NO20121508A1 - Koblingsanordning uten elektrisk kontakt, for overforing av trefaset elektrisk kraft - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en anordning for å tilveiebringe en forbindelse eller kopling, uten elektrisk kontakt, mellom en kilde og en last for å overføre elektrisk vekselstrøm med en frekvens lavere enn 2 kHz og minst en fase, der nevnte anordning omfatter to elementer eller deler som kan kobles fra hverandre og som monteres i en bestemt konfigurasjon som passer for overføring av elektrisk kraft uten elektrisk kontakt, nemlig: et primærelement (P1) innrettet for å være koblet til kilden, og et sekundærelement (P2) innrettet for å være koblet til lasten. Oppfinnelsen er slik at når de to elementene eller delene er montert eller sammenstilt vil de to elementer eller deler danne en struktur som er analog med strukturen i en motor med stator/rotor og en trefaset asynkron- eller synkron-drift.

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Den foreliggende oppfinnelse gjelder generelt området for koplingsanordninger mellom en kilde og en last, for overføring av elektrisk kraft som vekselstrøm og ved minst én fase.

Oppfinnelsen gjelder særskilt koplingsanordninger uten elektrisk kontakt.

Slike koplingsanordninger er særskilt rettet mot bruken i lederomgivelser, typisk i marine miljøer eller vannomgivelser, der koplinger og forbindelser uten elektrisk kontakt generelt er uegnet og lite pålitelige.

Det er videre kjent å realisere en overføring av elektrisk kraft uten kontakt ved å utnytte et induksjonsfenomen og et signal ved høy frekvens.

Fig. 1 viser en slik anordning for overføring av elektrisk kraft og i samsvar med den kjente teknikk, for en likestrøm DC eller for en vekselstrøm AC.

Når strømmen er en likestrøm DC føres denne direkte til en overføringsfunksjon T1 der likestrømmen DC transformeres til et induserende høyfrekvenssignal HF.

Når strømmen er en vekselstrøm AC, trefaset eller ikke, viser fig. 1 med stiplet linje at vekselstrømmen AC tilføres inngangen av en AC/DC-omformer C1 for omvandling til en likestrøm DC. Denne likestrøm DC føres så til overføringsfunksjonen F1 (T1).

I de kjente anordninger vender viklingene i kretser for primær og sekundær rett mot hverandre under overføringen av elektrisk kraft. Dette karakteristiske trekk er skjematisk illustrert på fig. 1 med en primær vikling B^vendt rett mot den sekundære vikling B2.1 den utstrekning det gjelder en anordning uten kontakt er viklingene B1 og B2 nødvendigvis skilt fra hverandre med en luftspalte eller gap. Uansett vil det etablerte magnetfelt så snart en strøm går i viklingen Bi indusere en høyfrekvent strøm i den vikling B2som vender mot den.

Denne induserte høyfrekvente HF strøm behandles deretter i en overførings-funksjon T2 som omvandler høyfrekvenssignalet HF til en likestrømskomponent DC.

Ved behov vil denne likestrømskomponent DC deretter eventuelt overføres til en DC/AC-omformer (C2 og vist stiplet, men ikke tatt med på fig. 1) for å gjenopprette en vekselstrøm AC, enfaset eller trefaset etter behov.

På denne måte frembringer det magnetfelt som etableres ved høyfrekvens-signalet i viklingen i primærkretsen, en indusert sirkulerende strøm i viklingen i sekundærkretsen, hvilken strøm muliggjør levering av elektrisk kraft.

En slik overføring av kraft nødvendiggjør bruken av et høyfrekvenssignal og tilstedeværelsen av elektronikk viet overføringen av det disponible signal til et slikt høyfrekvenssignal.

Således vil elektrisk kraft ved lavere frekvens, så som signaler ved frekvens lavere enn 2 kHz, slik det gjelder for oppfinnelsen, ikke være egnet til overføring fra et forbindelseselement til et annet, uten elektronikk innrettet for overføring av signalet.

