Brevet FR2332641A1 — publié le 19770617

La présente Invention est une application des aimants permanents pour la réalisation de moteurs intégralement magnétiques, sans ba- binage et sans alimentation par courant électrique. Bien que la force coercitive des aima;ts soit bien inférieure à celle des électro-aimante, l'accumulation d'énergie sous forme de magnétis me peut offrir des avantages sur l'accumulation sous fores électro~ lytique solaires, stc. Pour faire tourner un moteur avec des flux magnétiques permanents, il faut résoudre valablement la problème posé par le "décrochage" périodique des polarités. A cet effet, quelques dispositifs antérieurement brevetés font appel à des artifices mécaniques assez complexes tels que cames, axcentriques, bielles,pistons,volant d'inertie comportant un certain nombre d'aimants successivement attirés par des barres de far.Ces machi- nes expérimentales qui s'apparentent assez aux mobiles de Calder- ne sont peut-être pas susceptibles de fournir une force matrice suffisante. Le moteur qui a été conçu a été inspire par la principe du moteur électrique à courant continu avec aimant permanent cois inducteur. Mais l'induit, en fer doux lamellé, na comporte aucun babinage et les polarités des masselottes tour à tour soumises à la répulsion et à l'attraction des pièces polaires de l'inducteur sont engendrées par un aimant permanent polarisateur, ayant une position fixe par rapport à l'inducteur.Le flux polarisateur est capté successivement par les masselottes au moment de leurs passages devant les pièces polaires, diamètralemet opposées, pourvant être assimilées à des balais,l'induit lui-même faisant fonction de collecteur de flux.Il n'y a pas contat, mais les entrefers sont aussi réduits que possible,grSce à un usinage tris précis, au tour, des pièces en présence. Sur ce principe,et compte-tenu de la possibilité de disposer le ou les aimants polarisateurs ds plusieurs façons différentes par rapport à l'inducteur et à l'induit. quatre versione du dispositif ont été étudiées. Premier dispositif-(Figures I et 2). Les pièces polaires (6), N-S d'un aimant polarisateur (7) sont dieposées entre les pôles de llinducteur(4). les lames de fer doux induites (3), empilées, sont encastrées et collées dans un manchon d'aluminium (I), prolongé par les tourillons (2) reposant sur des paliers à à roulements, logés dans les flasques (I0) fermant le bâti du moteur. Chaque lame est décalée de 90- ' avec la suivante, perpendiculairement à l'axe de rotation. Lis pSlss de l'inducteur sont réusnis par uns carcasse (5) repo- sant sur l'une des deux flasques a-magnétiques (I0). Comme il est indiqué sur le coupe de la figure 1, les polarités successives des massalattes diamètralement sppesées de l'induit (de noms inverses à caàxes du polarisatour), soumises au champ inducteur, cagendrent la rotation dans le sens de 15 flàche. -Pour un diamètre donné,on peut augmenter la puissance du moteur en augmentant sa longueur. Pour pouvoir déclancber ou interrompre la rotation, il faut pouvoir contrôler la polarisation. A cet effet, plusieures groupes-polari êstour-induit sont dispesées à intervalles réguliere (Figure 2). Le long de la tubulure formant Rotor, les pièces induites sont décalées d'un certain angle pour tendre vers une solution de continuité dans la rotetion.-Tous les aimants, polarisateurs sont encastrée dans un manchon externe d'aluminium (8). L'onsemble constitue un stator que l'on peut déplacer longitudinalement par rapport aux induits, entre les pôles de l'inducteur. A cet effet, le manchon (8) est percé de tubulures traversées par quatre entretoises (9) re,- liant entre elles les flasques (I0) et servant de glissières. Les flèches M et A indiquent les sens de déplacements déterminant la marche ou l'arrêt. Deuxième dispositif. -(Figures 3,4,5). Dans cette version, le flux polarisateur n'est plus radial, maie longitudinal par rapport à l'axe de rotation. Les aimants (I4) et (I5) sont disposés symétriquement de part et d'autre du Rotor. Celui-ci comporte un plateau circulaire (IE) en aluminium, solidai- re, par moulage,de cloisons