WO2015140289A1 - Dispositif de connecteur magnetique sous-marin - Google Patents

Dispositif de connecteur magnetique sous-marin Download PDF

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WO2015140289A1
WO2015140289A1 PCT/EP2015/055902 EP2015055902W WO2015140289A1 WO 2015140289 A1 WO2015140289 A1 WO 2015140289A1 EP 2015055902 W EP2015055902 W EP 2015055902W WO 2015140289 A1 WO2015140289 A1 WO 2015140289A1
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WO
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magnetic circuit
magnetic
primary
base station
connector device
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Application number
PCT/EP2015/055902
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English (en)
Inventor
Adrien GODARD
Franck Rey-Bethbeder
Original Assignee
Total Sa
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic connector device that can operate in an aquatic or underwater environment and is intended to allow the transmission of energy from a base station to an electrical equipment, particularly an electric vehicle, in an aquatic or marine environment.
  • the object of the present invention is to provide a submarine magnetic connector device, particularly for charging subsea electric vehicles, from a base station - energy source.
  • a submarine magnetic connector device particularly for charging subsea electric vehicles, from a base station - energy source.
  • One of the problems to be solved lies in the difficulty encountered, with the known systems, in correctly positioning the underwater vehicle vis-à-vis the base station connector.
  • contactless connector devices are described in the state of the art.
  • the document FR 2962251 A1 describes an example of a contactless connector capable of enabling the transmission of energy from a source to a load.
  • the document US 5907231 Bl proposes a magnetic connector device for charging an electric vehicle.
  • document US 2002/0083880 A1 relates to a ROV-type underwater vehicle, for Remotely Operated Vehicle, loguided, and whose power supply is embarked on a surface vessel. There is no question, in this disclosure, of a capacity for the underwater vehicle to connect directly to a station to recharge batteries on board.
  • the vehicle described in US 2002/0083880 A1 is indeed galvanized and electrically connected to a control station; he is not electrically autonomous.
  • the known devices of magnetic connectors for the transmission of electrical energy generally have the defect of requiring the presence of electronic components, which is particularly restrictive in aquatic or marine environment, since it is well known that the electronic components are very sensitive and fragile in this type of environment. The use of such electronic components is therefore likely to generate low robustness and reliability of the connector device considered.
  • the present invention provides a magnetic connector configured to facilitate the connection and transmission of energy between a base station and an electric vehicle, including submarine.
  • the present invention proposes a magnetic connector device, capable of operating in an aquatic or underwater environment, for transferring energy from a base station to an electrical equipment, said base station comprising a magnetic circuit electrically energizable primary cell, and said electrical equipment having a secondary magnetic circuit, said magnetic connector device comprising said primary and secondary magnetic circuits, as well as a contact surface connected to the primary magnetic circuit and a contact surface connected to the circuit secondary magnetic field, said contact surfaces being bare and being configured to facilitate the connection and transmission of energy between the contact surfaces by one or more of the number of contact surfaces, the ratio of the areas of contact; contact surfaces and the shape of the contact surfaces, the said magnetic connector ositive being configured such that, the primary magnetic circuit being electrically powered and the electrical equipment being at a suitable distance from the base station, a magnetic attraction force is exerted between the respective contact surfaces primary and secondary magnetic circuits to bring said contact surfaces of the primary and secondary magnetic circuits into parallel contact so as to allow the transfer of electrical energy from the base station to the electrical equipment.
  • the invention includes one or more of the following features:
  • the magnetic connector device may comprise a plurality of contact surfaces connected to the primary magnetic circuit and / or a plurality of contact surfaces connected to the secondary magnetic circuit.
  • the magnetic connector according to the invention may comprise a cathodic protection device in the form of a sacrificial anode consisting of a metal chosen to be more reducing than the primary or secondary magnetic circuit, respectively, and connected to the primary or secondary magnetic circuit respectively. .
  • the magnetic connector according to the invention may comprise a cathodic protection device in the form of a current draw device suitable for imposing on the primary or secondary magnetic circuit a lower potential than the medium, said primary or secondary magnetic circuit being furthermore distinctly connected to a submerged reference anode.
  • the magnetic connector according to the invention may comprise a Grander coil device configured to minimize the vibrations of the primary and secondary magnetic circuits.
  • the primary and secondary magnetic circuits may include air gaps consisting of soft iron lamellae isolated from each other. It may also be noted that such lamellae may also be made of any other material or alloy that is a good conductor of magnetic flux, such as FeSi or FeCo in particular.
  • the base station can advantageously transmit, via said submarine magnetic connector, both energy and data, at distinct frequencies.
  • the area of the contact surface connected to the primary magnetic circuit is advantageously greater than the area of the contact surface connected to the secondary magnetic circuit, in particular a ratio 2, or a ratio 3.
  • the contact surface connected to the primary magnetic circuit and the contact surface connected to the secondary magnetic circuit are formed in complementary form.
  • At least one of the contact surfaces of the primary and secondary magnetic circuits comprises a relief
  • the primary magnetic circuit is electrically powered in three-phase, possibly continuously in time.
  • the present invention further relates to:
  • an electric vehicle comprising a secondary magnetic circuit capable of cooperating with a primary magnetic circuit of a base station, said primary magnetic circuit being electrically powered, to form a magnetic connector device, allowing the transfer of energy from the base station the electric vehicle;
  • a base station comprising an electrically powered primary circuit capable of cooperating with a secondary magnetic circuit of an electric vehicle to form a connector device for transferring energy from the base station to the electric vehicle; and a method of transferring power from a base station to an underwater electric vehicle, said base station having a primary magnetic circuit, and said underwater electric vehicle having a secondary magnetic circuit, comprising:
  • the power supply of the primary magnetic circuit of the base station, the proximity between the underwater electric vehicle and the base station and the power supply of the primary magnetic circuit being configured so that it exerts a force magnetic attraction between said base station and said underwater electric vehicle;
  • FIG. 1 a diagram of the magnetic connector device according to the invention
  • Figure 2 a schematic representation of a system comprising an underwater electric vehicle and a base station, equipped with the magnetic connector device according to the invention
  • FIG. 3 is a diagram of a magnetic field formed by the closure of the magnetic connector device according to the invention.
  • FIGS. 4 to 6 a variant diagram of the magnetic connector device comprising contact surfaces comprising a relief
  • FIG. 7 a diagram of another variant of the magnetic connector device comprising three pairs of contact surfaces.
  • FIG. 1 represents a diagram of an example of a magnetic connector according to the invention, comprising a first magnetic circuit part C1 - or primary magnetic circuit - and a second magnetic circuit part C2 - or secondary magnetic circuit -, the first part magnetic circuit Cl being part of a base station connected to an external power supply SRC for example being able to be on a boat or a platform, and the second part of the magnetic circuit C2 being an integral part of an electric vehicle, such as an underwater autonomous electric vehicle.