Dette er særskilt uheldig i vanskelige miljøer, så som undervannsmiljøer, siden det er velkjent at elektronikk-komponenter er meget følsomme overfor vanskelige atmosfærer og derfor vil utsettes for svikt. Bruken av slik elektronikk i visse omgivelser vil medføre lite robuste kretser, eventuelt kort livssyklus og dårlig pålitelighet for forbindelses- eller koplingsanordningen. I tilfelle svikt vil kostnadene og vanskelig-hetene for inngrep dessuten være hindrende. Man skal her bemerke at implemente-ringen av elektronikk-komponenter heller ikke er ønskelig innenfor andre vanskelige miljøer, så som i sandørkener, i omgivelser der elementene er senket ned i olje, osv. Oppfinnelsen finner der anvendelsesområder av forskjellig type. Faktisk muliggjøres med oppfinnelsen at det ikke er nødvendig å ivareta omhyggelig rensing av kontakter, og at det ikke er nødvendig å isolere kontaktene i den omgivelse de skal virke i.

I alle slike vanskelige miljøer er det særskilt viktig å muliggjøre en kraftover-føring ved fravær av spesifikk elektronikk i nærheten av anordningen for forbindelse eller kopling.

Mål med og resymé av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelsen har således som hovedmål å unngå de ulem-pene som hører til den kjente teknikk og gjøre det mulig å overføre elektrisk trefase-kraft uten å måtte modifisere frekvensen av det signal som overføres, ved å foreslå en anordning for kopling uten elektrisk kontakt mellom en kilde og en last for å overføre elektrisk kraft ved vekselstrøm med frekvens lavere enn 2 kHz og med minst én fase, hvilken anordning omfatter et primærelement innrettet for å være koplet til kilden, og et sekundærelement innrettet for å kople lasten,

hvilke to elementer kan frigjøres og tilkoples i en konfigurasjon som særskilt er tilpasset overføring av kraft uten elektrisk kontakt;

der hvert av elementene omfatter et element av ferromagnetisk materiale og minst én vikling innesluttet i en tett omslutning,

der formen av de to ferromagnetiske elementer er slik at når de to elementer er sammenstilt danner de to ferromagnetiske elementer en lukket ferromagnetisk krets som etter sammenstillingen fremviser en rekke mindre diskontinuiteter der de vanntette omslutninger inneslutter elementene,

og der de respektive posisjoner av viklingene i forhold til de respektive ferromagnetiske elementer er slik at når de to elementer er sammenstilt omslutter viklingen i primærelementet, kalt primærviklingen, en gren av den ferromagnetiske krets som da er innrettet for å lede en magnetfluks etablert ved en vekselstrøm i viklingen, og sekundærelementets vikling kalt sekundærviklingen inneslutter likeledes en gren av den ferromagnetiske krets, slik at en indusert strøm etableres i sekundærviklingen så snart den magnetiske krets gjennomløpes av en varierende magnetfluks,

hvilken anordning erkarakterisert vedat den elektriske kraft er trefaset, at et av elementene kalt hann-element fremviser en form som muliggjør koaksial inntrengning, under sammenstillingen av elementene i en komplementær åpning i det andre element kalt hunn-element, der de ferromagnetiske elementer hann-elementet og hunn-elementet begge fremviser en rotasjonssymmetri og henholdsvis på ytterflaten og innerflaten er utrustet med samme antall 6N langsgående åk eller kolonner eller spalter jevnt fordelt over tverrsnittet av de ferromagnetiske elementer og som således danner grener av den ferromagnetiske krets, idet N er antallet polpar pr. fase og der N er større eller lik 1, og der åkene eller kolonnene muliggjør vikling av 3N viklinger, idet denne vikling av de 3N viklinger utføres for henholdsvis hann-elementet og hunn-elementet og består i å etablere en struktur analog med strukturen i en motor med stator/rotor og trefaset asynkron eller synkron drift.

