Brevet FR2348596A1 — publié le 19771110

Ralentisseurs et freins éleotro-magnétiques par génération et surgénération du courant électrique par un organe doté d'aimants permanents, disposés tout autour d'un élément trDurnant 8 une vitesse supérieure à oelle des roues du camion ou de l'engin concerné. Cette vitesse peut être inférieure, mais la génération de courant sera plus faible pour un entrefer égale A proximité de chacun des piles des aimaqts permanents, on disposera d'une ou plusieurs bobines dans lesquelles le courant sera généré suivant le sens de ltorientation des électrons dans ce conducteur déterminé par le champ de l'aimant permanent. Chaque aimant permanent peut généré du courant dans le sens désiré : positif ou négatif. Les formes des aimants permanerts et l'espace entre ceux-ci deter- mineront la forme du courant et la distance inter-impulsion induite. le bobinage sera calculé avec un nombre de spires et les capacités parasites bien choisies pour donner naissance à la résonance par rapport à la vitesse de rotation de l'aimant permanent. La moyenne de vitesse du disque sera considérée pour l'exploitation de la résonance. La distance entre les fers electro-magnétiques, supports de bobines et les organes de supports d'aimants permanentes sera déterminée pour la résonance et le niveau du courant généré, nécessaire pour l'application, aux bobinages disposés tout autour du-rotor qui est solidaire aux roues du véhicule. Le rotor est composé par des feuilles de fer électro-magnétiques découpées sur les bords, empilées les unes sur les autres pour former des disques crénelés. Les crêneaux extrêmes vont être empilés l'un sur l'autre sur un axe de forme carrée, rectangulaire ou rainurée pour empêcher les rotations et déplacements des feuilles entre-elles. Le support de ces disques empilést9era l'arbre, support de roues du vehicule, qui sera solidaire d'un différentiel pour donner une rotation régulière à ce rotor La masse du camion entraîne les roues par sa force cinétique. Les deux roues transmettant par l'intermédiaire d'un diffXren- tiel la somme des deux mouvements au rotor. Les disques ,supportants lés aimants permanents et entratnés par un organe de rapport à la vitesse supérieure de préférence. créent un champ d'exitatiofl suffisant. Les cornes,obtenues par l'empilage des disques crénelés électro-magnétiques,vont jouer le r81e de support des bobines qui créeront un champ magnétique induit par rapport entre le tambour fixé à la carcasse du camion et celles-ci. Les entrefers entre les cornes du rotor et le tambour seront soigneusement calculés pour obtenir la puissance du freinage désiré, (les posibilités vort de. quelques Kw à quelques Hw). L'énergie générée par la masse du camion est dissipée, en premier lieu, par génération ou surgénération du courant obtenu par la vitesse supérieure de l'organe support des-aimants permanente,-êt -- en second lieu, par les cornes du rotor qui représentent une surface importante, par exemple pour dissiper 80Q Kw, il faut environ I600cm2 de rotor. Les cornes possèdent chacune un bobinage qui se trouve disposé de préférence à la perpendiculaire au bobinage du générateur. Bien entendu les noyaux supports de bobines de ce générateur seront disposés également à la perpendiculaire. Les pôles de chaque bobine de cet alternateur vont être directement reliés aux pôles des bobines qui se trouvent autour des cornes du rotor. L'énergie électrique générée sera transformée dans le rotor sous forme d'énergie électro-magnétique et celle-ci établiera le freinage en second lieu, entre le tambour et le rotor. La dissipation jusqu'à 800 Kw est assurée par le refroidissement obtenu par des trous anti-sifflets du rotor et les créneaux antisifflets qui sont disposés tout autour de l'organe tournant à grande vitesse supportant les aimants permanents de cet alternateur, et le tambour qui est fixé à la masse du véhicule. La température ne doit en aucun cas dépasser 1000 même si la durée du freinage ou ralentissement est trac prolongée et si la dénivellation est supFrieure à I0% avec une vitesse de 50 Km ou plus. Cette formule s'applique aux vehicules d'un poids inférieur à 40 tonnes et atteignant une vitesse de I30 kmh. Pour les camions de plus de 40 tonnes, il y a lieu de créer une augmentation de surface totale de créneaux du rotor, et sur le tambour considéré comme stator, création de créneaux opposés aux créneaux du rotor. Sur chaque créneau du tambour, l'emboutiseement d'un entourage ieolant UOn non conducteur