  • an object of the present invention is to provide an underwater magnetic connector for the transfer of energy between a base station, in particular underwater, and electrical equipment, for example an electric vehicle, particularly underwater. marine and autonomous, such as an AUV, for Autonomous Underwater Vehicle according to the acronym dedicated.
  • One of the main constraints to overcome in this context lies in the problem of the relative positioning of the underwater electric vehicle with respect to the base station, so as to close the magnetic connector and thus make it possible to recharge the REC batteries of the electric vehicle under -marine.
  • the embodiments described are more particularly focused on an embodiment in which the electrical equipment able to connect to the base station S is an AUV submarine autonomous vehicle, but it is clear that the The present invention can also be used for connecting any electrical equipment to a base station S via the magnetic connector described hereinafter.
  • the principle pursued in the context of the present invention consists in producing two parts C1, C2 of a global magnetic circuit, the primary part C1, which is an integral part of the base station, is permanently powered via its primary winding B1, without any power being able to be delivered to the REC batteries of the underwater electric vehicle as long as the overall magnetic circuit C1-C2, formed of the first and second magnetic circuit parts C1, C2, and thus the magnetic connector according to the invention is not closed.
  • the size of the primary magnetic circuit C1, and in particular the contact surfaces PI, P2 is configured to allow great flexibility in the positioning of the autonomous underwater electric vehicle.
  • the contact surfaces PI, P2 of the base station S have an area substantially greater than that of the contact surfaces SI, S2 of the autonomous electric vehicle AUV.
  • the AUV underwater electric vehicle is able to manage its coarse guidance, for example using an onboard mechanical arm, to near the base station S.
  • the vehicle underwater AUV approaches the base station, and more precisely when the secondary magnetic circuit C2, on board the vehicle AUV, becomes sufficiently close to the primary magnetic circuit C1, depending on the the physical characteristics of the first and second magnetic circuit portions C1, C2, an electromagnetic force attraction of the two magnetic circuit parts is implemented, until the second magnetic circuit portion C2 comes into contact with the first part of the magnetic circuit.
  • magnetic circuit Cl and thus close the overall magnetic circuit C1-C2.
  • the magnetic connector device makes it possible to form a global magnetic circuit through the primary magnetic circuit C1 and secondary circuit C2, as shown in FIG.
  • the magnetic flux B can pass from the primary magnetic circuit C1 to the secondary magnetic circuit C2.
  • the coupling formed by the contacting of the two magnetic circuit parts C1, C2 allows the transfer of energy from the base station S to the submarine electric vehicle AUV, said energy transfer being established as long as the corresponding surfaces , PI, P2, respectively SI, S2, of the magnetic connector, are in contact.
  • the direction in which the surfaces are in contact is of little importance: the surfaces P1, P2 may also be in contact with one or the other of the surfaces S1, S2, resulting in great freedom of positioning .
  • the contact surfaces PI, P2, SI and S2 are configured to be able to operate in the aquatic environment, and in particular in contact with the sea.
  • the magnetic connector device according to the invention can be configured to allow data exchanges between the base station S and the autonomous electric vehicle AUV. Energy transfer and data exchange can for example be carried out at different frequencies.
  • the magnetic connector device according to the invention being intended to operate in an aquatic environment, the magnetic circuit C1-C2 must be protected against corrosion. Two embodiments relating to protection against corrosion, corresponding respectively to active protection and passive protection against corrosion, are described below; these two embodiments can be implemented alone or simultaneously and in a complementary manner. They can be installed both on the base station S and on the autonomous electric vehicle AUV.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an example of a magnetic connector device according to the invention, implemented by an autonomous electric vehicle AUV and a base station S, in an aquatic environment.
  • the magnetic connector device comprises an anti-corrosion protection of the magnetic circuit.
  • the primary magnetic circuit C1 comprises active and passive anti-corrosion protection
  • the primary and secondary magnetic circuits C1, C2 comprise an anticorrosion protection, which can be active and / or passive.
  • Active corrosion protection is also called cathodic protection by under-current draw.
  • the magnetic circuit C1-C2 is set at a negative voltage relative to the medium - for example the sea -, that is to say at a potential lower than that of the medium, via the under-draw current station 1, its positive pole being connected to a submerged reference anode.
  • the magnetic connector device comprises means for creating a galvanic couple whose magnetic circuit C1-C2 is the cathode, the sacrificial anode 2 consisting of a reducing metal , electrons being then torn from the anode 2 by the magnetic circuit C1-C2. In this way, a cell is formed whose sea is the electrolyte.
  • Corrosion, oxy-do-reduction phenomenon then does not take place on the structure of the station, and it is instead the sacrificial anode 2 which undergoes the phenomenon of oxidation.
  • the anode 2 must therefore consist of a more reducing material than the structure of the base station to be protected.
  • PI, P2 of different dimensions is close to 100% because there is conservation of the magnetic flux, the losses being related only to the magnetic material. Indeed, the magnetic flux B circulates well in the two magnetic circuits Cl, C2, and there is no loss in the surrounding water.
  • the electrical network in which the magnetic connector device integrates can operate in single phase as multiphase, typically three-phase.
  • the primary magnetic circuit may, in particular, be supplied with electric current, continuously in time, at a frequency of 16 Hz.
  • the contact surfaces of the two magnetic circuit parts are bare, and are not provided with mechanical protection. This absence of mechanical protection, that is to say the nudity of the contact surfaces, makes it possible to eliminate the air gap present between the primary magnetic circuits C1 and secondary C2. The absence of gap avoids losses so that the magnetic flux passes entirely from one part of the connector to the other.
  • the nudity of the contact surfaces makes it possible to overcome any heating in the gap so that the efficiency of the transmission can be reduced. energy is optimized.
  • the nudity of the contact surfaces makes it possible to use in a simplified manner a 50 Hz three-phase network, equivalent to a standard industrial network, instead of a high frequency network so that the magnetic connector device is simplified and therefore less expensive to implement.
  • a magnetic connector device whose contact surfaces are bare has a ratio between the cost of installation and the cost of operation which is better than that of a magnetic connector device in which an air gap is present.
  • the use of a three-phase 50Hz network makes it possible to transmit a maximum transit power much greater than the maximum transit power that a magnetic connector device using a high frequency network can transmit.
  • the transmission of energy in the form of a magnetic flux instead of an electrical power transmission, makes it possible to guarantee the absence of electric discharges on the contact surfaces so that the magnetic connector device is usable. in an explosive atmosphere zone (called ATEX zone).
  • ATEX zone an explosive atmosphere zone
  • the absence of electrical discharges at the contact surfaces can be guaranteed while allowing the transfer of high electrical power, for example of the order of a few tens of kilowatts.
  • the present magnetic connector device is particularly suitable for use on drilling rigs or hydrocarbon production platforms.
  • the protection against corrosion is obtained by cathodic protection, in the form of a sacrificial anode or by imposed current.
  • a Trainr type coil device to avoid vibrations when the magnetic circuit C1-C2 is closed.
  • a device of the Servicer coil type would preferably be integrated with the base station S.
