Brevet FR2169157A1 — publié le 19730907

La présente invention se rapporte à un dispositif magné- tique de guidage d'un véhicule avec une boucle magnétique supraconductrice, dans le champ de laquelle est disposé un corps de réaction en matériau non magnétique. La boucle magnétique supraconductrice peut, par exemple, outre fixée au véhicule et produire des courants de Poucault dans une boucle en matériau non magnétique servant de corps de réaction, dont la force de répulsion magnétique sert de poussée pour le véhicule. On connatt, pour ce guidage électrodynamique d'un véhicule en sustentation, des configurations à champ magnétique qui sont en interaction avec des corps de rails en matériaux bons conducteurs électriques, mais non magnétiques et qui, pour cette raison3 peuvent également Outre appelés corps de réaction. Dans ce qu'on appelle le dispositif à flux normal, un champ magnétique qui est produit par une bobine parcourue par le courant, qui est généralement montée sur la face inférieure d'un véhicule, est déplacé par l'intermé diaire d'un dispositif de boucles métalliques en matériau non magnétique, qui peut également avoir la forme d'un rail continu. Le champ magnétique induit dans le rail des courants de Foucault, qui eux-mtmes engendrent un champ magnétique en sens opposé du champ d'excitation.Grâce à ces champs magnétiques, le véhicule est repoussé de la boucle ou des rails, et, partant, une force de levée est engendrée qui est proportionnelle au produit de l'intensité du courant véhiculé par les rails et de la composante du champ, dans le sens de la largeur du corps de rail. Les pertes par courants de Foucault, et partant la force de freinage produite, sont par contre proportionnelles au carré de la composante du champ, qui est perpendiculaire à l'étendue du corps de rail. Dans le cas du dispositif à flux normal, cette composante de flux est relativement grande. Avec la production de la force de levée requise, sont également produits de forts courants de Foucault et donc des forces de freinage importantes. Âvec le dispositif dit X flux nul, connu d'après le brevet US nO 3 470 828, il est possible, gracie à deux champs magnétiques de même intensité de polarisations inverses, qui sont en face l'un de l'autre, de produire dans le plan de symétrie, une zone dans laquelle l'induction est nulle dans le sens de 11 épais- seur du rail, et dans laquelle l'induction dans le sens de la largeur du rail et perpendiculairement au sens de déplacement du rail est, par contre, double de celle obtenue avec une bobine unique.Une déflexion du rail, depuis ce domaine de flux nul, augmente l'induction dans le sens de l'épaisseur du rail et donc le flux dans cette direction, tandis que l'induction dans le sens de l'étendue du rail et perpendiculairement à son sens de déplacement, reste à peu près constante pour les petites déflexions. C'est pourquoi on peut produire, avec des courants de rail relativement peu intenses, la même poussée qui avec un dispositif b flux normal. Le rapport de la force de freinage à la poussée est sensiblement plus faible que pour le dispositif à flux normal. Le dispositif à flux nul a certes l'avantage que les forces de freinage peuvent être maintenues petites et qu'avec une disposition horizontale des boucles du véhicule et du rail de réaction, une stabilisation du dispositif vers le haut et le bas est garantie. Un inconvénient existe cependant en ce sens que deux bobines magnétiques sont constamment nécessaires, qui se repoussent avec des grandes forces. Une construction mécanique suffisamment stable du véhicule est donc nécessaire, ce qui entrain une dépense en conséquence. En outre, le rail doit se trouver entre les deux bobines, ce qui se traduit par des problèmes mécaniques pour le support du rail. Le dispositif à flux normal présente l'avantage que l'on n'a besoin que d'une seule boucle de véhicule et qu'une construction de rail simple est possible; il suffit en effet d'une plaque continue qui peut s'appuyer horizontalement sur le sol. Un inconvénient existe cependant du fait des forces de freinage considérables qui doivent Outre surmontées par le dispositif d'entratnement. L'invention vise à réaliser un dispositif magnétique pour assurer la sustentation et le guidage d'un véhicule, dispositif présentant les avantages réunis des deux dispositifs connus précités et évitant dans une large mesure leurs inconvénients. Le problème est résolu par l'invention en ce sens que la boucle magnétique est reliée à un corps ferromagnétique, dont le profil en U entoure la boucle magnétique et entre les branches duquel se trouve disposé le corps de réaction, parallèlement à la boucle magnétique. Ce corps ferromagnétique présente un reflux magnétique pour le champ de la boucle magnétique et forme en même temps l'allure du champ dans le corps de réaction, de telle manière que la composante de flux, dans le sens de l'épaisseur du rail, soit petite, et que la composante, dans le sens de la largeur, soit grande. On obtient ainsi des poussées importantes et en même temps des forces de freinage faibles. Le corps de retour magnétique peut, de préférence être disposé de telle manière qu'il soit fermé dans le sens de la partie voyageurs du véhicule.Il constitue alors également une protection de la partie voyageurs contre le grand champ magnétique de la boucle magnétique particulièrement supraconductrice. Ce dispositif magnétique permet une construction simple des boucles magnétiques et de leur support sur le séhicule, mais aussi une construction simple du rail de réaction et de son appui sur la fondation de la voie. Les forces de répulsion entre la boucle