coxLducteur thermique) supportant des hautes températures de l'ordre de 300 & 1000 et plus. Cet anneau sera entouré d'un autre anneau métallique à faible résistance inductive (bobine portée à haute température par l'induction du champ magnétique à partir du pôle du rotor aux pales du tambour). La partie chauffante comporte une ou plusieurs spires autour de l'anneau isolant électriquement et thermiquement, quircôflstituent un secondaire de transformateur court-circuité sur lui-meme et considéré comme dissipateur total de l'énergie électrique et magnétique en énergie thermique. L'élévation de la température de cet anneau peut représenter la dissipation thermique pouvant aller jusqu'à plusieurs mégawatts. l'aération de l'ensemble de ces anneaux dissipateurs sera prévue avec une grande protection d'isolement thermique pour dissiper harmonieusement cette température dans l'air. L'organe supportant les aimants permanents est constitué pour assurer un déplacement linéaire sur l'axe du support, duquel il est indépendant mécaniquement, exception du frottement. Par contre il est relié par l'intermédiaire de l'organe de transmission de vitesse qui est fixé au tambour par les roulements ou coussinets. L'entranement de cet organe de transmission de vitesse est en liaison avec la couronne qui est solidaire à l'arbre représentant la rotation de vitesse du rotor ou des roues du véhicule. L'organe, apport des aimants permanents de I'alternateur est doté d'une couronne centrale assez prolongée comprenant des engrenages externes permettant un déplacement linéaire à l'axe supportant les roues ou le différentiel de l'engin. Le déplacement est assuré par un système hydraulique, pneumatique ou électrique, commandé directement à partir du tableau de bord du conducteur. Le circuit pneumatique est tres répandue dans le système de freins des camions. Cette commande détermine la génération du courant, en premier lieu et le déplacement doit etre suffisant pour pouvoir générer le courant faible ='emptchant pas le déplacement du camion lors d'une donduite sans freinage. Par contre, dans l'autre sena, le déplacement de cet organe supportant les aimants permanents doit titre suffisant pour obtenir en second lieu, le courant généré nécessaire lors du freinage. Le déplacement linéaire de cet organe est assuré par les glissières de transuission se trouvant sur l'axe représentant une roue dentée, suffisamment prolongée, solidaire à celui-ci pour pouvoir glisser sur la denture de l'organe de transmission entraîné par la couronne solidaire de l'ase supportant les roues de l'engin. Le déplacement peut outre transmis, également, par une vis sans fin' se trouvant sur l'axe supportant les roues, sur laquelle se trouve l'organe supportant les aimants permanents, tournant librement sur celle-ci. MQis,par contre,il est en liaison direct avec l'organe transmetteur et inverseur de vitesses par l'intermédiaire de la couronne solidaire à la vis sans fin. La vis sans fin est solidaire par ses rainures internes à l'arbre supportant les roues. ne l'engin ou du wagon. L'avantage de l'inversion de vitesse est d'obtenir le déplacement des aimants permanents par rapport au rotor supportant des bobines de générateur. Le déplacement à contre-sens représente une double vitesse donc un équilibre statique. Le nombre des dents de l'organe multiplicateur, transmetteur, permettra de diminuer ou d'augmenter la vitesse de déplacement de l'organe supportant les aimants permanents. Le courant généré va dépendre du rapport entre les dentures, couronne et dentures axiales de l'organe supportant les aimants permanents et de la commande, soit, automatique-électroniqúe, soit, à la commande associée de la commande traditionnelle de freins, réglée harmonieusement et actionnée à partir du tableau de bord du conducteur. Sur la partie du tambour évoqué précédemment et en face de bobines génératrices se trouveront une ou plusieurs bobines et un ou plusieurs photodéteetrurs. Leur emplacement sera déterminé pour obtenir, les meilleures informations destinées à la commande électronique se trouvant soit, sur place, soit, sur le tableau dè bord. La protection sera plus grande, à partir du tableau de bord. On peut doubler tout ce système pour augmenter à l'extreme, la sécurité. L'invention prévoit la disposition d'une rangée de bobines, tout autour du tambour, à l'intérieur, en fac de l'organe supportant les aimants permaner-te où ils devront se trouver au moment du nonfreinage. De ce fait, on va disposer en mEme temps d'un