Brevet FR2192937A1 — publié le 19740215

La présente Invention concerne un dispositif à aimant permanent pour la sustentaton de véhicules à guidage par la voie, au moyen des forces magnétiques agissant entre les aimants permanents dans le véhicule et dans la voie. Depuis cuelque temps déjà on s'efforce de mettre au point des dispositifs à aimants permanents qui, avec un volume d'aimants le plus réduit possi:le dans le véhicule et dans la voie correspondante, et pour une hauteur de suspension donnée du véhicule, permettent le transport dtune charge utile déterminée. Les aimants permanents doivent en outre être disposés de façon à économiser la place le plus possible, afin que, avec une surface de plancher donnée du véhicule, on dispose d'un espace suffisant pour loger les éléments de guidage de voie, de propulsion, de freinage et autres éléments auxiliaires. On connaît déjà des dispositifs à aimants permanents du genre décrit ci-dessus, dans lesquels il est installé dans le véhicule comme aussi dans la voie plusieurs rangées d'aimants permanents parallles, s'étendant dans le sens du véhicule, de polarité continue ou alternative. Dans le véhicule et dans la voie, des pôles magnétiques de même nom se font alors face chaque fois. Un dispositif à aimants permanents de ce genre est décrit dans le brevet britannique nO 867.045. Par les dessins ae ce brevet on peut voir que la plus grande partie du plancher du véhicule est couverte d'aimants permanents. Pour le logement des éléments auxiliaires nécessaires à l'utilisation il reste par suite relativement peu de place. Un autre dispositif à aimants permanents, qui offre plus de place pour les éléments auxiliaires, est connu d'arcs le brevet britannique nO 1.035.764 : le véhicule et la voie ne contiennent chacun que deux rangées d'aimants permanents de même polarité disposées parallI-lement dans le sens longitudinal. Les pôles magnétiques qui se font face dans le véhicule et dans la vo'e sont dans ce cas de même nom. L'inconvénient de ce dispositif à aimants permanents réside dans le fait que de grandes quantités ae matériel en aimants perma nen-ts sont nécessaires pour pouvoir produire les forces de répulsion indispensables au maintien d'une hauteur de suspension suffisante du véhIcule. La présente Invention s'est donné pour tâche de mettre au point un dispos'tir à aimants permanents qui, grâce à une meilleure utilisation des aimants permanents employés, rende possible une économie de matériel en aimants permanents. Ce dispositif doit en outre être constitué de façon que, avec une surface de plancher déterminée du véhicule porté par les aimants permanents, on dispose d'une place suffisante pour le logement des éléments auxiliaires. Le problème posé est résolu suivant l'invention en ce que les aimants permanents sont encastrés dans des couches superposées, séparées les unes des autres par des intervalles, qui présentent de façon connue une ou plusieurs rangées d'aimants permanents s'étendant parallèlement au sens longitudinal du véhicule et de la voie correspondante, et que les couches voisines sont, alternativement, partie intégrante du véhicule et de la voie, cependant que les pôles des aimants permanents qui se font face dans les couches voisines sont en partie de même nom et en partie de nom différent. Dans le dispositif à aimants permanents selon l'invention on utilise non seulement les forces magnétiques de répulsion pour la sustentation des véhicules, mais supplémentairement aussi des forces magnétiques d'attraction. I1 en résulte que le matériel d'aimants permanents présent dans le véhicule et dans la voie est mieux utilisé que cela n'est le cas dans les dispositifs à aimants permanents connus jusqu'à présent. Cette meilleure utilisation des aimants permanents a pour conséquence une réduction considérable du besoin en matériel et en espace. De la disposition des aimants permanents en plusieurs couches il résulte qu'il n'est plus besoin d'occuper presque entièrement la surface de plancher du véhicule avec le matériel d'aimants, pour assurer la production des forces portantes nécessaires A l'utilisation; il reste par suite suffisamment de place pour loger les éléments auxiliaires. La disposition par couches des aimants permanents permet en outre