magnétique et le rail de réaction servent de poussée pour le véhicule. La force de rappel est représentée par le poids du véhicule. La présente invention s'explique plus en détail sur la base du dessin ci-aprèst la iigure 1 représente l'allure du champ dans un dispositif magnétique selon l'invention; la figure 2 représente l'utilisation d'un dispositif magnétique pour une voie de sustentation. La figure 1 représente une boucle magnétique (2) pour courants intenses, qui peut outre, de préférence, supra-conductrice avec son dispositif de fixation (4), un corps ferromagnétique de retour magnétique (6) et un corps de réaction en matériau non magnétique (10). Le corps de réaction (10), de préférence en forme de rail, doit entre placé au moyen d'un support (12) sur un corps de voie non représenté dans la figure.Le dispositif de fixation (4) peut contenir le dispositif de refroidissement pour la bobine supra-conductrice (2) ou également servir de conduite de fluide réfrigérant entre la bobine (2) et un réservoir de fluide non représenté dans la iigure, qui, par exemple, peut Outre logé dans le châssis d'un véhicule, non représenté non plus. Le corps ferromagnétique de retour magnétique (6) est relié solidement à la boucle (2) et B un véhicule. I1 se déplace ainsi dans le sens longitudinal du rail de réaction (10) pendant le mouvement du véhicule, perpendiculairement au plan du dessin. Un fort courant dans la bobine magnétique (2) doit engendrer dans le corps ferromagnétique de retour magnétique (6), dont les branches (7) peuvent de préférence encore etre munies, chacune, d'un corps polaire (8), un flux magnétique, par exemple de 2T. Ce ilux entre et sort perpendiculairement aux surfaces frontales nu ple (8). Â l'endroit du rail de réaction (10), une induction magnétique B, avec une forte composante horizontale By, et une faible composante verticale Bz est engendrée. Avec cette allure de champ, le rapport de la poussée à la force de freinage peut être maintenu très petit.Si une force agit sur la bobine magnétique (2) depuis le bas, par exemple la pesanteur d'un véhicule, le rail de réaction (10) se déplace vers le haut dans un domaine dans lequel, aussi bien la composante horizontale By que la composante verticale Bz de l'induction magnétique, et partant la poussée, augmentent. Le champ de dispersion de la boucle magnétique (2) est capté par le corps ferromagnétique de retour magnétique. Dans ce dispositif, on obtient ainsi une induction corrélativement élevée dans le corps de réaction (10) et partant aussi, une poussée plus grande. La section du corps de retour magnétique (6) est choisie de telle sorte que le matériau ferromagnétique9 de préférence le fer, ne soit pas saturé par le flux magnétique de la bobine (2).. D'après la figure 2, on a disposé sur chacun des cotés du châssis (14) d'un véhicule (16) un dispositif magnétique (20) et (22). Dans chacun de ces deux dispositifs9 se trouve produites en coopération avec les bobines (2) et les rails de réaction (î0) l,a poussée pour le véhicule (16). Les rails (îo) peuvent entre fixées sur une fondation commune (12) qui repose sur un corps de vobe (18). Entre les rails de réaction (10) se trouve eneore un rail de stabilisation vertical t26) en matériau non magnétique9 qui est fixé au moyen d'un appui (28) à la fondation (12) et peut servir à la stabilisation latérale du véhicule (16).Ce rail de stabilisa tion (26) peut, par exemple9 constituer en coopération avec deux boucles magnétiques (30 et 31), qui peuvent être avantageusement supra conductricess un dispositif de stabilisation (24) fonctionç nant en dispositif à flux nul. Les boucles magnétiques (30) et (31) doivent être maintenues, gracie à un dispositif de refroidissement, à la température cryogénique, dispositif qui est indiqué dans la figure seulement par l'encastrement (32) pour les boucles.Dès que le véhicule se déplace vers la gauche ou vers la droite, depuis une position médiane, les champs magnétiques des bobines (30) et (31), magnétiquement couplées mutuellement, engendrent d'une manière bien connue des forces de rappel qui remettent le véhicule dans une position telle que le rail de stabilisation (26) se troulTe dans la zone de flux nul du dispositif magnés que (24). Un avantage particulier de l'ageneement du dispositif mage tique selon la figure 2, avec dans chaque cas un dispositif (20) et (22) selon l'invention? servant à la sustentatiçn du véhicule (16) et un dispositif de stabilisation supplémentaire (24) pour la stabilisation latérale, consiste en ce que le rail de sta- bilisation (26) peut servir en même temps de rail de réaction pour un dispositif non représenté dans la figure, par exemple, un moteur linéaire. Pour la stabilisation du véhicule (16) peuvent ttre egals- ment prévus à la place du dispositif magnétique (24)9 d'autres dispositifs. REVENDICATIONS 1. Dispositif magnétique de guidage et de sustentation d'un véhicule avec une boucle magnétique suprauconductrieeS dans le champ de laquelle se trouve un corps de réaction en matériau non magnétique, caractérisé par le fait que la boucle magnétique est reliée b un corps ferromagnétique dont le profil en U entoure la boucle et entre les branches duquel le corps de réaction est dispose parallèlement à la boucle. 2. Dispositif magnétique selon revendication 1, carat térisé par le fait quc chaque branche du corps ferromagnétique est munie d'un élément polaire dont la surface frontale est orientée vers un côté étroit du corps de réaction. 3. Dispositif magnétique selon revendication 2, asa- térisé par le fait que le corps ferromagnétique est fermé entre la boucle magnétique et le véhicule.