Ifølge oppfinnelsen er de to deler (hann-elementet og hunn-elementet) utrustet med komplementære ferromagnetiske elementer slik at det dannes en lukket magnetisk krets etter sammenstillingen av de to elementene, så nær som ved de mindre diskontinuiteter i området ved luftspalten. Det er allerede kjent at tilstedeværelsen av ferromagnetiske materialer letter sirkulasjon eller ledning av det magnetiske felt. Således vil det under 2 kHz være mulig å overføre kraft eller energi uten elektronikk og således gjøre systemet robust og pålitelig. De materialer som brukes vil være særskilt valgt for sine magnetiske egenskaper. Videre vil oppfinnelsens anordning være slik at når den magnetiske krets som dannes er lukket vil den være basis for føring av et magnetfelt som særskilt tillater overføring av elektrisk kraft ved lav frekvens fra primær- eller hann-elementet til sekundær- eller hunn-elementet.

Inneslutningen i en vanntett omslutning kan realiseres ved omhylning i et vanntett materiale, typisk harpiks, ved innkapsling i det indre av en ytre enhet, en boks eller et maskinhus av vanntett type og eventuelt omfattende en dielektrisk olje som holder det ferromagnetiske element neddykket sammen med viklingene og muliggjør ut-jevning av trykket overfor det ytre av den vanntette omslutning, eller ved hvilke som helst andre midler som muliggjør å holde det ferromagnetiske element isolert fra de ytre omgivelser.

Formen av elementene muliggjør videre en sammenstilling i en særskilt konfigurasjon. Formen danner således midlene for å styre elementene i forhold til hverandre.

Oppfinnelsen gjør det mulig å fremskaffe en koplingsanordning som fremviser en rotasjonssymmetri, hvilket i stor grad letter sammenstillingen av de to elementer. Rotasjonssymmetri av komplementær type for henholdsvis hann-elementet og hunn-elementet vil typisk anta sylindriske eller koniske former, idet det vesentlige er at hann-elementet kan trenge inn i hunn-elementet og at hvert av elementene kan bære viklinger anvendbare for å iverksette denne realisering. Videre kan realiseringen mulig-gjøre en lett implementering av flere poler for hver fase, over omløpet av hann- og hunn-elementene. Den elektriske kraft vil således direkte samles via polene i sekundærelementet, som en trefasestrøm som etableres som følge av de induserte strømmer. Viklingene i sekundærelementet er for dette forbundet på særskilt måte med tre ledere/vikletråder ut fra sekundærelementet.

I samsvar med en fordelaktig karakteristikk er hann-elementet utspart i midten for å lette varmeutveksling ved konveksjon.

Dette karakteristiske trekk gjør det mulig å sikre en god varmeregulering av koplingsanordningen.

Ifølge en særskilt karakteristikk omfatter hann- og hunn-elementet minst to komplementære elementer for å hindre feil sammenstilling, på henholdsvis den ytre og indre kontur av hann- og hunn-elementet, slik at sammenstillingen av hann-elementet i hunn-elementet finner sted i en bestemt posisjon der hvert åk eller kolonne på hann-elementet kommer til å vende mot et åk eller kolonne på hunn-elementet.

Elementene for å hindre feil sammenstilling kan typisk være i form av en tapp som er komplementært anordnet i forhold til et mellomrom eller en utsparing, slik at de to elementer kan posisjoneres nøyaktig i forhold til hverandre.

