结构为将多股超导线以多级扭绞后，套于具有石墨烯散热导冷层的复合冷却管内形成；所述石墨烯层材料包括：石墨烯薄膜、石墨烯涂层、石墨烯复合材料层、三维石墨烯层、氧化石墨烯、氧化石墨烯复合材料或三维石墨烯复合材料层；所述三维石墨烯复合材料层为在三维石墨烯多孔材料中组装导热性能良好的纳米材料；所述导热性能良好的纳米材料包括：纳米碳管、纳米金、纳米银或纳米颗粒。3.根据权利要求1所述的石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，其特征在于，所述石墨烯型超导无线传输电能线圈包括：石墨烯型超导无线传输电能线圈线材；所述石墨烯型超导无线传输电能线圈线材和失超保护单元B与制冷装置B共同构成石墨烯型超导线圈线材冷却结构；所述石墨烯型超导线圈线材冷却结构包括：圆形石墨烯型超导线圈线材冷却结构或方形石墨烯型超导线圈线材冷却结构，所述超导线圈线材装配在中心区冷流体管外层，并处于具有4-8个分隔板的超导线管内；所述装配有超导线圈线材的超导线管内分隔板之间和中心区冷流体管中均有冷流体流动；所述冷流体包括：低温的气态流动物质或低温的液态流动物质；所述超导线管外层为冷质量层；所述冷质量层、超导线管与超导线材层之间均有石墨烯层散热导冷层；所述分隔板表面有石墨烯层；所述冷质量层与制冷装置B的冷头相连接。4.根据权利要求3所述的石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，其特征在于，所述石墨烯型超导无线传输电能线圈线材包括：石墨烯型绝缘超导线材、石墨烯型绝缘超导中空线材、石墨烯型无绝缘超导线材、石墨烯型无绝缘超导中空线材或石墨烯型绝缘超导带材；所述石墨烯型绝缘超导线材的超导线外层为绝缘层；所述绝缘层外层为石墨烯层；所述石墨烯型绝缘超导中空线材的中空结构的超导线外层为绝缘层；所述绝缘层外层为石墨烯层；所述石墨烯型无绝缘超导线材的超导线外层为石墨烯层；所述石墨烯无绝缘超导中空线材的中空结构的超导线外层为石墨烯层；所述石墨烯型绝缘超导带材的均匀超导带之间有绝缘层，在超导带与绝缘层的外层为石墨烯层。5.根据权利要求1所述的石墨烯型超导无线传输电能飞行器与传感器阵列系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦明，袁一楠，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42