Brevet FR2231143A1 — publié le 19741220

La présente invention concerne un meteur générateur électrique, de type nouveau On connait de nombreux appareils capables de transformer la forme de l'énergie avec laquelle ils sont aliinentés. En partie lier, on peut transformer une énergie mécanique en anergie électrique ou inversement. iRar ailleurs, un transformateur électrique alimenté en courant alternatif, permet de modifier la tension de ce courant ou le transformer en courant continu. Les appareils de type connu comportent un rotor et un stator munis d'éléments conducteurs et séparés par un entrefer. Ils sont souvent complexes. L'énergie qu'ils délivrent ne se présente que sous une seule forme. La présente invention a pour but d'éliminer cet inconvénient et de réaliser un dispositif simple et capable de fournir simultanément une énergie mécanique et une énergie électrique Un dispositif moto-générateur selon l'invention comprend une cage composée d'une paroi latérale fermée à ses deux extrémités par des flasques transversaux et munis chacun, en son centre, d'une ouverture longitudinale pour le passage d'au moins un arbre, tandis que les éléments générateurs sont situés à l'intérieur de cette cage, et ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un arbre central fixe sur lequel est calée une première partie d'un stator de révolution dont la seconde partie est solidaire de la paroi interne de la cage, l'intervalle entre les deux parties du stator définissant un entrefer annulaire dans lequel tourne un rotor dont chacune des extrémités est solidaire d'un flasque transversal et susceptible d'être animé d'un mouvement de rotation autour de l'arbre fixe, par l'intermédiaire de moyens de roulement. Suivant une autre caractéristique, l'un au moins des flasque du rotor est équipé de pales de ventilation, si bien que l'effi- cacité du refroidissement augmente avec la vitesse de rotation, du rotor, c'est-à-dire avec le flux électro-magnétique dans l'entrefcr. Par ailleurs, le rotor annulaire est solidaire d'un arbre coaxial avec l'arbre fixe. Cet arbre est utilisé comme arbre de transmission d'une énergie mécanique, au moyen d'un système connu monté sur la partie extérieure à la cage du disnositif. suivant une autre caractéristique de l'invention, le motogénérateur est alimenté en énergie électrique à partir de l'arbore fixe central sur lequel sont prévues des connexions pour transmettre cette énergie à la première partie du stator de façon à créer un flux électro-mécanique dans l'entrefer et dans la deu ou xième partie du stator/génératrice, si bien que le rotor est mis en retation, tandis que la génératrice est susccptible de fournir un courant électrique grâce à des connexions prévues dans la paroi latérale et conductrice de la cage. On voit que le stator étant réalisé en deux parties coaxiales (bobinées ou non), il peut être utilisé pour de nombreuses applications suivant le circuit électrique issu de (ou aboutissant à) la deuxième partie annulaire statique, ou génératrice. On peut noter par exemple - transformation d'une énergie électrique alternative en une énergie électrique continue et en énergie mécanique - utilisation en ralentisseur de frein ou en acczlérateur de vitesse, par injection, sur l'arbre de transmission, de la puissance électrique disponible à la sortie de la génératrice. I1 est bien entendu que les éléments conducteurs constituent le dispositif électrique, c'est-à-dire que le rotor et le stator peuvent être élaborés de façon connue, sans sortir de l'objet de l'invention. Par exemple, les deux parties du stator et le rotor sont bobinés. Suivant une autre variante, la première partie du stator est un aimant permanent, le rotor et la deuxième partie du stator étant bobinés.Suivant une autre variante, l'âme du rotor annulaire ainsi que les flasques solidaires de ce rotor, sont élaborés en une matière plastique rigide et légère pour diminuer l'inertie du mécanisme en rotation, tandis que, dans ltentrefer, l'âme plastique est par exemple recouverte d'une couche de ferrite sur laquelle agit le flux magnétique pour animer l'ensemble d'un mouvement de rotation. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la cage d'une part et le rotor d'autre part sont constitués chacun par trois parties principales pouvant s'assembler, à savoir une partie annulaire dont l'axe est celui de l'arbre fixe et, à chaque extrémité longitudinale de cette paroi, un flasque transversal susceptible d'être assemblé de façon amovible sur la partie annulaire. L'un des flasques de la cage est calé sur une partie conique de l'arbre central fixe, tandis que des moyens de roulement sont disposés entre l'autre flasque et l'arbre de transmission. Les flasques du rotor, munis d'ailettes de ventilation sont montés sur l'arbre central fixe par l'intermédiaire de moyens de roulement de type connu, alors qu'au moins l'un d'entre eux est solidaire de l'arbre de transmission mécanique. Suivant une autre caractéristique de l'inve,.tion, l'arbre central fixe est immobilisé longitudinalement par un dispositif pour le serrage d'un flasque de la cage sur la tartie conique, des épaulements étant ménagés sur cet arbre pour l'immobilisation axiale du rotor. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, pernettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig 1 est une vue générale du groupe moto-générateur selon 1 invention Fig 2 est une coupe axiale du dispositif. Fig 3 est une coupe transversale de ce dispositif. L'ensemble représenté sur la fig. 1 comprend une cage dont la paroi extérieure est munie, de manie connue, d'ailettes 2 facilitant le refroidissement. Cette cage est fixée sur un socle 3. Elle possède, à sa partie supérieure, un châssis X contenant les différentes connexions électriques. Un arbre de transmission 5 dépasse à l'extérieur de la cage, l'étanchéité étant assurée par des dispositifs connus 6. Une rainure 7 est usinée sur la surface de l'arbre 5 pour permettre de caler un dispositif de transmission du mouvement rotatif de l'arbre. L'extrémité opposée de la cage 1 est fermée par un carter 8 fixé par des boulons 9. La coupe longitudinale 1 de la fig 2 représente une cage constituée par trois parties à savoir : une couronne de révolution 10 à chaque extrémité de laquelle sont pratiqués des trous 11 et 13 un flasque transversal muni d'une ouverture centrale à travers laquelle passe l'arbre de transmission 5; un flasque transversal 12 dans le milieu duquel est ménagée une ouverture conique pour le serrage de la fixation de ce flasque sur une partie conique d'un arbre central, longitudinal et fixe 13. Chacune des extrémités de la couronne tO est munie de vis 14 qui sont vissées dans des trous filetés 15, pratiqués longitudinalement dans l'épais- seur de la naroi de la couronne 10. Les vis -14 sont préalablement engagés dans des trous 16 et t2, ménagés dans des flasques 11 et 12. L'arbre de ce dispositif est conposé-d'une première partie 16 calée sur ltarbre central 13 et d'une seconde partie 17 solidaire de la couronne 10 de la cavez Les éléments 10, 16 et 17 sont de révolution. Les deux parties 16 et 17 du stator sont, par exemple, munie de bobinages conducteurs 18 et 19. L'écart entre la paroi cylindrique extérieure 16 et la paroi intérieure cylindrique 17 définit l'entrefer. A l'intérieur de cet entrefer, on dispose un élément de forme annulaire 20 qui constitue le rotor du moteur. L'anneau 20 est solidaire, comme la couronne 10, de deux flasques d'extrémités 21 et 22. Chacun de ces flasques transversaux est équipé d'ailettes de ventilation 23 et 24.L'ensemble 20, 21 et 22 est mobile en rotation par rapport aux éléments fixes (stator, cage, arbre central). La rotation steffeo- tue autour de l'axe 25 de l'arbre 13, par l'intermédiaire de moyens de roulement 26 et 27 en eux-memes connus0 Ltarbre de transmission 5 est solidaire du rotor et particulièrement du flasque 21 (sur la fig. 2 on voit qu'il est réalisé en une seule pièce avec ce flasque). Il tourne dans l'ouverture centrale du flasque 11 de la cage par l'intermédiaire d'un moyen de