Det skal her bemerkes at antallet slike elementer for å hindre feilsammenstilling kan være i større antall på i det minste ett av elementene, idet disse feilsammen-stillings-hindrende elementer gjerne er fordelt regelmessig over henholdsvis den ytre og indre kontur av de ferromagnetiske elementer av hann- og hunn-elementene for å muliggjøre innføring av hann-elementet i hunn-elementet utelukkende for posisjoner hvor hvert åk eller kolonne på hann-elementet kommer til å vende mot et tilsvarende åk eller kolonne på hunn-elementet. Typisk kan ett av disse elementer ha en tapp eller liknende, mens det andre element har et antall tilsvarende mellomrom eller utsparinger som antallet åk / kolonner. Følgelig kan tappen føres i riktig posisjon uavhengig av i hvilken utsparing den styres inn i, men likevel vil den relative posisjon mellom de enkelte åk eller kolonner bli korrekt for primærkretsen rett overfor sine respektive åk eller kolonner på sekundærkretsen.

Imidlertid er det slik at så snart det etablerte felt roterer vil innrettingen mellom åkene / kolonnene ikke være nyttig annet enn for å gi en riktig og konstant ytelse. Uten særskilte omstendigheter vil det således være fordelaktig ikke å implementere elementer for å hindre feil sammenstilling, slik at man kan montere sammen de to elementer (rotoren og statoren) uavhengig av deres relative vinkelstilling. Denne sammenstilling i vilkårlig relativ posisjon utgjør en særdeles enkel måte å sammenføye de to elementer.

Man skal imidlertid merke seg at slike elementer for å hindre feilinnstilling ikke er nyttige for å immobilisere de to elementer i anordningen så snart de objekter som anordningens to elementer (primær og sekundær) blir montert på, kommer i sine faste posisjoner under funksjonsperiodene. Dette er tilfellet for maskiner eller apparater under vann der sammenkoplingene holdes i fast posisjon i forhold til apparatene selv, idet disse på sin side er i en bestemt posisjon i forhold til hverandre under kraftover-føringsperiodene.

Antallet polpar pr. fase kan fortrinnsvis være to eller tre.

Ifølge et karakteristisk foretrukket trekk ved oppfinnelsen er det slik at omslutningene av elementene og elementene selv har dimensjoner slik at de mindre diskontinuiteter ved luftspalten kommer til å ligge mellom 2 og 40 mm.

Avstanden på 2 mm samsvarer med en liten tykkelse av det tettende materiale på overflatene av de ferromagnetiske elementer, idet disse er innrettet for å føres nær hverandre under sammenstillingen av elementene. Klaringen mellom de to elementer er således redusert i stor grad. Avstanden 40 mm øker fasedreiningen Ul som innføres over diskontinuiteten. Utenfor denne avstand vil overføringen av effekt ikke være helt riktig for de frekvenser som oppfinnelsen omfatter.

I en fordelaktig utførelse ligger diskontinuitetene mellom 4 og 20 mm. Dette intervall gjør det mulig å holde en korrekt klaring samtidig med at man sikrer en god kraftoverføring.

I en foretrukket utførelse ligger diskontinuitetene mellom 5 og 10 mm. I dette intervall sikres en meget god kraftoverføring, og tilstedeværelsen av en klaring i dette området gir en tilpasset styring av elementene i forhold til hverandre.

Man skal her bemerke at den sylindriske geometri av elementene muliggjør å opprettholde en klaring, til forskjell fra bruk av to koniske elementer hvor det ene hviler på det andre.

Dette karakteristiske trekk gjør det mulig å sikre at diskontinuitetene holdes små i forhold til den totale dimensjon av den magnetiske krets.

I en særskilt foretrukket anvendelse er anordningen ifølge oppfinnelsen innrettet for å kunne implementeres for det ene av de to elementer på en undervannsbase og for det andre element på en farkost, en mottaker eller en aktiveringsmekanisme under vann og innrettet for å legge til på undervannsbasen for å sikre en overføring av elektrisk kraft mellom det ene og andre element.