alternateur, chargeur de batterie et producteur d'électricité nécessaire aux différents circuits d'alimentation du véhicule. A l'intérieur du tambour, on disposera' de noyaux Berro-magnOtiques au milieu de chaquX bobine. L'entrefer entre ces bobines et l'organe supportant lee aimants permanents, sera fixé et pr8déterminé. Bien entendu, l'invention prévoit un éloignement supplémentaire au delà de l'éloignement de non freinage pour effectuer une régulation de charge par le méme système de commande automatique at éloignement ou de rapprochement que celui utilisé pour les freins. La tension recueillie aux bornes de ces bobines sortira sur des points fixes du tambour et sera redressée avant ou après pour aller directement dans la batterie. Elle pourra être régulée à nouveau, si nécessaire. Le retord à la position de non-freinage peut être assuré par un ressort, pour libérer ainsi le système hydraulique ou autre, d'une phase de travail. Dans le cas de véhicule équipé de moteur entièrement électrique, le système peut être considEri, comme récupérateur de l'énergie pour l'acheminer vers la batterie, étant donné, que celle-ci sera suffisamment importante pour-recevoir une telle charge au moment du freinage. Pour équiper de tels véhicules, il faudra une autre série de bobines avec leurs noyaux ferro-magnétiques, disposés à l'intérieur du tambour. REVENDICATIONS 1. Dispositif de ralentisseurs et freins électro-magnétiques par la génération du courant nécessaire par l'alternateur dont le rotor est équipé d'aimants permanents, multi-polaires disposés au choix t Nord-Sud. Tout-Sud. Tout-Nord. 2. Dispositif selon revendication NO 1, caractérisé par l'obtention de deux vitesses et d'un équilibre statique. 3. Dispositif selon revendication N 2, caractérisé par le fait que l'on peut augmenter la vitesse de la partie supportant les aimants permanents, par la prédétermination du nombre des dents de la couronne centrale solidaireJ organe supportant les aimants permanents disposés vers l'extérieur. Dispositif selon revendications N0 2 et 3, caractérisé par le fait que les bobines consommatrices sont disposées perpendiculairement aux bobines génératrices de courant. 5. Dispositif selon revendication N 4, caractérisé par le fait que les bobines consommatrices representent la charge des bobines génératrices en transformant le champ électrique en un champ magn*- tique et de ce fait rétablissnt le freinage entre le rotor et le tambour 6. Dispositif selon revendication N 4, caractérisé par le fait que les bobines génératrices et-les bobines de charge consommatrices se trouvent sur le rotor, donc aucune liaison de fils électriques externes n'est nécessaire. Elles peuvent être reliées entre-elles sans problème de mauvais contact. Elles peuvent être reliées en série, par rangée, en croisée ou en parrallèlle. 7. Dispositif selon revendication N 1, caractérisé par la production de freinage du fait de l-a-diminution de l'entrefer et de la génération du courant, par un système de déplacement de l'organe supportant les aimants permanents. 8. Dispositif selon revendication N 7, caractérisé par le fait que l'on peut établir un déplacement linéaire sur l'axe supportant les roues du véhicule sans diminuer la vitesse de rotation de l'organe supportant les aimants permanents. 9. Dispositif selon rovendication N 1, caractérisé par le fait que l'on peut augmenter ou diminuer l'entrefer par un déplacement linéaire sur l'axe supportant les roues du véhicule. 10. Dispositif selon revendication N 1, caractérisé par le fait que l'énergie cinétique représentant la masse de l'engin en déplacement est collectée pour entraîner l'alternateur, producteur de l'énergie électrique, pour se freiner elle-meme. 11. Dispositif selon revendication N 5, caractérisé par le fait que l'énergie est dissipée en premier lieu par la transformation de l'énergie cinétique en énergie électrique par la génération de courant, en second lieu, par la transformation de l'énergie électrique en énergie magnétique et ainsi disipée dans le tambour et dans la masse de l'engin, et dans le rotor lui-même, par une aération suffisante obtenue par la vitesse de rotations rapides de l'organe supportant les aimants permanents. 12. Dispositif selon revendication N0 11, caractérisé par le fait que l'organe tournant à grande vitesse comporte des trous anti siffle oblique dirigés de telle sorte, qu'ils provoqueront une aération suffisante. 