  • the Jardinr coil embraces a part of the main flux created by the magnetic circuit C1-C2, the secondary flux being consequently out of phase by compared to the main flow.
  • the magnetic flux B resulting from no longer passing through 0, the vibrations of the magnetic circuit are greatly reduced.
  • a conventional control system should preferably be provided to allow the takeoff of the AUV autonomous electric vehicle of the base station S, to fight against the electromagnetic attraction force after recharging the REC battery.
  • the base station-side contact surfaces PI, P2 have an increased surface, much greater than that of the contact surfaces on the autonomous electric vehicle side SI, S2.
  • This embodiment in which the area of the contact surfaces of the base station PI, P2 is greater than the area of the contact surfaces of the autonomous electric vehicle SI, S2, corresponding to the diagrammatic representations of FIGS. 1 and 2, is also preferred since it has the advantage of facilitating the deck of the underwater electric vehicle AUV and to limit the weight of the connector carried by the underwater electric vehicle AUV.
  • the area of the contact surfaces of the base station PI; P2 is substantially equal to two, three or ten times the area of the contact surfaces of the autonomous electric vehicle SI, S2.
  • the contact surfaces SI, S2 of the autonomous electric vehicle AUV have a surface greater than that of the contact surfaces PI, P2 of the base station S.
  • This embodiment also has the advantage of facilitating the connection, that is to say the deck of the autonomous electric vehicle AUV, and the transmission of energy between the contact surfaces.
  • the contact surfaces SI, S2; PI, P2 may be configured to facilitate connection and transmission of energy between the contact surfaces by one or more of the number of contact surfaces and the shape of the contact surfaces.
  • the contact surfaces belonging to the same magnetic circuit may not be parallel and not be included in the same plane.
  • the contact surfaces PI and P2 of the base station S can be inclined and not parallel to each other, the contact surfaces SI and S2 of the autonomous electric vehicle being inclined in complementary manner to allow a parallel contact of each of the pairs of contact surfaces PI, SI and P2, S2.
  • the contact surfaces may be curved, for example convex or concave, while being in complementary form between the contact surfaces of the same pair of contact surfaces PI, SI and P2, S2. For example, if the contact surface PI of the base station S is convexly formed, the contact surface SI of the autonomous electric vehicle AUV is concave.
  • the contact surfaces may incorporate reliefs.
  • the term "relief” means any protrusion or hollow extending at least in a transverse direction of the contact surface.
  • the reliefs make it possible to form a mechanical stop for the connector so as to facilitate the positioning of the connector in the final phase of connection, that is to say when the contact surfaces are engaged with one another but not yet in final position of energy transmission.
  • the reliefs also make it possible to immobilize the autonomous electric vehicle AUV to ensure a better connection of the two primary and secondary circuits, and thus to maximize the efficiency of energy transmission, even in case of strong current or mechanical shock with the autonomous electric vehicle AUV or station.
  • the contact surfaces PI, SI; P2, S2 may incorporate a stop 10 to ensure better maintenance of the connection between the autonomous electric vehicle AUV and the base station S during the contacting.
  • the contact surfaces can be formed in complementary form by pair of contact surfaces PI, SI and P2, S2 so that each pair of contact surfaces PI, SI and P2, S2 can nest in one another.
  • the reliefs may take the form of a V, recessed on one of the contact surfaces of FIG. a pair of contact surfaces PI, SI or P2, S2 and projecting on the other contact surface of the same pair so that the recessed V and the V projecting are adapted to cooperate together.
  • the V-shaped relief may be formed on the contact surface so as to extend along a line traversing all or part of the contact surface, to form a bead or groove, or punctually for to form a relief of revolution - that is to say in the form of a cone or a complementary hollow form.
  • the reliefs may take the form of a curved shape. Similar to the V-shaped reliefs, the curved shape is hollowed out on one of the contact surfaces a pair of contact surfaces PI, SI or P2, S2 and projecting on the other contact surface of the same pair so that the hollow curve shape and the protruding curve shape are adapted to cooperate together.
  • the curved relief may be formed on the contact surface so as to extend along a line traversing all or part of the contact surface to form a bead. or a groove, or punctually to form a relief of revolution - that is to say in the form of a dome or a complementary hollow form.
  • the curved shape can be defined by different variables such as the radius R of the curved shape, the center x of the circle from which the curved shape is defined, a first gap c defining the distance between the center x and a portion plane of the contact surface PI, a second gap c 'defining the distance between the center x and an edge of the contact surface PI, the width A of the contact surface PI and the lateral distances a and b separating the curved shape edges of the PI contact surface.
  • the value of the radius R can be between 0 and A / 2
  • the value of the first difference c can be between 0 and R
  • the value of the second difference c ' can be between 0 and A / 2
  • the values lateral distances a and b may be between 0 and A / 2.
  • this line when the protruding or recessed shapes extend along a line traversing all or part of the contact surface, this line may be rectilinear or comprise curvatures. . In addition, this line may extend in any major direction of extension as long as this extension direction is included in the plane defined by the contact surface on which the relief is formed.
  • the relief When the protruding or recessed shapes extend punctually to form a relief of revolution, the relief may be disposed at any point on the contact surface.
  • the reliefs presented above may also be provided truncated to form, for example, a truncated dome or a truncated cone.
  • bevels or rounded connections may be provided at the edges forming the reliefs.
  • the reliefs can also be flattened.
  • the hollow or concave shapes are arranged or formed on the autonomous electric vehicle AUV rather than on the base station S to avoid deposits of sand or other material in these hollow or concave shapes with respect to a solution in which they would be provided on the base station S.
  • All the forms or arrangements of contact surfaces described above can be combined on the same contact surface to further facilitate the connection and transmission of energy between the contact surfaces.
  • the transmission of energy between the primary magnetic circuits C 1 and secondary C 2 can be carried out by means of three pairs of contact surfaces S 1, S 2; PI, P2; S3, P3 so as to allow three-phase power transmission. All of the forms or arrangements of contact surfaces described above are also adaptable to this variant of a magnetic connector device where three-phase power is transmitted.
  • a standard sealing device is arranged around the magnetic circuit outside the contact surfaces PI, P2; SI, S2.
  • this sealing device can complete clean sealing devices, respectively, to the autonomous electric vehicle AUV or to the base station S.
  • the magnetic connector device according to the invention is perfectly suited to the transfer of energy to an underwater autonomous electric vehicle, but can also be implemented for any object requiring a transfer of energy without electrical contact.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de connecteur magnétique sous-marin pour transférer de l'énergie d'une station de base (S) à un équipement électrique (AUV), ladite station de base (S) comportant un circuit magnétique primaire apte à être alimenté électriquement, et l'équipement électrique (AUV) comportant un circuit magnétique secondaire, ledit dispositif de connecteur magnétique comprenant lesdits circuits magnétiques primaire et secondaire, ainsi qu'une surface de contact reliée au circuit magnétique primaire et une surface de contact reliée au circuit magnétique secondaire, lesdites surfaces de contact étant nues. Selon l'invention, ledit dispositif de connecteur magnétique est configuré de telle manière que, le circuit magnétique primaire étant alimenté électriquement et l'équipement électrique (AUV) se situant à une distance adaptée de la station de base (S), une force magnétique d'attraction s'exerce entre les surfaces de contact respectives des circuits magnétiques primaire et secondaire jusqu'à entraîner la mise en contact parallèle desdites surface de contact des circuits magnétiques primaire et secondaire.