rouleront 28. La partie annulaire 20 du rotor est recouverte d'un élément conducteur (par exemple de la ferrite 29 soumise aux mouvements électromagnétiques entre les pièces 18 et 19 du stator). Dans ce dispositif, tous les éléments ayant une forme de révolution sont coaxiaux,ll.are 25 étant l'axe de symétrie. Lorsque toutes les pièces sont en place, elles sont imob4lisées en translation les unes par rapport aux autres. Ce positionnement est réalisé d'une part par les épaulements tels que 30, 31... prévus pour le groupage des moyens de roulement et d'autre part par la partie conique 32 de arbre 13 sur laquelle le flasque 12 de la cage est serré au moyen du dispositif 33, ce serrage assurant en 'iSme temps la solidarisation de la cage et de l'arbre fixe 13. La coupe transversale de la fig. 3 est une section droite de la cage (les dispositifs connus tels pue ailettes 2, boitera 4.. ne sont pas représentés). Cette section est réalisée, par exemple, au milieu de la longueur de la couronne 10. Cette fig. 3 illustre le positionnement concentrique, depuis la paroi extérieure de 10 jusqu'à l'axe 25 de l'arbre central 13, les différents éléments constituant le dispositif selon l'invention. On trouve successi remuent : la couronne de la cage 1 ; la partie 17 du stator, équipée des bobinages 19 et solidaire de la cage ; l'anneau cylindrique 20, mobile en rotation, équipé de parois extérieures et intérieures conductrices, tandis qué l'amie 20 peut store élaborée en un matériau léger tel qu'une matière plastique ; la partie centrale 16 du stator,sur laquelle sont disposés les bobinages 18 ; enfin, l'arbre central 25, immobile par rapport à la cage 1 et aux deux parties 16 et 17 du stator. L'ensemble est monté par l'intermédiaire de la surface extérieure de la cage, dans un socle 3. La partie supérieure 36 du socle 3 a la forme d'une section cylindrique, alors que sa surface inférieure 37 est plane pour permettre la fixation de l'ensem ble sur une table, par exemple par des boulons serrés à travers les orifices 37. Le fonctionnement est le suivant Pour le démarrage, on alimente en énergie électrique les deux parties du stator. Les bobinages 18 et 19 créent dans l'entre fer une force électro-magnétique de rotation. tette force agit sur les parois 29 du rotor et l'entratne dans un mouvement tournant, lequel est communiqué à l'arbre de transmission 5. Sur cet arbre de transmission on peut caler en fait (fige 1) par exemple une poulie (non représentée) de façon à fournir une énergie mécanique à un organe quelconque. La transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique provoque une perte calorifique.L'élévation de température à l'intérieur de la cage 1 est limitée grace aux ailettes 3 et 4 solidaires du rotor. L'efficacité de la ventilation due aux ailettes 23 et 24 augmente avec la vitesse de rotation. Lorsque le rotor 20 tourne, il suffit d'alimenter par exemple la partie extérieure 17 du stator, cette partie devenant la génératrice de courant. Le mouvement relatif des éléments électromagnétiques 19 et 29 produit dans les bobinages 18 un courant induit qui peut autre récupéré à travers des connexions passant à l'intérieur de l'arbre central 13. Cette énergie électrique limite la perte calorifique. Par ailleurs, le courant induit récupéré peut étre injecté sur le circuit d'alimentation de la génératrice. Le schéma du circuit électrique est de type connu et il n'est pas représenté. Il comprend par exemple un inverseur qui permet soit d'additionner les deux énergies pour accélérer la vitesse de rotation du rotor, soit au contraire d'injecter deux courants de sens inverse, le courant induit agissant alors comme ralentisseur de la vitesse de rotation 35 (fig. 2 et 3). Une autre application consiste à utiliser le courant induit pour alimenter un circuit indépendant. Le dispositif est alors susceptible d'entrainer mécaniquement un premier système et électriquement un second système. REVENDICATIONS 1. Dispositif moto-générateur comprenant une cage composée d'une paroi latérale fermée à