13. Dispositif selon revendication N 11, caractérisé par le fait que l'organe peut également étre pourvu d'ailettes pour acorotre cette aération, dans certains cas. 14. Dispositif selon revendication Holll, caractérisé par le fait que le tambour,lui-m8me, peut ette-rotatif dans le même sens que 1' organe supportant les aimants permanents, bien entenduwentre le tambour rotatif et la masse de l'engin* la surface doit être auffi- sante et avec un entrefer (tambour engin) d'un strict minimum et de surface importante 15. Dispositif selon revendication N 11, caractérisé par le fait que lton peut rendre le tambour rotatif par un disque couronné fixé au rotor et un pignon fixé sur un axe solidaire au chassis, et tournant sur celui-ci en entratnant le tambour à grande vitesse. 16. Dispositif selon revendication N 15, caractérisé par le fait que le système comporte soit, sur le tambour (si celui-ci est fixé au chassis de l'engin), soit en face des bobines considérées génératrices et en -face de l'organe supportant les aimants permanents. Trois systèmes peuvent être appliqués simultanément, si néces- saies - photodétecteurs, - thermodétecteurs, - bobines chargées de transmettrje les informations par leur propre induction. 17. Dispositif selon revendication NO 14, caractérisé par le fait dé disposer ule commande électronique perfectionnée qui va condition nér le déplacement linéaire de l'organe supportant les aimants permanents et le niveau de génération du courant, par l'intermé diaire de la distance dite "entrefer". 18. Dispositif selon revendication N0 1, caractérisé par le fait qu'il comporte dans la partie fixée, à l'intérieur du tambour, une rangée de bobines avec leurs noyaux qui seront excités au moment du non freinage et qui feront l'objet d'alternateur, tandis que les aimants permanents devront se trouver juste en face, à ce moment 1à. 19. Dispositif selon revendication NO 18, caractérisé par le fait que l'on peut faire effectuer un déplacement supérieur à l'entrefer, au moment du non-freinage par prélèvement d'informations sur la batterie elle-mSme, pour réguler sa propre charge, par l'intermé diaire du système de commande linéaire supplémentaire destiné à la régulation de charge et du réglage de l'entrefer supplémentaire de cet alternateur. 20. Dispositif selon revendication NO ;, caractérisé par le fait que pour les engins d'un poids supérieur à 40 tonnes, on peut ajouter sur le tambour un grand nombre d'anneaux isolants disposés sur les noyaux tout autour de celui-ci, traversant la paroi du tambour. 21. hispositit-selon revendication NO 20, caractérisé par le fait que les anneaux isolants électriquement et thermiquement se trou vent sur la partie externe de la paroi du tambour. Ces noyaux seront maintenus par des votes qui seront fixées au tambour, également sur la partie externe. 22. Dispositif selon revendications NO 20 et 21, caractérisé par le fait qu'il comporte des anneaux métalliques se trouvant sur les anneaux isolants des noyaux traversant le tambour dans la partie externe, donc dans la voûte, destinés à dissiper des températures parfois élevées au moment du freinage. 23. Dispositif selon revendication NO 22, caractérisé par le fait que ces anneaux représentent l'organe dissipateur et secondaire de transformateur court-circuité sur lui-mSme. 24. dispositif selon revendication N 1, caractérisé par le fait que le système peut être doté d'un différentiel qui doit être insérer à l'intérieur du rotor de l'organe supportant les bobines dites "de charge" Llaxe de transmission des deux roues au différentiel sera conçu à travers un tube supportant l'ensemble. La partie représentant la somme du différentiel sera fixée à l'intérieur du tube, et celui-ci sera fixé au rotor. 25. Dispositif selon revendication N 24, caractérisé par le fait que l'on peut adapter à un axe de transmission provenant du moteur par l'intermédiaire de la boite de vitesses de l'engin au système de rotor et du tube, rerésentant la somme de vitesse du différentiel ; s'il agit des roues du véhicule, considérées comme "roues motrices". 26. Dispositif selon revendications prEcédentes, caractérisé par le fait que l'on peut appliquer ce procédé à des véhicules de tonnage inférieur et que l'invention peut s'appliquer à toutes sortes d'engins, civils ou militaires, quels que soient leurs tonnages qui sont équipés de freins traditionnels ne suffisant pas au ralentissement désiré. Quelque$ois,Lla force de l'énergie cinétique est énorme et représente plusieurs milliers de mégawatts, dans le cas par exemple des engins des chemins de fer ou les râpes du métropolitain.