Description

DISPOSITIF DE CONNECTEUR MAGNETIQUE SOUS-MARIN
La présente invention concerne un dispositif de connecteur magnétique pouvant fonctionner en milieu aquatique ou sous-marin et destiné à permettre la transmission d'énergie d'une station de base à un équipement électrique, notamment un véhicule électrique, en milieu aquatique ou marin.
Plus particulièrement, le but de la présente invention est de fournir un dispositif de connecteur magnétique sous-marin, notamment pour la recharge de véhicules électriques sous-marins, à partir d'une station de base - source d'énergie. L'une des problématiques à résoudre réside dans la difficulté rencontrée, avec les systèmes connus, pour positionner correctement le véhicule sous-marin vis-à-vis du connecteur de la station de base.
S 'agissant de traiter la problématique générale de recharge d'un véhicule en milieu aquatique ou marin, des dispositifs de connecteurs sans contact sont décrits dans l'état de la technique. Le document FR 2962251 Al décrit un exemple de connecteur sans contact apte à permettre la transmission d'énergie d'une source à une charge. De même, le document US 5907231 Bl propose un dispositif de connecteur magnétique permettant la recharge d'un véhicule électrique.
D'autre part, le document US 2002/0083880 Al concerne un véhicule sous- marin de type ROV, pour Remotely Operated Vehicle, fïloguidé, et dont l'alimentation électrique est embarquée sur un bâtiment de surface. Il n'est donc pas question, dans cette divulgation, d'une capacité pour le véhicule sous-marin à se connecter directement à une station pour recharger des batteries embarquées. Le véhicule décrit dans US 2002/0083880 Al est en effet fïloguidé et relié électriquement à une station de contrôle ; il n'est pas électriquement autonome.
A travers tous les dispositifs décrits, l'état de la technique est cependant muet sur la question du positionnement d'un véhicule électrique autonome, à recharger en milieu aquatique ou marin, vis-à-vis d'une station de base, source d'énergie, dotée d'au moins une partie de connecteur apte à transmettre de l'énergie audit véhicule électrique.
En outre, les dispositifs connus de connecteurs magnétiques destinés à la transmission d'énergie électrique présentent généralement le défaut de nécessiter la présence de composants électroniques, ce qui est particulièrement contraignant en milieu aquatique ou marin, puisqu'il est bien connu que les composants électroniques sont très sensibles et fragiles dans ce type d'environnement. L'utilisation de tels composants électroniques est par conséquent susceptible d'engendrer une robustesse et une fiabilité faibles du dispositif de connecteur considéré. Pour pallier les inconvénients précités, la présente invention propose un connecteur magnétique configuré pour faciliter la connexion et la transmission d'énergie entre une station de base et un véhicule électrique, notamment sous-marin.
A cette fin, la présente invention propose un dispositif de connecteur magnétique, apte à fonctionner en milieu aquatique ou sous-marin, pour transférer de l'énergie d'une station de base à un équipement électrique, ladite station de base comportant un circuit magnétique primaire apte à être alimenté électriquement, et ledit équipement électrique comportant un circuit magnétique secondaire, ledit dispositif de connecteur magnétique comprenant lesdits circuits magnétiques primaire et secondaire, ainsi qu'une surface de contact reliée au circuit magnétique primaire et une surface de contact reliée au circuit magnétique secondaire, lesdites surfaces de contact étant nues et étant configurées pour faciliter la connexion et la transmission d'énergie entre les surfaces de contact grâce à l'une ou plusieurs des caractéristiques parmi le nombre de surfaces de contact, le rapport entre les aires des surfaces de contact et la forme des surfaces de contact, ledit dispositif de connecteur magnétique étant configuré de telle manière que, le circuit magnétique primaire étant alimenté électriquement et l'équipement électrique se situant à une distance adaptée de la station de base, une force magnétique d'attraction s'exerce entre les surfaces de contact respectives des circuits magnétiques primaire et secondaire jusqu'à entraîner la mise en contact parallèle desdites surface de contact des circuits magnétiques primaire et secondaire, de façon à permettre le transfert d'énergie électrique de la station de base à l'équipement électrique.
Suivant des modes de réalisation préférés, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
Le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention peut comprendre une pluralité de surfaces de contact reliées au circuit magnétique primaire et / ou une pluralité de surfaces de contact reliées au circuit magnétique secondaire.
Le connecteur magnétique selon l'invention peut comprendre un dispositif de protection cathodique sous la forme d'une anode sacrificielle constituée d'un métal choisi comme étant plus réducteur que le circuit magnétique primaire, respectivement secondaire, et reliée au circuit magnétique primaire, respectivement secondaire.
Le connecteur magnétique selon l'invention peut comprendre un dispositif de protection cathodique sous la forme d'un dispositif de sous-tirage de courant apte à imposer au circuit magnétique primaire, respectivement secondaire, un potentiel inférieur à celui du milieu, ledit circuit magnétique primaire, respectivement secondaire, étant en outre distinctement relié à une anode de référence immergée.
Le connecteur magnétique selon l'invention peut comprendre un dispositif de spire de Frager configurée pour minimiser les vibrations des circuits magnétiques primaire et secondaire.
Les circuits magnétiques primaire et secondaire peuvent comprendre des entrefers consistant en des lamelles de fer doux isolées les unes des autres. Il peut être noté par ailleurs que de telles lamelles peuvent être également constituées de tout autre matériau ou alliage bon conducteur de flux magnétique, tel que le FeSi ou le FeCo notamment.
La station de base peut avantageusement transmettre, via ledit connecteur magnétique sous-marin, à la fois de l'énergie et des données, à des fréquences distinctes.
L'aire de la surface de contact reliée au circuit magnétique primaire est avantageusement supérieure à l'aire de la surface de contact reliée au circuit magnétique secondaire, en particulier d'un rapport 2, ou encore d'un rapport 3.
La surface de contact reliée au circuit magnétique primaire et la surface de contact reliée au circuit magnétique secondaire sont réalisées en complémentarité de forme.
Optionnellement, au moins l'une des surfaces de contact des circuits magnétiques primaire et secondaire comporte un relief
Le circuit magnétique primaire est alimenté électriquement en triphasé, éventuellement de façon continue dans le temps.