Muligheten til lett å kunne kople sammen to elementer for å få overført kraft uten elektrisk kontakt og uten elektronikk har vært ønsket innenfor undervanns leting og undersøkelser. Overføring av kraft kan finne sted i en farkost, til basen eller motsatt vei, i avhengighet av behovene forden enkelte anvendelse. Målet med oppfinnelsen hvor det inngår to elementer med en viss masse er for øvrig ikke noen ulempe i under-vannsanvendelser, hvilket gir privilegium for oppfinnelsen innefor slike anvendelser.

Ifølge et fordelaktig karakteristisk trekk er hvert element i anordningen tilpasset å kunne festes permanent til undervannsbasen og farkosten.

Med dette karakteristiske trekk vil posisjoneringen av farkosten i forhold til basen være tilstrekkelig til sammenkoplingen mellom de to elementer og den relative immobilisering mellom dem. Faktisk vil en farkost stasjonert ved en undervannsbase ikke behøve forflyttes i forhold til denne base og kan posisjoneres på bestemt måte i forhold til den.

Kort gjennomgåelse av tegningene

Øvrige karakteristiske trekk ved og fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av beskrivelsen nedenfor, idet den støtter seg til de tilhørende tegninger som illustrerer et utførelseseksempel, men hvor de ikke har begrensende karakter, og hvor:

- fig. 1 viser prinsippet for en anordning for overføring av kraft ved induksjon, ifølge den kjente teknikk; - fig. 2 viser prinsippet for en anordning for overføring av kraft ved induksjon ifølge oppfinnelsen, for enfase; - fig. 3 viser skjematisk en utførelsesform ifølge oppfinnelsen for en trefase-strøm, men uten at viklingene er vist; - fig. 4 viser de ferromagnetiske elementer i en utførelsesform med to viste viklinger; og - fig. 5 illustrerer de magnetiske flukslinjer i de ferromagnetiske elementer i utførelsen ifølge oppfinnelsen, for et tverrsnitt gjennom de ferromagnetiske elementer.

Detalibeskrivelse av en utførelsesform

Fig. 2 viser skjematisk prinsippet ifølge oppfinnelsen og der man unngår bruk av et visst antall elektronikkenheter for realisering av omvandling av strøm og endring av frekvens.

På denne tegning vises overføringen av en elektrisk kraft med enfaset veksel-strøm (pAC ved en frekvens lavere enn 2 kHz. Strømmen føres direkte til en vikling B1 uten frekvensendring. Viklingen B1 er viklet rundt et åk / kolonne C11 på et ferromagnetisk element F1, idet dette åk danner en gren av den ferromagnetiske krets. Det ferromagnetiske element F1 har generelt C-fasong. Rett overfor dette ferromagnetiske element F1 er anordnet et ferromagnetisk element F2 identisk med elementet F1 og rundt hvilket det er viklet en vikling B2. Typisk består de ferromagnetiske elementer av tilskårne blikk som er presset sammen. Sammenstillingen av blikk som på denne måte er presset sammen utgjør således det ferromagnetiske element. Denne fabrikasjons-teknikk er kjent for fremstillingen av transformatorer, der den magnetiske krets er utformet uten noen luftspalte eller gap for å lukkes og således uten noen mulighet for demontering/sammenstilling. Kretsene som danner primær og sekundær omfatter hver en vikling B1 for primærkretsen og en vikling B2 for sekundærkretsen og i tillegg et ferromagnetisk element F1 for primærkretsen og tilsvarende F2 for sekundærkretsen.

De ferromagnetiske elementer er slik at viklingene B1 og B2 henholdsvis er viklet rundt sitt åk C11 og C21 på det tilsvarende ferromagnetiske element.

De to ferromagnetiske elementer F1 og F2 er bare atskilt ved en mindre dis-kontinuitet. De danner således i sin posisjon en lukket magnetisk krets langs hvilken den magnetfluks som genereres ved tilstedeværelsen av et magnetfelt fra viklingen B1 strekker seg, så snart en strøm går i denne vikling. Magnetfeltet induserer strømmer i viklingen B2. Disse induserte strømmer muliggjør overføring av elektrisk kraft.