séparatrices (I9). Deux noyaux de fer doux(I7) sont calés sur l'arbre moteur de part et d'autre du plateau (I8). Les lames induites (I6),encastrées dans le bloc(I8-I9) forment des circuits en fer à cheval avec les noyaux (I7) avec lesquels elles sont en contact intime. Elles sont supportées égalament par les deux noyaux d'aluminium (20) qui renforce la partie centrale de l'arbre (2).Les surfaces latérales des masselottes (I6) sont mises diamètralement en opposition avec les pièces polaires des aimants (14) et (I5) dont les carcasses se prolongent par deux masses troncôiques, terminées par des secteurs circulaires(Fig.4) de même rayon que les induits.Les entrefers de polarisation sont, dans cette version,extérieurs au champ inducteur. Les traits pointillés indiquent la propagation du flux magnétique dans les induits. La partie centrale de la carcasse des'aimants est percée pour par mettre le passage de l'arbre.-La carcasse annulaire (I3) de l'inducteur peut tourner librement mais sans jeu contre la surface interne du bâti cylindrique (II) a-magnétique du môtaur. Elle est positionnée longitudinalement par la butée circulaire (I2) et par le levier (2I) guidé dans la fente (22).Le levier est inséré par filetage en l'un des points diamètraux magnétiquement neutre de l'inducteur; la fente, ménagés dans le bâti, à la longuemr d'un arc de corcle espérieur ou su moins égal à 90 Ce dispositif permet de régler le calage des p8lsi de l'inducteur par rapport i ceux des polarisateurs. à l'instar du calage des balais dans un moteur électrique classique. et de commander la marche ou l'arrêt. Un système quelconque de verrouillage maintient le levier dans une position déterminée;dans le cas d'emploi d'aimants de grands puis- sance,un système de rappel assisté doit faciliter le manoeuvre manuelle du levier pour compenser la résction, de M vers A ou de A vers M, selon le sens de retation. Colui-ci peut d'ailleurs être inversé par un décalage de 180.. Troisième dispositif-(Figures 6,7,8). Dans les deux versions qui précèdent, la disposition des pôles des aimants polarisateurs est telle que las flux pénètrent las lamelles induites par leurs extrêmités diamétralement opposées. Pour augmenter le moment résultant des forces qui déterminent la rotation,le dispositif comporte un collecteur de flux ds diaeitrs très sensiblement inférieur à celui de la partie induite du Rotor et déporté latéralement par rapport à celui-ci et au champ indécteur. Comme dans la version précédante, le moteur comporte deux groupes polarisateurs disposés symétriquement par rapport a l'inducteur. Les pièces polaires des aimants (23) et (24) concentrent les flux polarisateurs sur les collecteurs(25) et (26) comme il est indiqué sur les coupes transversale et longitudinale des figures 7 et 6. Les lamelles (25) et (26), longues et relativement étroites,sont encastrées, dans le sens longitudinal, dans une tubulure amagnéti- que (20).EUes sont sensiblement plus larges,aux extrêmités exte r@eures, pour donner du relief aux masselottes collectrices. Les lamelles (27) et (28)induites et disposées de part et d'astre du plateau (I8) du Rator,sont empilées perpendiculairement et en contact intime avec les lamelles longitudinales issues du collecteur. Comme il est indiqué sur la figure 8,les masselottes (27) et (28) sont décalées pour obtenir une meilleure solution de continuité dans la rotation. -Un système semblable à celui de la version précédente permet ds faire varier le calage de l'inducteur par rapport aux polarisateurs. Quatrième version-(Figures 9 et I0). Comas dans la seconde version,les pièces polaires des aimants polarisateurs sont disposées latéralement' afin que le flux polari- sate@r traversant l'induit soit dirigé dans le sans parallèle à l' axe de rotation. -Au lieu que deux induitssaient solidairement soumis à un seul champ inducteur, cette version comporte deux inducteurs distincts (3I), (32), dont les champs ssnt inverses et réegie- sent avec les extrêmités N-S des lamelles (34) qui constituent les masselottes d'un induit unique. Compte-tenu de la direction des flux polarisateurs, le