La présente invention concerne en outre :
un véhicule électrique comprenant un circuit magnétique secondaire susceptible de coopérer avec un circuit magnétique primaire d'une station de base, ledit circuit magnétique primaire étant alimenté électriquement, pour former un dispositif de connecteur magnétique, permettant le transfert d'énergie de la station de base au véhicule électrique ; une station de base comprenant un circuit primaire alimenté électriquement et susceptible de coopérer avec un circuit magnétique secondaire d'un véhicule électrique, pour former un dispositif de connecteur, permettant le transfert d'énergie de la station de base au véhicule électrique ; et un procédé de transfert d'énergie d'une station de base à un véhicule électrique sous-marin, ladite station de base comportant un circuit magnétique primaire, et ledit véhicule électrique sous-marin comportant un circuit magnétique secondaire, comprenant :
* le guidage du véhicule électrique sous-marin jusqu'à proximité de la station de base ;
• l'alimentation électrique du circuit magnétique primaire de la station de base, la proximité entre véhicule électrique sous-marin et station de base et l'alimentation électrique du circuit magnétique primaire étant configurées de façon à ce qu'il s'exerce une force magnétique d'attraction entre ladite station de base et ledit véhicule électrique sous-marin ;
• la mise en contact, par l'intermédiaire de surfaces de contact adaptées, du circuit magnétique primaire et du circuit magnétique secondaire, de façon à permettre le transfert d'énergie de la station de base au véhicule électrique sous-marin,
• la coupure de l'alimentation électrique du circuit magnétique primaire pour permettre le décrochage du véhicule électrique sous-marin vis-à-vis de la station de base. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent :
- la figure 1 : un schéma du dispositif de connecteur magnétique selon l'invention ;
la figure 2 : une représentation schématique d'un système comprenant un véhicule électrique sous-marin et une station de base, équipés du dispositif de connecteur magnétique selon l'invention ;
la figure 3 : le schéma d'un champ magnétique formé par la fermeture du dispositif de connecteur magnétique selon l'invention.
- les figures 4 à 6 : un schéma de variantes du dispositif de connecteur magnétique comprenant des surfaces de contact comportant un relief ;
- la figure 7 : un schéma d'une autre variante du dispositif de connecteur magnétique comprenant trois paires de surfaces de contact.
La figure 1 représente un schéma d'un exemple de connecteur magnétique selon l'invention, comprenant une première partie de circuit magnétique Cl - ou circuit magnétique primaire - et une deuxième partie de circuit magnétique C2 - ou circuit magnétique secondaire -, la première partie de circuit magnétique Cl étant partie intégrante d'une station de base reliée à une source d'alimentation extérieure SRC pouvant par exemple se situer sur un bateau ou une plate-forme, et la deuxième partie de circuit magnétique C2 étant partie intégrante d'un véhicule électrique, tel qu'un véhicule électrique autonome sous-marin.
Comme évoqué précédemment, un objectif de la présente invention consiste à réaliser un connecteur magnétique sous-marin pour le transfert d'énergie entre une station de base, notamment sous-marine, et un équipement électrique, par exemple un véhicule électrique, notamment sous-marin et autonome, tel qu'un AUV, pour Autonomous Underwater Vehicle selon l'acronyme consacré. Une des principales contraintes à surmonter dans ce contexte réside dans la problématique du positionnement relatif du véhicule électrique sous-marin par rapport à la station de base, de manière à fermer le connecteur magnétique et ainsi rendre possible la recharge des batteries REC du véhicule électrique sous-marin.
En regard des figures, les modes de réalisations décrits sont plus particulièrement focalisés sur un mode de réalisation dans lequel l'équipement électrique apte à se connecter à la station de base S est un véhicule autonome sous- marin AUV, mais il est clair que la présente invention est également utilisable pour la connexion de tout équipement électrique à une station de base S par l'intermédiaire du connecteur magnétique décrit ci-après.
Comme le montre la figure 1 , le principe poursuivi dans le cadre de la présente invention consiste à réaliser deux parties Cl, C2 d'un circuit magnétique globale, la partie primaire Cl, partie intégrante de la station de base étant alimentée en permanence via son bobinage primaire Bl, sans qu'aucune puissance ne puisse être délivrée aux batteries REC du véhicule électrique sous-marin tant que le circuit magnétique global C1-C2, formé des première et deuxième parties de circuit magnétique Cl, C2, et donc le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention, n'est pas fermé. La taille du circuit magnétique primaire Cl, et en particulier les surfaces de contact PI, P2, est configurée de manière à permettre une grande souplesse quant au positionnement du véhicule électrique sous-marin autonome. En particulier, les surfaces de contact PI, P2 de la station de base S présentent une aire substantiellement supérieure à celle des surfaces de contact SI, S2 du véhicule électrique autonome AUV.
Ainsi, de préférence de façon autonome, le véhicule électrique sous-marin AUV est apte à gérer son guidage grossier, par exemple à l'aide d'un bras mécanique embarqué, jusqu'à proximité de la station de base S. Lorsque le véhicule électrique sous-marin AUV s'approche de la station de base, et plus précisément lorsque le circuit magnétique secondaire C2, embarqué par le véhicule AUV, devient suffisamment proche du circuit magnétique primaire Cl, en fonction des caractéristique physiques des première et deuxième parties de circuit magnétique Cl, C2, une attraction par force électromagnétique des deux parties de circuit magnétique est mise en œuvre, jusqu'à ce que la deuxième partie de circuit magnétique C2 vienne au contact de la première partie de circuit magnétique Cl et ainsi fermer le circuit magnétique global C1-C2. Une fois fermé, le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention permet en effet la formation d'un circuit magnétique globale à travers les circuits magnétiques primaire Cl et secondaire C2, comme représenté à la figure 3.
Alors, le flux magnétique B peut passer du circuit magnétique primaire Cl au circuit magnétique secondaire C2. Le couplage réalisé par la mise en contact des deux parties de circuit magnétique Cl, C2 permet le transfert d'énergie de la station de base S au véhicule électrique sous-marin AUV, ledit transfert d'énergie s'établissant tant que les surfaces correspondantes, PI, P2, respectivement SI, S2, du connecteur magnétique, sont en contact. Il est à noter que le sens dans lequel les surfaces sont en contact importe peu : les surfaces PI, P2 peuvent aussi bien être en contact avec l'une ou l'autre des surfaces SI, S2, d'où une grande liberté de positionnement. Par ailleurs, les surfaces de contact PI, P2, SI et S2 sont configurées pour être aptes à opérer en milieu aquatique, et en particulier au contact de la mer.
Par ailleurs, il est important de noter qu'en parallèle du transfert d'énergie, le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention peut être configuré pour permettre des échanges de données entre la station de base S et le véhicule électrique autonome AUV. Transfert d'énergie et échange de données peuvent par exemple s'effectuer à des fréquences distinctes. En outre, le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention étant destiné à fonctionner en milieu aquatique, le circuit magnétique C1-C2 doit être protégé contre la corrosion. Deux modes de réalisation relatifs à la protection contre la corrosion, et correspondant respectivement à une protection active et à une protection passive contre la corrosion, sont décrits ci-après ; ces deux modes de réalisations peuvent être mises en œuvre seuls ou simultanément et de façon complémentaire. Ils peuvent être installés tant sur la station de base S que sur le véhicule électrique autonome AUV.
