Brevet FR2178776A1 — publié le 19731116

Les bicyclettes sont les véhicules les plus exposés aux accidents de la route, notamment la nuit; aussi les organismes officiels considérant, avec juste raison, que l'éclairage des cycles, est un facteur essentiel de leur sécurité, estiment que cet éclairage doit être renforcé. Les dispositions connues d'éclairage électrique des cycles consistent en des lampes alimentées par un alternateur entraîné par un galet de frottement mis en rotation, lorsque le cycliste pédale. L'amélioration de ltéclairage peut donc s'obtenir, d'une part par accroissement de la puissance de l'alternateur, et d'autre part par des lampes à rendement lumineux élevé. Ce second point semble actuellement résolu, dans toute la mesure du possible, par ltemploi de lampes aux halogènes, en particulier de lampes à iode de faible puissance, de plus grand éclairement et de plus grande durée que les lampes à filament usuelles. Ctest ainsi qu'il est proposé, dans le cadre de la sécurité, de remplacer la formule lampes à filament éclairage avant 6 v 2,4 w i éclairage arrière 6 v 0,6 w en tout 3 w par la formule suivante lampes à iode : éclairage avant 6 v 2 W éclairage arrière 6 v 2 w J en tout 4 w I1 y a ainsi une augmentation de puissance de 1 w qui ne peut être obtenue que par réduction des pertes de l'alternateur, car il ne saurait être question dtexiger un plus grand effort de l'homme qui entrain la génératrice. fl convient donc de réduire les pertes des alternateurs connus pour cycles souvent constitués comme suit : L'inducteur est un aimant permanent en ferrite de forme torique à aimantation radiale multipôle; le circuit magnétique d'induit est essentiellement formé d'un ensemble de jambes magnétiques parallèles à l'axe de l'alternateur, entourant la périphérie de l'aimant, ayant le meme intervalle que le pas polaire et réunies par pôle sur deux flasques d'extrémités. Ce circuit donne lieu à des fuites magnétiques entre les jambes et à des pertes dans le fer. La présente invention a pour but de réduire les pertes et d dtace rostre la puissance des alternateurs de ce type. Elle a pour objet un alternateur à aimant permanent en ferrite de forme torique et à aimantation radiale multiple caractérisé en ce que l'enroulement dtinduit avec son circuit magnétique est scindé en deux groupes identiques disposés de part et d'autre de l'aimant permanent inducteur, chaque enroulement d'induit d'un groupe étant inséré entre deux flasques avec continuité du circuit magnétique entre les deux flasques assurée par des emboutis formant le noyau magnétique au centre de la bobine, et les deux flasques étant prolongés par les jambes magnétiques du groupe, les pieds d'extrémité des jambes étant pour les deux groupes respectivement espacés entre eux et situés de part et d'autre et au voisinage du plan médian transversal de 1 'alternateur. Les détails de structure d'un alternateur répondant à la définition ci-dessus vont entre exposés dans ce qui suit, en se référant au dessin ci-joint montrant quelques exemples non limitatifs de réalisation de l'invention. Sur ce dessin, La figure 1 est une vue perspective d'un tel alternateur limité à ses parties actives. La figure 2 est une variante de la figure 1 montrant une disposition préférée des jambes des deux circuits magnétiques. Les figures 3 à 5 sont des vues en coupe longitudinale axiale de trois exemples d'alternateurs complets, les parties électriques actives étant les mimes dans les trois cas. Dans l'alternateur représenté par la figure 1, on voit en 10 aimant torique inducteur en ferrite monté sur son axe 11; selon l'invention, chacun des deux groupes de I,induit, de part et d'autre de l'aimant le long de l'axe, est constitué d'une bobine 12 et d'une cage à deux flasques 13 et 14,*respectivement avec jambes 15 et 16, et entre lesquels est inséré l'enroulement 12; la continuité du circuit magnétique est assurée entre les deux flasques par des emboutis 17 et 18 formant noyau-magnétique au centre de la bobine d'induit. Ces emboutis sont vus partiellement sur la figure 1, mais on les retrouve en coupe sur les figures 3 à 5. Les deux groupes de l'induit sont identiques, les jambes 15 et 16 ont respectivement une meme longueur; comme elles ne doivent pas chevaucher d'un groupe à l'autre, elles sont disposées avec un espacement e constant autour de l'alternateur et au niveau du plan médian transversal de cet alternateur. Les jambes 15 et 16 sont donc respectivement alignées deux à deux d'un groupe à l'autre, ce qui est la première disposition immédiatement suggérée à l'esprit; on a supposé sur la figure qu'il s'agissait d'un alternateur à huit poles. Par rapport à un alternateur connu de mEme dimensionnement, mais avec induit unique, il a été constaté, ce qui était imprévisible, un accroissement de puissance de 50 ; en outre par la structure mEme du circuit magnétique, les pertes magnétiques sont réduites de moitié. Cette disposition de la figure 1 a cependant l'inconvénient que la force électromotrice d'attraction des aimants est forte et créé, au cours de la rotation, un effort d'arrachement supérieur à celui constaté dans le cas d'un circuit induit unique; pour assurer une rotation continue et régulière, on doit donc exercer une pression sur le galet d'entraînement de l'alternateur, ce qui augmente les pertes mécaniques. Mais la Demanderesse a aussi constaté, ce qui n'était pas évident non plus, que l'on pouvait pallier cet inconvénient par un glissement angulaire modéré d'un groupe du circuit magnétique par rapport à l'autre, c'est-à-dire en amenant par exemple les jambes du groupe supérieur dans la position représentée par la figure 2; sur