noabre des masselottes peut être impair. L'intensité du flux des deux puissants aimants 129) et (30) est concentrée vers les extrêmités polaires en forme de secteurs ci@- culaires.Le calage des inducteurs, solidaires de la pièce a-magnéti que cylindrique (33), s'effectue comme dans les versions précédentes. Mais aussi,pour tendre vers une solution de continuité dans la ro tationwles inducteurs (31) et(32)peuvent eux-mêmes être fixés de part et d'autre de la pièce (33), avec un certain décalage relatif. L'avantaga du moteur magnétique sur le moteur électrique tient à son autonomie de fonctionnement et à une grande fiabilité, Pour compenser la faiblesse de la force coercitive des aimants par rapport à celle des électro-aimants,les messie magnétiques doivent être considérables par rapport à celles d'un moteur électriQue de puissance comparable. C'est pourquoi son application paut être envisagée dans tous les domaines où le courant électrique est produit par des moyens pondéreux ou encombrants(piles à combustible ...batteries solaires, batteries d'accumulateurs, atc). Le moteur magnétique peut titre utilisé dans les engins spatiaux pour actionner tous les organes de servitudes. Si l'on considère,dans le domaine des transports,que le poids des batteries d'accumulateurs équipant une petite voiture électrique est de l'ordre de 350 Kilogrammes. que le rayon d'action est assez faible et que les recharges sont fréquentes,avec un temps d'immobilisation du véhicule de plusieurs heures,on est fondé 3 concevoir un véhicule decette catégorie équipé d'un moteur magnétique puissant,bénéficiant d'une masse magnétique considérable, par compensation.du poids et du volume des accumulateurs. La voiture "mangétique" peut comporter un système de transmission classique avec embrayage, boîte à variateur mécanique de couple et inverseur de marche. Parmi les applications fixes du moteur magnétique, il y a le groupe électrogbne,une dynamo ou un alternateur étant entraînés par un moteur magnétique. REVENDICATIONS I- Moteur à énergie magnétique accumulée dans des aimants per manentsavec inducteur et induit polarisé, caractérisé par le fait que sa carcasse en fer doux lamellé ne comporte aucun bobinage et que les polarités des masselottes réagissant avec, le champ inducteur sont engendrées par un ou plusieurs aimants polarisateurs. 2- Dispositif selon la revendication Itcaractérisé par le fait que le ou les induits sont0égalementccollecteurs du flux polarisa tueur, 3- Dispositif selon les revendications I et 2,caractérisé par le fait que le flux polarisataur traverse l'induit perpendiculai rement au champ inducteur. 4- Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que l'inducteur et les polarisateurs font partie de deux stators pouvant être décalés l'un par rapport 8 l'sutretsoit par transla- tion,soit par rotation, afin de régler la marche ou l'arrSt. 5- Dispositif selon la revendication 2,caractérisé par le fait que le, flux polarisateur collecté par les masselottes de l'induit à leurs passages entre les pièces polaires des aimants,peut Titre distribué de trois manieras différentes: a) normalement à l'axe, ans le champ inductaur; b) parallèlement à l'axe, hors du champ inducteur; c) normalement & l'axe hors du champ inductaur. 6- Dispositif seln la revendication 5caractérisé par le fait que dans la troisième version,la forme des lamelles induites et leur disposition sur l'arbre permettent de réaliser un collecteur de flux,bien séparé de l'induit et de diamètre inférieur. 7- Dispositif selon les revendications I et 2,caractérisé par le fait que la conception des pièces polaires inductrices et pola risatraces1ainsi que les induits et collecteurs permet un usinage de précision, au tour, grâce auquel les entrefers sont minimes et le passage des lignes de forca sst facilité au maximum. B-Dispositif selon la Revendication 5,caractérisé par le feit que la version (b) comporte une variante dans laquelle les masselottes d'un induit unique sont polarisées dans le sens longitudinal et sont soumises,aux extrêmités de polarités contraires, à deux champs inducteurs inversés.