Brevet FR2477332A1 — publié le 19810904

La pressente invention concerne d'une façon générale un moteur électrique et elle est plus particulierement relative à un moteur électrique à courant continu d'un type nouveau comprenant au moins un disque formant stator comportant un ensemble d'électroaimants à courant continu, et au moins un disque formant rotor comportant un ensemble d'aimants permanents, et dans lequel plusieurs disques formant stator et plusieurs disques formant rotor sont disposés coaxialement et alternés, 11 ensemble d'électroaimants étant excité par intermittence par l'intermédiaire dgun dispositif de commutation aussitot que la force d'attraction des deux champs magnétiques devient maximale et étant ensuite désexcité lorsque la force de répulsion devient minimale afin de permettre au disque formant rotor de produire un mouvement de rotation. Les sources d'énergie actuelles seront bientôt épuisées et la crise de l'énergie s' aggrave de jour en jour ; tous les pays du monde tentent en conséquence à rechercher à trouver et à développer de nouvelles sources d'énergie ou de nouvelles machines permettant d'économiser de l'énergie, les machines motrices étant plus particulierement à la base de toute industrie et consommant une grande quantité d'énergie. Non seulement les moteurs classiques consomment de grandes quantités d'énergie, mais ils polluent également l'atmosphère, ce qui expose le public a des risques sérieux. I1 est en conséquence souhaitable de réaliser une machine motrice qui ne produise pas de gaz résiduels susceptibles de polluer l'atmosphè- re.En outre, bien que les appareils classiques d'entraînement utilisant des moteurs électriques ne polluent pas I'atmosph- re, ils nécessitent une source d'alimentation continue en énergie pour les maintenir en fonctionnement, consommant ainsi une grande quantité d'énergie. Par conséquent, la réalisation d'une nouvelle machine motrice permettant d'économiser de l'éner- gie et ne posant aucun problème de pollution constitue un ob jectif important et d'actualité. Le but principal de l'invention est de supprimer plu sieurs des inconvénients des machines motrices classiques précitées et de fournir un moteur nouveau utilisant la force produite par l'action mutuelle relative des forces d'attraction et de répulsion de champs magnétiques produites par un ensemble de stators à électroaimants à courant continu et un ensemble de rotors à aimants permanents. L'invention a également pour but de fournir une machine motrice économisant de l'énergie et comprenant un électro-aimant à courant continu et un champ électromagnétique permanent et présentant une très puissante force motrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre, faite en se référant au dessin annexé, donné uniquement a' titre d'exemple et dans lequel - la Fig. 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation préféré de moteur à courant continu suivant l'invention - la Fig. 2 est une vue latérale en coupe suivant la ligne 1-1 de la Fig. 1, montrant l'agencement radial de plusieurs jeux d'aimants permanents dans un disque formant rotor, suivant l'invention - la Fig. 3 est une vue latérale en coupe suivant la ligne II-II de la Fig. 1, montrant l'agencement radial de plusieurs jeux d'électroaimants sur un disque formant stator, suivant l'invention - la Fig. 4 est un schéma du dispositif suivant l'invention ; - la Fig. 5 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation préféré du moteur à courant continu suivant l'invention, dans lequel les jeux d'électroaimants sont du type à double face - la Fig. 6 est une vue latérale en coupe suivant la ligne III-III de la Fig. 5 - la Fig. 7 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation du moteur à courant continu suivant l'invention, dans lequel les jeux dtélectroaimants et d'aimants permanents sont du type à double face, la Figure montrant seulement dans un but de simplification deux paires de disques formant stators et rotors respectivement. Comme représenté au dessin (Fig. 1 et 4), le moteur à courant continu suivant l'invention comprend des stators 10, des rotors 20, un arbre 30 et un dispositif de commutation 40. Suivant l'exemple représenté aux Fig 1 et 3, lesstators 10 comprennent chacun