Fig. 3 viser den utførelsesform der de to ferromagnetiske elementer og deres viklinger danner en konstruksjon med analogi med konstruksjonen av en asynkron-eller synkronmotor for trefase og med stator/rotor. Man merker seg imidlertid her at polene for hver fase av hann-elementet ikke er kortsluttede, men særskilt forbundet med ledningene ut fra elementet i anordningen, for å kunne koples til kilden eller til lasten, i avhengighet av hvilken rolle, primær eller sekundær elementet har i anordningen.

Et hunn-element, er angitt som primærelementet P1 i eksempelet på fig. 3 omfatter for dette et ferromagnetisk element F1 med hovedsakelig sylindrisk form og på hvis innerflate det er avsatt radialt rettede åk eller kolonner, i dette tilfelle tolv åk C12-C112, og disse strekker seg i lengderetningen og følger dermed sylinderaksen. Ved dette fastlegges åkene eller kolonnene med tilhørende viklinger ved tilsvarende antall mellomrom (pol- eller viklerom) E1i (henholdsvis E2i), som åkene eller kolonnene C1i (henholdsvis C2i) langs omkretsen av elementet P1 (henholdsvis P2). Man merker seg at mellomrommene fortrinnsvis er utformet, slik at åkene eller kolonnene får en slags T-form i tverrsnittet normalt på aksen for hann- og hunn-elementene. En slik konstruksjon med T-form gir den doble fordel at beviklingen kan finne sted nede i mellomrommene, og spredningsfeltlinjer blir redusert.

De radiale åk eller kolonner C11 til C112 muliggjør i eksempelet vikling av seks viklinger på samme måte som den som brukes innen fabrikasjon av trefase asynkron-motorer med to polpar.

På generelt vis sammenstilles viklingene i de enkelte mellomrom slik at det dannes ett eller flere polpar pr. fase. Viklingen av viklingene på primærelementet P1 er illustrert skjematisk på fig. 4 som viser hvordan de er lagt, representert ved viklingen av de tre viklinger B11, B12 og B13 viklet rundt sitt respektive første åk / kolonne C1i og et andre åk / kolonne C1i+2. Viklingene B11, B12, B13 for de tre faser blir således viklet ved delvis overlapping. Viklingen av den første vikling som er lagt inn mellom åkene eller kolonnene C1i-1 og C1i kommer således ut tre åk eller kolonner unna, mellom åkene eller kolonnene C1i+2 og C1i+3. Dette gjentas ved vikling av hver vikling ved å bruke mellomrommene Ei og Ei+3. Når så 2+2+2=6 fortløpende mellomrom er brukt til å vikle tre viklinger vil halvparten av mellomrommene, på den ene side av elementet, være fylt. Fortsettelsen av beviklingen påbegynnes da med tre nye viklinger som hver representerer den andre pol for hver av fasene og utføres for de resterende seks mellomrom på den andre side av elementet, på helt tilsvarende måte som den skissert ovenfor.

Hann-elementet, som her er angitt som sekundærelementet P2 er likeledes med hovedsakelig sylindrisk form, eventuelt hult for å lette utvekslingen av varme med omgivelsene. Elementet har på ytterflaten samme antall radiale åk eller kolonner som strekker seg i lengderetningen, dvs. som følger sylinderaksen, som det primære element P1. Seks viklinger er likeledes viklet på den måte som skjematisk er fremstilt på fig. 4.

De to ferromagnetiske elementer F1 og F2 er skilt fra hverandre via en luftspalte eller gap EF som skjematisk er vist sylindrisk. I denne sylindriske luftspalte EF rommes tykkelsen av de vanntette materialer som skal omslutte de to elementer, men som ikke er vist på fig. 3, og samtidig den uunngåelige klaring som trengs for sammenstillingen.

