锚定型浮标在海流或海浪的作用下会发生旋转,若不能及时释放旋转产生的扭矩,会对系留缆造成损伤甚至发生断裂,再加上目前锚定型浮标水下传感器一般采用自身携带的电池进行供电,难以实现长时间的续航。这些问题在一定程度上限制了锚定型浮标长期稳定的工作,并且维修和跟换成本较高。从解决上述问题的角度出发,本文设计了一种水下电磁耦合导电滑环,能通过导电滑环的卸荷装置释放扭矩,同时以非接触的感应耦合方式实现电能传输。全文主要内容如下:首先,介绍本文设计的电磁耦合导电滑环在锚定型浮标系统中需要实现的功能,包括释放系留缆扭矩、水密与承压以及实现感应耦合电能的传输。根据所要实现的功能制定设计指标,并设计电磁耦合导电滑环的整体结构。对本文感应耦合电能传输系统进行损耗分析并提出补偿方式。其次,根据电磁耦合导电滑环用于最深500m的海域,对它的卸荷装置耐压壳体各个方向上进行受力分析,计算耐压壳体的壁厚,保证卸荷装置可以承受5Mpa的水压;根据浮标体对系留缆产生的扭矩计算结果,对卸荷装置中释放系留缆扭矩的轴承进行选择,确保卸荷装置可以释放50N·m的扭矩;对卸荷装置密封结构的设计进行研究,保证水密性;利用Ansys Workbench软件对卸荷装置的承压壳体以及密封圈进行仿真分析来验证设计的合理性。然后,对电磁耦合器进行了设计,利用Ansys Maxwell软件模拟电磁耦合导电滑环工作时,电磁耦合器发生旋转的磁场强度变化;仿真分析电磁耦合器发生间隙和偏移变化对耦合系数及互感的影响。结合设计与仿真分析,改进电磁耦合器的绕组方式及磁路长度等因素来减少间隙和偏移变化对耦合系数的影响,从而得到优化设计的电磁耦合器。最后,搭建感应耦合电能传输实验平台并进行实验。实验结果表明,在26k Hz的工作频率下,优化后的电磁耦合器在5mm间隙时的电能输出功率为20W,传输效率达到65%,为水下传感器提供了充足的电能,保证了长时间的续航,满足了浮标系统使用需求,为锚定型浮标在复杂海洋环境下实现长期稳定的工作提供了保障。