La figure 2 montre une représentation schématique d'un exemple de dispositif de connecteur magnétique selon l'invention, mis en œuvre par un véhicule électrique autonome AUV et une station de base S, en milieu aquatique.
Sur la figure 2, comme sur la figure 1, le dispositif de connecteur magnétique comporte une protection anticorrosion du circuit magnétique. Sur la figure 1, le circuit magnétique primaire Cl comprend une protection anticorrosion active et passive, tandis que sur la figure 2, les circuits magnétiques primaire et secondaire Cl, C2 comprennent une protection anticorrosion, pouvant être active et/ou passive.
La protection anticorrosion active est également appelée protection cathodique par sous-tirage de courant. Dans le contexte d'une telle protection anticorrosion active, le circuit magnétique C1-C2 est mis à une tension négative par rapport au milieu - par exemple la mer -, c'est-à-dire à un potentiel inférieur à celui du milieu, via le poste de sous-tirage de courant 1, son pôle positif étant quant à lui relié à une anode de référence immergée.
Dans le contexte d'une protection anticorrosion passive, le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention comprend des moyens pour créer un couple galvanique dont le circuit magnétique C1-C2 est la cathode, l'anode sacrificielle 2 étant constituée d'un métal réducteur, des électrons étant alors arrachés de l'anode 2 par le circuit magnétique C1-C2. Il se forme de cette façon une pile dont la mer est l'électrolyte.
La corrosion, phénomène d'oxy do -réduction, n'a alors pas lieu sur la structure de la station, et c'est au contraire l'anode sacrificielle 2 qui subit le phénomène d'oxydation. L'anode 2 doit par conséquent être constituée d'un matériau plus réducteur que celui de la structure de la station de base à protéger.
Ces moyens, actif ou passif, pris séparément ou en combinaison, permettent de protéger contre la corrosion le circuit magnétique C1-C2 du dispositif de connexion magnétique selon l'invention.
Par ailleurs, il peut être constaté et démontré mathématiquement par des calculs par éléments finis à la portée de l'homme du métier que la présence de l'eau ne perturbe pas le transfert d'énergie de la station de base S au véhicule électrique autonome AUV, l'eau étant un matériau diamagnétique. En effet, le flux magnétique est concentré dans le circuit magnétique C1-C2.
De même, le transfert de puissance au travers des surfaces de contact SI, S2 ;
PI, P2 de différentes dimensions est proche de 100%, car il y a conservation du flux magnétique, les pertes n'étant liées qu'au matériau magnétique. En effet, le flux magnétique B circule bien dans les deux circuits magnétiques Cl, C2, et il n'y pas de perte dans l'eau environnante.
Il est à noter que le réseau électrique dans lequel s'intègre le dispositif de connecteur magnétique peut fonctionner en monophasé comme en multiphasé, typiquement en triphasé. En outre, le circuit magnétique primaire peut, en particulier, être alimenté en courant électrique, de façon continue dans le temps, à une fréquence de 16 Hz. Selon l'invention, par ailleurs, les surfaces de contact des deux parties de circuit magnétique sont nues, et ne sont pas pourvues de protection mécanique. Cette absence de protection mécanique, c'est-à-dire la nudité des surfaces de contact, permet de faire disparaître l'entrefer présent entre les circuits magnétiques primaire Cl et secondaire C2. L'absence d'entrefer permet d'éviter les pertes de sorte que le flux magnétique passe intégralement d'une partie du connecteur à l'autre. Ainsi, contrairement à un connecteur dans lequel un entrefer est présent et où des échauffements se produisent dans l'entrefer, la nudité des surfaces de contact permet de s'affranchir de tout échauffement dans l'entrefer de sorte que le rendement de la transmission d'énergie est optimisé. De plus, la nudité des surfaces de contact permet d'utiliser de manière simplifiée un réseau triphasé 50Hz, équivalent à un réseau industriel standard, au lieu d'un réseau à haute fréquence de sorte que le dispositif de connecteur magnétique est simplifié et donc moins coûteux à mettre œuvre. En d'autres termes, un dispositif de connecteur magnétique dont les surfaces de contact sont nues a un rapport entre le coût d'installation et le coût d'opération qui est meilleur que celui d'un dispositif de connecteur magnétique dans lequel un entrefer est présent. De plus, l'utilisation d'un réseau triphasé 50Hz permet de transmettre une puissance maximale de transit bien supérieure à la puissance maximale de transit qu'un dispositif de connecteur magnétique utilisant un réseau à haute fréquence peut transmettre.
De plus la transmission d'énergie sous la forme d'un flux magnétique, au lieu d'une transmission de courant électrique, permet de garantir l'absence de décharges électriques sur les surfaces de contact de sorte que le dispositif de connecteur magnétique est utilisable en zone à atmosphère explosive (appelée zone ATEX). De plus, l'absence de décharges électriques au niveau des surfaces de contact peut être garantie tout en permettant le transfert de fortes puissances électriques, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de kilowatts. Ainsi, le présent dispositif de connecteur magnétique est particulièrement adapté à une utilisation sur les plateformes de forage ou de production d'hydrocarbures.
Comme décrit précédemment, la protection contre la corrosion est quant à elle obtenue par protection cathodique, sous la forme d'une anode sacrificielle ou par courant imposé.
De façon optionnelle, il peut être prévu un dispositif de type spire de Frager pour éviter les vibrations lorsque le circuit magnétique C1-C2 est fermé. Un tel dispositif de type spire de Frager serait préférentiellement intégré à la station de base S. En fonctionnement, la spire de Frager embrasse une partie du flux principal créé par le circuit magnétique C1-C2, le flux secondaire étant par conséquent déphasé par rapport au flux principal. Le flux magnétique B résultant ne passant plus par 0, les vibrations du circuit magnétique sont fortement réduites.
En outre, un système classique de commande doit de préférence être prévu pour permettre le décollage du véhicule électrique autonome AUV de la station de base S, afin de lutter contre la force d'attraction électromagnétique, après la recharge de la batterie REC.
Il est bien entendu possible, comme déjà évoqué, de prévoir que les surfaces de contact côté station de base PI, P2 présentent une surface augmentée, bien supérieure à celles des surfaces de contact côté véhicule électrique autonome SI, S2. Ce mode de réalisation, dans lequel l'aire des surfaces de contact de la station de base PI, P2 est supérieure à l'aire des surfaces de contact du véhicule électrique autonome SI, S2, correspondant aux représentations schématiques des figures 1 et 2, est en outre préféré puisqu'il présente l'avantage de faciliter l'appontage du véhicule électrique sous- marin AUV et de permettre de limiter la masse du connecteur porté par le véhicule électrique sous-marin AUV.
Il est par exemple prévu des modes de réalisation particuliers dans lesquels l'aire des surfaces de contact de la station de base PI ; P2 est sensiblement égale à deux, trois, ou dix fois l'aire des surfaces de contact du véhicule électrique autonome SI, S2.