une meilleure adaptation de la voie au véhicule. Une réalisation préférée du dispositif à aimants permanents selon l'invention se distingue par le fait que les pôles des aimants permanents des couches voisines qui se font face sont alternativement de même nom et de nom différent. Dans une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, les rangées d'aimants permanents d'une couche peuvent avoir la même polarité. Cependant, les rangées d'aimants voisines d'une couche peuvent avoir aussi une polarité différente. Dans une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, les couches superposées peuvent comprendre chacune plusieurs groupes de rangées d'aimants permanents. Les rangées d'aimants permanents à l'intérieur des groupes possèdent alors la même polarité, mais les groupes entre eux une polarité différente. Les aimants permanents consistent avec avantage en une matière oxydique ou inGermétallique à haute énergie d'anisotropie cristalline. Ces matières présentent par suite une grande force coercitive de champ. Une forme de réalisation particulièrement préférée du dispositif à aimants consiste en ce que, avant la première ou après la dernière couche, il est disposé un élément de construction en matiere faiblement magnétique. Entre cet élément de construction et la couche voisine il se produit des forces d'attraction qui augmentent la force portante du dispositif à aimants permanents. Les aimants permanents placés dans le véhicule et dans la voie peuvent être encastrés dans une matière non magnétique. Une autre forme du dispositif à aimants permanents consiste en ce que les aimants permanents placés dans le véhicule et dans la voie sont encastrés dans une matière faiblement magnétique. Les deux faces latérales des aimants se trouvant à l'intérieur des couches peuvent, par exemple, être disposées entre deux plaques de matière faiblement magnétiques, par quoi une certaine concentration du flux magnétique peut être obtenue. Une autre caractéristique du dispositif à aimants permanents se distingue par le fait que les couches, qui font partie de la voie, sont placées à l'intérieur d'un élément porteur en forme de poutre creuse. - L'invention va être décrite plus en détail dans ce qui suit à l'aide de plusieurs exemples d'exécution représentés schématiquement aux dessins, dans lesquels La figure 1 montre la disposition de principe des rangées d'aimants permanents, suivant une coupe perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule et de la voie correspondante. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un dispositif à aimants permanents pour un véhicule debout et la voie correspondante. La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un dispositif à aimants permanents pour un véhicule suspendu, qui est destiné au transport à longue distance. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un dispositif à aimants permanents pour un véhicule suspendu, qui est destiné au trafic à courte distance. Le dispositif à aimants permanents se compose de plusieurs couches séparées les unes des autres par des intervalles, qui sont alternativement partie intégrante de l'ensemble porteur 1 du véhicule (couches 1', 1", 1"') et de la voie (couches 2', 2", 2"'). Chaque couche contient une rangée d'aimants permanents 3, 4 s'étendant parallèlement au sens longitudinal du véhicule et de la voie, et dont les aimants présentent une largeur bl, b2 et une hauteur hl, h2. Les pales des aimants permanents qui se font face dans les couches voisines sont alternativement de même nom et de nom différent. I1 se forme ainsi pour les pâles (N = pôle nord, S = pôle sud) la succession : N-N (couche couche 2'), S-N (couche 2'/couche 1"), S-S (couche l"/couche 2"), N-S (couche 2"/couche 1"'), N-N (couche couche 2"'). L'intervalle entre deux pôles de même nom est zl; l'intervalle entre deux pôles de nom différent est z2. La force portante d'une couche est constituée par la force de répulsion des pôles de même nom dans l'intervalle z11 ainsi que par la force d'attraction des pôles de nom différent qui se crée entre les couches voisines, dans l'intervalle z2. La hauteur H d'une paire de couches en collaboration est ainsi de : H = hl + z1 + h2 +z2. Le cours de force instable des aimants qui