ses deux extrémités par des flasques transversaux et munis chacun, en son centre, d'une ouverture longitudinale pour le passage d'au moins un arbre, tandis que les éléments générateurs sont situés à l'intérieur de cette cage, et caractârisé en ce qu'l comprend un arbre central fixe sur lequel est calée une première partie d'un stator de révolution dont la seconde partie est solidaire de la paroi interne de la cage, l'intervalle entre les deux parties du stator définissant un entrefer annulaire dans lequel tourne un rotor dont chacune des extrémités est solidaire d'un flasque transversal et susceptible autre animé d'un mouvement de rotation autour de l'arbre fixe. 2. Dispositif moto-générateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce quel'un au moins des flasques du rotor est équipé de pales de ventilation, si bien que l'efficacité du refroidissement augmente avec la vitesse de rotation du rotor, c'est-a-dire avec le flux electro-magnétique dans l'entrefer. 3. Dispositif moto-générateur suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rotor annulaire est solidaire d'un arbre de transmission d'une énergie mécanique, au moyen d'un système connu monté sur la partie extérieure à la cage du dispositif, cependant que l'arbre de transmission et l'arbre fixe du générateur sont coaxiaux. 4. Dispositif moto-générateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qutil est alimenté en énergie électrique par i'arbre fixe central sur lequel sont prévues des connexions pour transmettre cette énergie à la première partie du stator de façon à créer un flux électro-magnétique dans l'entrefer et dans la deuxième partie du stator ou génératrice, si bien que le rotor est mis en rotation, tandis que la génératrice est susceptible de fournir un courant électrique grace à des connexions prévues dans la paroi latérale et conductrice de la cage. 5. Dispositif moto-générateur caractérisé en ce que les deux parties coaxiales du stator sont bobinées. o. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 9 4, caractérisé en ce que la partie externe du stator est un aimant permanent. 7. Jispositif moto-générateur suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le circuit électrique est prévu de façon à injecter, sur l'arbre de transmission, la puissance électrique disponible à la sortie de la génératrice, si bien que la machine peut etre utilisée en ralentisseur de freins ou en accélérateur de vitesse. 8. Dispositif moto-générateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'âme du rotor annulaire ainsi que les flasques solidaires de ce rotor sont élaborés en une matière plastique rigide et légère pour diminuer l'inertie du mécanisme en rotation, tandis que, dans l'entrefer, l'amie plastique est par exemple recouverte d'une couche de ferrite sur laquelle agit le flux magnétique pour aniser l'ensemble d'un mouvemeat de rotation. 9. Dispositif moto-gône,rateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cage d'une part et le rotor d'autre part sont constitués chacun par trois parties principales pouvant s'assembler, à savoir une partie annulaire dont l'axe est celui de l'arbre fixe et, à chaque extrémité longitudinale de cette paroi, un flasque transversal susceptible d'entre assemblé de façon amovible sur la partie annulaire 10. Dispositif moto-générateur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des flasques de la cage est calé sur une partie conique de l'arbre central fixe, tandis que des moyens de roulement sont disposés entre l'autre flasque et l'arbre de transmission, les flasques du rotor, munis d'ailettes de ventilation étant montés sur l'arbre central fixe, tandis que des moyens de roulement sont disposés d'une part entre l'autre flasque de la cage et l'arbre de transmission et d'autre part entre les flasques du rotor et l'arbre central fixe, lequel est iflobilisé longitudinalement par un dispositif pour le serrage d'un flasque de la cage sur la partie conique, des épaulements étant ménagés sur cet arbre pour l'immabilisation axiale du rotor.