II est également possible de prévoir que les surfaces de contact SI, S2 du véhicule électrique autonome AUV présentent une surface supérieure à celles des surfaces de contact PI, P2 de la station de base S. Ce mode de réalisation présente également l'avantage de faciliter la connexion, c'est-à-dire l'appontage du véhicule électrique autonome AUV, et la transmission d'énergie entre les surfaces de contact.
Par ailleurs, les surfaces de contact SI, S2 ; PI, P2 peuvent être configurées pour faciliter la connexion et la transmission d'énergie entre les surfaces de contact grâce à l'une ou plusieurs des caractéristiques parmi le nombre de surfaces de contact et la forme des surfaces de contact.
Selon une variante, les surfaces de contact appartenant à un même circuit magnétique peuvent ne pas être parallèles et ne pas être comprises dans un même plan. En effet, pour permettre une meilleure stabilité lors de l'appontage du véhicule électrique autonome AUV sur la station de base, les surfaces de contact PI et P2 de la station de base S peuvent être inclinées et non parallèles entre elles, les surfaces de contact SI et S2 du véhicule électrique autonome étant inclinées de manière complémentaires pour permettre une mise en contact parallèle de chacune des paires de surfaces de contact PI, SI et P2, S2. Selon une autre variante, les surfaces de contact peuvent être incurvées, par exemple de manière convexe ou concave, tout en étant en complémentarité de forme entre les surfaces de contact d'une même paire de surfaces de contact PI, SI et P2, S2. Par exemple, si la surface de contact PI de la station de base S est formée de manière convexe, la surface de contact SI du véhicule électrique autonome AUV est concave.
Selon une autre variante, les surfaces de contact peuvent incorporer des reliefs. On entend par relief toute saillie ou tout creux s'étendant au moins dans une direction transversale de la surface de contact. Les reliefs permettent de réaliser une butée mécanique pour le connecteur de manière à faciliter le positionnement du connecteur en phase finale de connexion, c'est-à-dire lorsque les surfaces de contact sont engagés l'une dans l'autre mais non encore en position finale de transmission d'énergie. Les reliefs permettent également d'immobiliser le véhicule électrique autonome AUV pour assurer une meilleure connexion des deux circuits primaires et secondaires, et ainsi maximiser le rendement de transmission d'énergie, même en cas de fort courant ou de choc mécanique avec le véhicule électrique autonome AUV ou la station.
A titre d'exemple de relief et tel que visible sur la figure 4 qui montre de manière rapprochée une surface de contact PI du dispositif de connecteur magnétique, les surfaces de contact PI, SI ; P2, S2 peuvent incorporer une butée 10 pour garantir un meilleur maintien de la connexion entre le véhicule électrique autonome AUV et la station de base S lors de la mise en contact. Pour améliorer le maintien de cette connexion, les surfaces de contact peuvent être réalisées en complémentarité de forme par paire de surfaces de contact PI, SI et P2, S2 de sorte que chaque paire de surfaces de contact PI, SI et P2, S2 peut s'emboiter l'une dans l'autre.
Tel que visible sur la figure 5 qui montre de manière rapprochée une paire de surfaces de contact PI, SI du dispositif de connecteur magnétique, les reliefs peuvent prendre la forme d'un V, en creux sur l'une des surfaces de contact d'une paire de surfaces de contact PI , SI ou P2, S2 et en saillie sur l'autre surface de contact de cette même paire de sorte que le V en creux et le V en saillie sont adaptés à coopérer ensemble. Le relief en forme de V peut être formé sur la surface de contact de manière à s'étendre le long d'une ligne parcourant tout ou partie de la surface de contact, pour former un cordon ou une gorge, ou de manière ponctuelle, pour former un relief de révolution - c'est-à-dire sous la forme d'un cône ou d'une forme creuse complémentaire.
Tel que visible sur la figure 6 qui montre également de manière rapprochée une paire de surfaces de contact PI, SI du dispositif de connecteur magnétique, les reliefs peuvent prendre la forme d'une forme courbe. De manière similaire aux reliefs en forme de V, la forme courbe est réalisée en creux sur l'une des surfaces de contact d'une paire de surfaces de contact PI, SI ou P2, S2 et en saillie sur l'autre surface de contact de cette même paire de sorte que la forme courbe en creux et la forme courbe en saillie sont adaptés à coopérer ensemble. De manière similaire également aux reliefs en forme de V, le relief en forme courbe peut être formé sur la surface de contact de manière à s'étendre le long d'une ligne parcourant tout ou partie de la surface de contact, pour former un cordon ou une gorge, ou de manière ponctuelle pour former un relief de révolution - c'est-à-dire sous la forme d'un dôme ou d'une forme creuse complémentaire.
De plus, la forme courbe peut être définie par différentes variables telles que le rayon R de la forme courbe, le centre x du cercle à partir duquel la forme courbe est définie, un premier écart c définissant la distance entre le centre x et une portion plane de la surface de contact PI, un deuxième écart c' définissant la distance entre le centre x et un bord de la surface de contact PI, la largeur A de la surface de contact PI et les distances latérales a et b séparant la forme courbe des bords de la surface de contact PI . Ainsi, la valeur du rayon R peut être comprise entre 0 et A/2, la valeur du premier écart c peut être comprise entre 0 et R, la valeur du deuxième écart c' peut être comprise entre 0 et A/2 et les valeurs des distances latérales a et b peuvent être comprises entre 0 et A/2.
De manière générale à toutes les variantes de reliefs présentées ci-avant, lorsque les formes en saillies ou en creux s'étendent le long d'une ligne parcourant tout ou partie de la surface de contact, cette ligne peut être rectiligne ou comporter des courbures. De plus, cette ligne peut s'étendre suivant une direction principale d'extension quelconque tant que cette direction d'extension est comprise dans le plan défini par la surface de contact sur laquelle le relief est formé. Lorsque les formes en saillies ou en creux s'étendent de manière ponctuelle pour former un relief de révolution, le relief peut être disposé à tout endroit de la surface de contact. De plus, les reliefs présentés ci-avant peuvent également être prévus tronqués pour former, par exemple, un dôme tronqué ou un cône tronqué. De plus, des chanfreins ou des raccordements arrondis peuvent être prévus au niveau des arêtes formant les reliefs. Les reliefs peuvent également être aplatis.
De manière générale à toutes les variantes présentées ci-avant, pour permettre une meilleure efficacité de la transmission d'énergie entre le véhicule électrique autonome AUV et la station de base S, les formes creuses ou concaves sont disposées ou formées sur le véhicule électrique autonome AUV plutôt que sur la station de base S pour éviter des dépôts de sable ou d'autres matières dans ces formes creuses ou concaves par rapport à une solution dans laquelle elles seraient pourvues sur la station de base S. L'ensemble des formes ou agencements de surfaces de contact décrits ci-avant peuvent être combinés sur une même surface de contact pour faciliter davantage la connexion et la transmission d'énergie entre les surfaces de contact.