cette figure, les pieds d'extrémité des jambes formant entre les deux groupes une disposition en quinconce circulaire. Cette simple modification adoucit considérablement la rotation par annulation pratiquement totale de l'effet d'arrachement, et cela sans diminution de la puissance électrique délivrée. Ce glissement angulaire est évidemment obtenu à partir, soit de la coincidence des circuits de mEme nom (donc à partir de la figure l),^soit au contraire à partir des circuits croisés, les bobinages étant couplés en conséquence. L'écart angulaire ainsi créé provoque un déphasage entre les forces électromotrices engendrées par les deux groupes de l'induit; ceci est sans importance s'ils alimentent des circuits séparés, mais en a une si ces circuits sont couplés en série ou en parallèle. Ces deux cas vont d'ailleurs être examinés successivement ci-après. a/ Circuits séparés Les deux groupes de l'induit étant identiques sont de mEme puissance, et ce cas est particulièrement intéressant lorsaue, comme on l'a vu dans le préambule du mémoire, on se propose d'alimenter la mEme puissance d'éclairage de 2 w à l'avant et à l'arrière du cycle. En outre un mauvais contact dans le circuit d'une lampe ou la destruction d'une des lampes, ne risque pas de surcharger la lampe en fonctionnement, par suite de l'influence négligeable d'un groupe de induit sur l'autre. b/ Circuits couplés Dans le cas de couplages, le décalage angulaire ne provoque pas non plus de baisse de puissance; on peut avoir besoin pour certaines applications d'un circuit électrique unique, les deux enroulements d'induit étant réunis en série ouen parallèle: on assurera la protection de lampes par écretage de la tension, en cas de surtension, au moyen de deux diodes Zener montées en opposition en série aux bornes des deux enroulements. Les figures 3 à 5 montrent trois exemples non limitatifs de réalisation d'un alternateur complet pour cycle vu en coupe longitudinale axiale. Le boîtier de l'alternateur est dans les trois cas scindé en deux logements, l'un pour l'inducteur avec son axe et les deux groupes de l'induit, l'autre pour le mécanisme connu 23 à ressort pour le pivotement de l'alternateur; il est prévu deux orifices de communication entre ces logements pour les--prises de masse des deux circuits de l'induit sur le ressort au moyen de saillies, disposition connue non représentée. Dans la réalisation de la figure 3, les deux enroulements sont séparés avec une borne inférieure 28 et une borne supérieure 19. L'axe ou arbre 11 portant l'aimant permanent est guidé en haut par un roulement à billes 20 placé immédiatement sous le galet d'entraînement 21, et en bas, par un coussinet 22 fixé au centre du noyau du groupe inférieur de l'induit. La réalisation de la figure 4 ne diffère de celle de la figure 3 que par le guidage de l'arbre 11 à sa partie inférieure par une butée 24à une seule bille logée au centre du noyau du groupe inférieur de l'induit. Enfin dans la réalisation de la figure 5, les deux bobines de l'induit sont couplées par un conducteur de jonction 25 avec la borne de sortie 28 au fond du bottier, et on voit en 27 la diode Zener double dtécretage; l'arbre 11 supportant l'inducteur est guidé par un long coussinet 26 stétendant-depuis le haut du boî- tier sous le galet jusqutà l'intérieur du noyau de l'enroulement induit supérieur. Dans les trois réalisations ci-dessus, les possibilités de jeu radial et axial du centrage du rotor sont réduites au minimum. REVENDICATIONS 1 - Alternateur à aimant permanent en ferrite de forme torique et à aimantation radiale multiple caractérisé en ce que 1 ltenrou- lement d'induit avec son circuit magnétique est scindé en deux groupes identiques disposés de part et d'autre de l'aimant permanent inducteur, chaque enroulement d'induit d'un groupe étant inséré entre deux flasques, avec continuité du circuit magnétique entre les deux flasques assurée par des emboutis formant 16 noyau magnétique au centre de la bobine, et les deux flasques d'un groupe étant prolongés par les jambes magnétiques du groupe parallèle à l'axe de l'alternateur, les pieds d'extrémités des jambes étant pour les deux groupes respectivement espacés entre eux et situés de part et d'autre et au voisinage du plan médian transversal de l'alternateur. 2 - Alternateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les jambes magnétiques d'un groupe sont décalées angulairement par rapport aux jambes de l'autre groupe de manière que les pieds de ces jambes soient disposés sensiblement suivant une formation en quinconce autour de l'inducteur. 3 - Alternateur suivant ltune des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'arbre de l'aimant permanent est porté d'une part par un roulement situé au sommet du bottier de l'alternateur, d'autre part par un coussinet logé dans le noyau du bobinage induit inférieur. 4 - Alternateur suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'arbre de l'aimant est porté par un roulement, au sommet du bottier, et par une butée à une seule bille logée dans le noyau du bobinage inférieur. 5 - Alternateur suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'arbre de l'aimant est porté par un long coussinet s'étendant du sommet du bottier jusqu'au centre du bobinage induit supérieur. 6 - Alternateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les deux enroulements induits alimentent chacun un circuit d'utilisation distinct. 7 - Alternateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les deux enroulements induits sont réunis en série ou en parallèle avec écretage de la tension par deux diodes Zener montées en opposition en série aux bornes des deux enroulements.