plusieurs électroaimants fixes sur un disque circulaire 11 en une matière amagnétique, au centre duquel est disposé un moyeu (ou un roulement) non représenté, et l'arbre 30 est introduit dans celui-ci.Les stators 10 sont fixés de façon classique dans un carter externe gnon représenté), et lorsque l'arbre 30 tourne, les stators 10 restent fixes et ne se déplacent pas en-raison de leur fixation dans le carter externe et en raison de la rotation se produisant dans des portées logées dans deux fiasques d'extrémité d'une façon classique, tandis que plusieurs jeux d'électroaimants 12 sont fixés dans des positions radialement symétriques sur la face desdits stators 10, quatre jeux de ces électroaimants 12 étant prévus dans le mode de réalisation représenté0 Ces jeux d'électroaimants 12 sont composés respectivement de plusieurs aimants élémentaires, dont chacun comprend une armature en ferro-silicium et un bobinage.Deux jeux d'électroaimants 12 sont reliés en série, tandis que (six paires de bornes sont reliées en parallèle à leurs jonctions communes et sont en outre reliées à une batterie 60 par l'intermédiaire du dispositif de commutation 40 et d'un interrupteur principal 50 (Fig. 4) Ainsi, lorsque l'inter- rupteur principal 50 est fermé et que le circuit de commutation est active la polarité de chaque jeu d'électroaimants 12 est la meme, c'est-à-dire que les pales Sud de tous les jeux d'électroaimants 12 se trouvent sur le côté externe et leurs pôles Nord se trouvent sur le côté interne (on comprend que les pôles Nord peuvent être situés sur le côté externe et les pôles Sud sur le côté interne). Dans ce mode de réalisation le dispositif de commutation 40 est une sorte d'interrupteur de fin de course, mais que l'on peut bien entendu utiliser toute autre forme de dispositif de commutation par exemple un dispositif de commutation sans contacts tel que par exemple un redresseur commandé au silicium, une cellule photo-électrique et leur circuit de commande. Comme on l'a representé à la Fig 2, l'arbre 30 est fixé dans les rotors 20 au centre du disque circulaire 21 en matière amagnétique. Un dispositif d'actionnement (non représenté) est fixé aux points où les aimants permanents exercent une force d'attraction maximale sur les électroaimants, pour rendre le dispositif de commutation 40, actif 1, ce dispositif étant rendu inactif pendant la période de répulsion minimale pour commander les jeux 12 d'électroaimant afin que ceuxci soient excités ou desexcités. Chaque jeu de quatre aimants permanents 22 est disposé dans la position radiale correspondante des rotors 20, chaque jeu d'aimants permanents étant composé de deux séries d'aimants 22 et leur position fixe correspondant à celle des jeux d'électroaimants 12. En ce qui concerne la polarité, les faces polaires Sud sont dirigées vers la face polaire Sud du jeu d'électroaimant 12 excité, et les faces polaires Nord sont dirigées vers la face polaire Nord du jeu d'électroaimant 12 excité. Ainsi, lorsque ledit jeu d'électroaimant 12 n'est pas excité, l'armature du jeu d'électroaimant 12 est attiré par la série d'aimants permanents 22 et lorsque ledit jeu d'électroaimant 12 est excité il est repoussé par la série d'aimants permanents 22. L'arbre 30 s'étend à travers tous les stators 10 et tous les rotors 20, mais les rotors sont fixés sur l'arbre 30 et les stators sont emmanchés sur l'arbre 30 dans un roulement ou une portée et fixés dans un carter (non repré sente). Ainsi la force de rotation due à l'attraction et à la répulsion relatives des stators et des rotors 10 et 20 peut entraîner lesdits rotors et l'arbre 30 en rotation et entraîner ainsi une autre machine. Le nombre et l'intervalle des stators 10 et des rotors 20 sur l'arbre 30 peuvent être déterminés en fonction des impératifs pratiques. Comme indiqué plus haut, les aimants permanents 22 et les électroaimants 12 sont agencés de façon à se trouver disposés face à face et radialement sur une face du disque rotor et du disque stator. Cependant les jeux d'électroaimants 12 du stator 10 peuvent être du type à deux faces comme représenté à la Fig. 5 montrant le second mode de réalisation de l'inventions dans lequel les deux faces de chacun des électroaimants 12 sont placées respectivement en