Selon une variante visible sur la figure 7, la transmission d'énergie entre les circuits magnétiques primaire C 1 et secondaire C2 peut être réalisée au moyen de trois paires de surfaces de contact SI, S2 ; PI, P2 ; S3, P3 de manière à permettre la transmission de puissance triphasée. L'ensemble des formes ou agencements de surfaces de contact décrits ci-avant sont également adaptables à cette variante de dispositif de connecteur magnétique où de la puissance triphasée est transmise.
II est par ailleurs à la portée de l'homme du métier de prévoir que, dans le cadre d'une application sous-marine, un dispositif standard d'étanchéité est disposé autour du circuit magnétique en dehors des surfaces de contact PI , P2 ; SI , S2. Par exemple, ce dispositif d'étanchéité peut compléter des dispositifs d'étanchéité propres, respectivement, au véhicule électrique autonome AUV ou à la station de base S.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.
Par exemple, le dispositif de connecteur magnétique selon l'invention est parfaitement adapté au transfert d'énergie à un véhicule électrique autonome sous- marin, mais peut aussi être mis en œuvre pour tout objet nécessitant un transfert d'énergie sans contact électrique.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif de connecteur magnétique, apte à fonctionner en milieu aquatique ou sous-marin, pour transférer de l'énergie d'une station de base (S) à un équipement électrique (AUV), ladite station de base (S) comportant un circuit magnétique primaire (Cl) apte à être alimenté électriquement, et ledit équipement électrique (AUV) comportant un circuit magnétique secondaire (C2), ledit dispositif de connecteur magnétique comprenant lesdits circuits magnétiques primaire (Cl) et secondaire (C2), ainsi qu'une surface de contact (PI) reliée au circuit magnétique primaire (Cl) et une surface de contact (SI) reliée au circuit magnétique secondaire (C2), lesdites surfaces de contact (PI, SI) étant nues et étant configurées pour faciliter la connexion et la transmission d'énergie entre les surfaces de contact (PI, SI) grâce à l'une ou plusieurs des caractéristiques parmi le nombre de surfaces de contact (PI , SI), le rapport entre les aires des surfaces de contact (PI, SI) et la forme des surfaces de contact (PI, SI),
ledit dispositif de connecteur magnétique étant configuré de telle manière que, le circuit magnétique primaire (Cl) étant alimenté électriquement et l'équipement électrique (AUV) se situant à une distance adaptée de la station de base (S), une force magnétique d'attraction s'exerce entre les surfaces de contact respectives (PI, SI) des circuits magnétiques primaire (Cl) et secondaire (C2) jusqu'à entraîner la mise en contact parallèle desdites surface de contact (PI, SI) des circuits magnétiques primaire (Cl) et secondaire (C2), de façon à permettre le transfert d'énergie électrique de la station de base (S) à l'équipement électrique (AUV).
Dispositif de connecteur magnétique selon la revendication 1, comprenant une pluralité de surfaces de contact (PI, P2) reliées au circuit magnétique primaire (Cl) et / ou une pluralité de surfaces de contact (SI, S2) reliées au circuit magnétique secondaire (C2).
Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comprenant un dispositif de protection cathodique sous la forme d'une anode sacrificielle (2) constituée d'un métal choisi comme étant plus réducteur que le circuit magnétique primaire (Cl), respectivement secondaire (C2), et reliée au circuit magnétique primaire (Cl), respectivement secondaire (C2). Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un dispositif de protection cathodique sous la forme d'un dispositif de sous-tirage de courant apte à imposer au circuit magnétique primaire (Cl), respectivement secondaire (C2), un potentiel inférieur à celui du milieu, ledit circuit magnétique primaire (Cl), respectivement secondaire (C2), étant en outre distinctement relié à une anode de référence immergée.
Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant un dispositif de spire de Frager configurée pour minimiser les vibrations des circuits magnétiques primaire (Cl) et secondaire (C2).
Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les circuits magnétiques primaire (Cl) et secondaire (C2) comprennent des entrefers consistant en des lamelles de fer doux isolées les unes des autres.
Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la station de base (S) transmet, via ledit connecteur magnétique sous-marin, à la fois de l'énergie et des données, à des fréquences distinctes.
Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'aire de la surface de contact (PI) reliée au circuit magnétique primaire (Cl) est supérieure ou inférieure à l'aire de la surface de contact (SI) reliée au circuit magnétique secondaire (C2), de préférence le rapport entre l'aire de la surface de contact (PI) reliée au circuit magnétique primaire (Cl) et l'aire de la surface de contact (SI) reliée au circuit magnétique secondaire (C2) est supérieur ou égal à 2, de préférence environ égal à 3.
Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface de contact (PI) reliée au circuit magnétique primaire (Cl) et la surface de contact (SI) reliée au circuit magnétique secondaire (C2) sont réalisées en complémentarité de forme.
10. Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins l'une des surfaces de contact des circuits magnétiques primaire (Cl) et secondaire (C2) comporte un relief.
11. Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le circuit magnétique primaire (Cl) est alimenté électriquement en triphasé.
12. Dispositif de connecteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le circuit magnétique primaire (Cl) est alimenté électriquement de façon continue dans le temps.
13. Véhicule électrique comprenant un circuit magnétique secondaire (C2) susceptible de coopérer avec un circuit magnétique primaire (Cl) d'une station de base (S), ledit circuit magnétique primaire (Cl) étant alimenté électriquement, pour former un dispositif de connecteur magnétique selon l'une des revendications 1 à 12, permettant le transfert d'énergie de la station de base (S) au véhicule électrique (AUV).
14. Station de base comprenant un circuit primaire (Cl) alimenté électriquement et susceptible de coopérer avec un circuit magnétique secondaire (C2) d'un véhicule électrique (AUV), pour former un dispositif de connecteur magnétique selon l'une des revendications 1 à 12, permettant le transfert d'énergie de la station de base (S) au véhicule électrique (AUV).
15. Procédé de transfert d'énergie d'une station de base à un véhicule électrique sous- marin, ladite station de base (S) comportant un circuit magnétique primaire (Cl), et ledit véhicule électrique sous-marin (AUV) comportant un circuit magnétique secondaire (C2), comprenant :
• le guidage du véhicule électrique sous-marin (AUV) jusqu'à proximité de la station de base (S) ;
• l'alimentation électrique du circuit magnétique primaire (Cl) de la station de base (S),
la proximité entre véhicule électrique sous-marin (AUV) et station de base (S) et l'alimentation électrique du circuit magnétique primaire (Cl) étant configurées de façon à ce qu'il s'exerce une force magnétique d'attraction entre ladite station de base (S) et ledit véhicule électrique sous-marin (AUV) ;
• la mise en contact, par l'intermédiaire de surfaces de contact adaptées (PI, SI), du circuit magnétique primaire (Cl) et du circuit magnétique secondaire (C2), de façon à permettre le transfert d'énergie de la station de base (S) au véhicule électrique sous-marin (AUV), • la coupure de l'alimentation électrique du circuit magnétique primaire (Cl) pour permettre le décrochage du véhicule électrique sous-marin (AUV) vis-à- vis de la station de base (S).
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