Eventuelt omfatter de to elementer ett eller flere elementer for å hindre feilsammenstilling, slik at åkene eller kolonnene kan monteres rett over for hverandre. Typisk vil en bolt eller tapp som går ut fra sekundærelementet P2 være tilpasset inngrep i en utsparing eller liknende i elementet P1. Man skal nevne at en enkelt slik utsparing kan være tilstrekkelig til at posisjoneringen alltid blir den samme. Imidlertid skal bemerkes at et større eller mindre antall utsparinger enn tolv også kan være utført på elementet P1, idet disse utsparinger da sikrer flere mulige posisjoneringer, dog slike der åkene eller kolonnene i de to elementer P1 og P2 kommer i flukt med hverandre.

Siden imidlertid det felt som dannes med tre faser er et magnetisk dreiefelt, vil posisjonering og innretting av elementene ikke være så viktig. Det er imidlertid generelt fordelaktig dersom sammenstillingen mellom de to elementer kan utføres uansett innbyrdes vinkelstilling.

Derimot vil en mindre forskyvning mellom åkene eller kolonnene ikke i alvorlig grad redusere den totale overføring av kraft (elektrisk energi), idet dette har vist seg i flesteparten av tilfellene der det bare ønskes overføring av energi.

Videre skal her bemerkes at ved bruken av en anordning ifølge oppfinnelsen i den sammenheng at hvert av elementene hann og hunn er fast forbundet med de to objekter som skal koples sammen, vil anvendelsen av et element for å hindre feilsammenstilling være unødvendig. Når anordningen således er innstilt på en selv-gående farkost eller et mobilt undervannssystem på den ene side og en undervannsbase på den annen side vil den entydige posisjonering mellom farkosten og det mobile system i basen gjøre at en mekanisme for å hindre feil sam men montering vil være overflødig. Videre vil den unike posisjonering generelt være sikret av elementer som gjør det mulig å låse farkosten eller det mobile system i posisjon. Rotasjon av det element som er festet til farkosten eller det mobile system i forhold til basen hvor det andre element er festet, hindres således. Konstruksjonen, imidlertid sammenlignbar med den for en motors stator/rotor kan i dette tilfelle da tillate en frigjøring av en relativ bevegelse mellom det ene element i forhold til det andre.

I den utførelse som er illustrert på fig. 3 og 4 er koplingsanordningen slik at hver fase er tilordnet to polpar. Dette innebærer tilstedeværelsen av seks viklinger fordelt over omkretsen av de ferromagnetiske elementer F1 og F2.

Når en trefaset vekselstrøm går i polparene for hver av disse tre faser, skal bemerkes at magnetfluksen som modifisert hele tiden følger de feltlinjer som krysser de mindre diskontinuiteter ved luftspalten mellom elementene P1 og P2. Det er altså variasjonene av den magnetiske fluks som genererer de induserte strømmer i viklingene i sekundærelementet P2. Målinger utført på en prototyp og illustrert på fig. 5 har vist at den overførte kraft varierer lite med feltet under dets dreining, selv når åkene eller kolonnene på elementet P2 er helt i flukt med mellomrommene i elementet P1.

Fig. 5 viser fordelingen av de magnetiske flukslinjer ved et gitt tidspunkt for en koplingsanordning ifølge den andre utførelsesmodus. Det fremgår tydelig at den magnetiske fluks går gjennom mellomrommet ved de enkelte diskontinuiteter i den magnetiske krets og bestående av de to ferromagnetiske elementer F1 og F2. Lukkingen av den magnetiske krets og oppnådd ut fra den bestemte form av de ferromagnetiske elementer som hvert av elementene primær og sekundær har, muliggjør etableringen av et magnetfelt for de lave frekvenser av signalet, lavere enn 2 kHz.

Endelig skal det bemerkes at de enkelte utførelsesformer alle kan realiseres i samsvar med oppfinnelsens prinsipper.