s'attirent, contrairement aux aimants qui se repoussent, exige de donner à l'intervalle z2 une plus grande largeur qu'à l'intervalle zl. Les aimants permanents placés dans la voie consistent de préférence en une sorte anisotrope, à force coercitive accentuée de ferrite de baryum ou strontium. Les aimants permanents du véhicule consistent en la même matière ou en une matière d'aimant permanent à base de terres rares, de cobalt ou de fer. Les aimants permanents du véhicule comme aussi de la voie sont encastrés dans une matière non magnétique. Le nombre des couches ainsi que des rangées d'aimants permanents dans les différentes couches, les dimensions bl, hl, b2, h2 des aimants et de l'intervalle z2 dépendent de la hauteur de suspension zl exigée pour le véhicule 1 et de la charge utile à transporter par ce dernier. Le nombre, comme la dimension, des couches n'est limité que par la capacité de chargement statique et dynamique de la construction porteuse du véhicule et de la voie. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 2, les différentes rangées d'aimants permanents 3 et 4 sont disposées symétriquement à l'axe médian de la constructIon porteuse 1 du véhicule, lequel se trouve au-dessus de la voie, c' est-à-dire placé "debout". Les couennes 2', 2", 2"' de la voie 2 s'engagent en forme de peigne dans les vides entre les couches 1', 1", 1"' de la construction porteuse 1.T'écartement des pôles magnétiques de même nom qui se repoussent est zl; celui des pôles magnétiques de nom différent qui s'attirent est Z2 La polarité des rangées d'aimants magnétiques est alternée, c'est-à-dire que si, ?ar exemple, dans les couches 1' et 2' les pôles nord N sont les pôles de même nom, dans les deux couches 1" et 2" suivantes les pôles sud S doivent être les pôles de même nom. La polarité des rangées d'aimants d'une couche peut être continue ou alternaLive. Dans le cas de polarité continue, toutes les rangées d'aimants permanents de la couche concernée on-t le pôle Nord, et le pôle Sud au même coté. Dans le cas de polarité alternative, si par exemple le pôle Nord se trouve sur la face frontale dirigée vers le haut d'une rangée d'aimants, dans la rangée d'aimants voisine le pôle Sud est dirigé vers le haut. Dans le cas de polarité continue, les rangées d'aimants permanents peuvent êtrepolarisées à gauche de l'axe de s-vmétrie de la construction porteuse 1 et de la voie 2; elles peuvent cependant etre polarisées autrement que les rangées d'aimants permanents à droite de l'axe de symétrie. La force portante de ce dispositif à aimants permanents est produite (également dans le cas de la forme de réalisation suivant fig. 1) aussi bien par des forces de répulsion que par des forces d'attraction. Pour éviter une instabilité résultant de trop grandes forces d'attraction, l'intervalle z2 est choisi plus grand que 'inteivalle z1. La force portante peut être augmentée par le fait qu'on place au-dessus de la couche 1' dans la voie 2 un élément de construction 5 en matière faiblement magnétique. Entre cet élément t la couche la plus proche se créent dans chaque cas des forces d'attraction. Cette matière faiblement magnétique sert en même temps d'écran de protection du champ magnétique contre l'environnement. Dans la forme d'exécution décrite ci-dessus, le véhicule ne présente comme construction portante qu'un élément porteur, le centre de gravité du véhicule se trouvant dans ce cas au-dessus de la construction portante. Irais le véhicule peut aussi s'appuyer sur plusieurs éléments porteurs. Suivant la position des éléments porteurs relativement à la cabine, le centre de gravité du véhicule peut être placé par exemple au-dessous ou à la hauteur de la construction portante. Dans le dispositif à aimants permanents pour véhicule suspendu représenté à la figure 3, chaque couche présente six rangées d'aimants qui sont disposées symétriquement à l'axe médian de la construction portante 1 du véhicule et de la voie 2. La polarisation des aimants permanents a lieu suivant les principes décrits plus haut. La voie 2 est exécutée sous forme d'une poutre creuse ouverte d'un côté, et dans l'intérieur de laquelle les couches 2', 2", 2"' sont fixées. La voie en poutre creuse protège les aimants permanents 3 et 4 des détériorations et