regard de deux disques 20 formant rotors, les autres éléments du dispositif suivant l'invention restant inchangés. On a représenté à la Fige 7 un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel deux paires de disques formant rotors et stators sont combinés en un seul ensemble au moyen de brides 13 et 14, et les jeux d'aimants permanents et d'électroaimants sont du type à double face, les électroaimants étant disposés entre les jeux draimants permanents. Cette construction augmente encore la force engendrée par la cooperation des forces d'attraction et de répulsion des deux champs magnétiques. On comprend que dans un but de simplicité, on a représenté seulement deux paires-de rotors et de stators, bien que l'on puisse utiliser un nombre plus grand de rotors et de stators combinés ensemble en fonction des besoins. Lorsqu'ils sont assemblés, les stators 10 et les rotors 20 sont disposés alternés un par un c'est-a' -dire que le premier élément est un stator 10 et le second est un rot or 20, le troisième étant un stator 10 et ainsi de suite, et les jeux d'électroaimants 12 des stators 10 sont disposés de fa çon que les les pales Nord et Sud des rotors 20 soient disposés dans les positions représentees au dessin. En outre, les sta tos 10 sont disposés dans des positions fixes tandls que dans les rotors 20 les jeux d'aimants permanents 22 d'un rotor sont disposés suivant un angle différent par rapport aux jeux d'aimants permanents d'un autre rotor, conferant à l'en- semble du dispositif des forces d'attraction et de répulsion dans la meme sequence de temps, de sorte que la rotation obtenue est uniforme et régulière. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 - Moteur électrique à courant continu perfectionné caractérisé en ce qu'il comprend un carter adapté pour recevoir au moins un stator (10) et au moins un rotor (20), et un arbre (30) s'étendant à travers les centres desdits stators et rotors, chaque stator (10) étant constitué par un disque circulaire en une matière amagnétique comportant une portée ou un roulement central pour recevoir ledit arbre (30) à rotation, plusieurs jeux d'électroaimants (12) qui sont fixés radialement sur au moins une face de ce disque, ledit rotor (20) étant constitué par un disque circulaire en une matière amagnétique comportant en son centre des moyens de fixation adaptés pour être fixés rigidement sur ledit arbre (30) et un nombre égal de jeux d'aimants permanents (22) étant fixés sur au moins une face dudit rotor dans des positions qui correspondent à celles des jeux d'électroaimants (12) dustator 10, un dispositif de commutation (40) étant monté en série avec une source d'alimentation (60) en courant continu et disposé dans une position telle que lorsque lesdits électroaimants > (12) et lesdits aimants permanents (22) se trouvent dans la position d'attraction maximale lesdits jeux d'électroaimants prévus sur lesdits stators (10) soient excités de façon à engendrer un champ magnétique de même polarité que le champ magnétique des aimants permanents (22) prévus sur le rotor (20) t repoussant ainsi ce rotor en le forçant à tourner, et de façon que lorsque lesdits rotors se déplacent angulairement vers une position neutre par rapport auxdits stators, lesdits jeux d'électroaimants soient désexcités par le dispositif de commutation, les jeux d'aimants permanents desdits rotors attirant alors lesdits jeux d'électroaimants des stators,-de sorte que les effets intermittents des forces d'attraction et de répulsion obligent les rotors à continuer de tourner 2 - Moteur électrique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits jeux d'électroaimants (12) sont montés sur au moins une face desdits rotors (20), tandis que lesdits jeux d'aimants permanents (22) sont prévus sur au moins une face desdits stators (10). 3 - Moteur électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un certain nombre de disques formant stators (10) et de disques formant rotors (20) sont fixés de façon alternée sur ledit arbre (30), lesdits jeux d'aimants permanents (22)prévus sur chacun desdits rotors ou desdits stators étant décalés d'un certain angle par rapport aux autres jeux d'électroaimants (12) correspondant prévus sur ledit stator ou sur ledit rotor.