Claims (7)

1. Anordning for kopling uten elektrisk kontakt mellom en kilde og en last for å overføre elektrisk kraft ved vekselstrøm med frekvens lavere enn 2 kHz og med minst én fase, hvilken anordning omfatter et primærelement (P1) innrettet for å være koplet til kilden, og et sekundærelement (P2) innrettet for å være koplet til lasten, hvilke to elementer kan frigjøres og tilkoples i en konfigurasjon som særskilt er tilpasset overføring av kraft uten elektrisk kontakt, der hvert av elementene (P1, P2) omfatter et element (F1, F2) av ferromagnetisk materiale og minst én vikling (B1, B2) innesluttet i en tett omslutning (M), der formen av de to ferromagnetiske elementer (F1, F2) er slik at når de to elementer (P1, P2) er sammenstilt danner de to ferromagnetiske elementer (F1, F2) en lukket ferromagnetisk krets som etter sammenstillingen fremviser en rekke mindre diskontinuiteter der de vanntette omslutninger (M) inneslutter elementene, og der de respektive posisjoner av viklingene (B1, B2) i forhold til de respektive ferromagnetiske elementer (F1, F2) er slik at når de to elementer (P1, P2) er sammenstilt omslutter viklingen i primærelementet (P1), kalt primærviklingen (B1), en gren av den ferromagnetiske krets som da er innrettet for å lede en magnetfluks etablert ved en vekselstrøm i viklingen (B1), og sekundærelementets (P2) vikling, kalt sekundærviklingen (B2), inneslutter likeledes en gren av den ferromagnetiske krets, slik at en indusert strøm etableres i sekundærviklingen (B2) så snart den magnetiske krets gjennomløpes av en varierende magnetfluks, hvilken anordning erkarakterisert vedat den elektriske kraft er trefaset, at et av elementene (P2), kalt hann-element, fremviser en form som muliggjør koaksial inntrengning, under sammenstillingen av elementene (P1, P2), i en komplementær åpning i det andre element (P1), kalt hunn-element, der de ferromagnetiske elementer (F1, F2) av hann-elementet (P2) og hunn-elementet (P1) begge fremviser en rotasjonssymmetri og er henholdsvis på ytterflaten og på innerflaten utrustet med samme antall 6N langsgående åk eller kolonner (C1 i, C2i) jevnt fordelt over tverrsnittet av de ferromagnetiske elementer (F1, F2) og som således danner grener av den ferromagnetiske krets, idet N er antallet polpar pr. fase, og der N er større eller lik 1, og der åkene eller kolonnene (C1i, C2i) muliggjør vikling av 3N viklinger, idet denne vikling av de 3N viklinger utføres for henholdsvis hann-elementet (P2) og hunn-elementet (P1) og består i å etablere en struktur analog med strukturen i en motor med stator/rotor og trefaset asynkron- eller synkron-drift.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat hann-elementet (P2) er utspart i midten for å lette varmeutveksling ved konveksjon.

3. Anordning ifølge ett av de foregående krav, hvor omslutningene av elementene og elementene selv har dimensjoner slik at de mindre diskontinuiteter ved luftspalten kommer til å ligge mellom 2 og 40 mm.

4. Anordning ifølge krav 1, karakterisert vedat omslutningene av elementene og elementene selv har dimensjoner slik at de mindre diskontinuiteter ved luftspalten kommer til å ligge mellom 4 og 20 mm.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert vedat omslutningene av elementene og elementene selv har dimensjoner slik at de mindre diskontinuiteter ved luftspalten kommer til å ligge mellom 5 og 10 mm.

6. Anordning ifølge ett av de foregående krav og innrettet for å kunne implementeres, for det ene av de to elementer på en undervannsbase og for det andre element på en farkost, en mottaker eller en aktiveringsmekanisme under vann og innrettet for å legge til på undervannsbasen for å sikre en overføring av elektrisk kraft mellom det ene og det andre element.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert vedat hvert element i anordningen er tilpasset feste på permanent måte til undervannsbasen og det mobile system.