offre de nombreuses possibilités pour le logement des éléments auxiliaires nécessaires à l'utilisation. Au-dessus et au-dessous des couches, garnies d'aimants permanents, du véhicule et de la voie il est prévu des moteurs à induction linéaires unilatéraux 6 placés à gauche et à droite sur la construction portante 1; ces moteurs actionneront et guideront sans contact dans la voie 2 le véhicule dans les grandes vitesses prévues pour le trafic à longue distance. Les moteurs sont alimentés en courant électrique par les rails conducteurs 7 et les frotteurs 8. Les rails de réaction 9 subordonnés aux moteurs sont fixés à la voie 2. Celle-ci est reliée par des bras porteurs 10 à des supports non représentés. A l'intérieur de la voie en poutre creuse peuvent aussi trouver place tous les autres éléments de freinage et de sécurité né ces saires à l'exploitation . (Pour plus de clarté du dessin, ceux-ci ne sont pas représentés). Pour l'augmentation de la force portante et pour la protection du champ magnétique vers l'extérieur; il est fixé à la construc tion portante 1 et à la voie 2 des éléments de construction ll et 12, respectivement, en matière fai5leiaent magnétique. Dans le cas de véhicules pour trafic à courte distance, le besoIn de très grandes vitesses n'existe pas. La construction portante 1 du véhicule peut, en raison des vitesses modérées comparativement au trafic à longue distance, être conduite, par l'intermédiaire de galets 13 disposés dans le plan des moteurs à induction 6, dans la voie 2 (fig. 4). Dans ce cas, les moteurs seront uL-ilement fixés à la construction portante au-dessous des couches garnies de rangées d'aimants permanents. En cas de nécessité, des galets peuvent être montés au-dessus des rangées d'aimants, pour le guidage latéral. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à aimants permanents pour la sustentation de véhicules à guidage par la voie, au moyen des forces magnétiques agissant entre les aimants permanents dans le véhicule et dans la voie, caractérisé par le fait que les aimants permanents sont encastrés dans des couches superposées, séparées les unes des autres par des intervalles, qui présentent chacune, de façon connue en soi, une ou plusieurs rangées d'aimants permanents s'étendant parallèlement au sens longitudinal du véhicule et de la voie correspondante, et que les couches voisines sont alternativement partie intégrante di véhicule et de la voie, cependant que les pôles des aimants permanents se faisant face dans les couches voisines sont en partie de même nom et en partie de nom différent. 2 - Dispositif à aimants permanents suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les pôles des aimants permanents de couches voisines se font face alternativement en même nom et en nom différent. 3 - Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les rangées d'aimants permanents d'une couche possèdent chaque fois la même polarité. 4 - Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les rangées d'aimants permanents d'une couche possèdent chaque fois une polarité différente. 5 - Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque couche présente plusieurs groupes de rangées d'aimants permanents; cependant que les rangées d'aimants permanents à l'intérieur des groupes possèdent la même polarité, tandis que les groupes entre eux sont de polarité différente. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les aimants permanents sont réalisés en une matière oxydique ou intermétallique à haute énergie d'anisotropie cristalline. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu, avant la première ou après la dernière couche, un élément de construction en matière faiblement magnétique. 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les rangées d'aimants permanents sont, dans le véhicule ou dans la voie, ou dans les deux, enrobées dans une matière non magnétique. s - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les rangées d'aimants permanents sont, dans le véhicule ou dans la voie, ou dans l'un et l'autre, enrobées dans une mature faiblement magnétique. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les couches qui sont partie intégrante de la voie sont logées à l'intérieur d'un élément porteur en forme de poutre creuse.