Brevet FR2553239A1 — publié le 19850412

- Moteur Magnétique La présente invention concerne un moteur fonctionnant grâce à l'énergie potentielle créée par le champ magnétique d'aimants permanents évoluant à l'in térieur de leur zone d'influence mutuelle. Le principe est le suivant : un aimant permanent possede 2 pôles magnéti- ques, le "NORD" et le "SUD". Deux pôles de type différent s'attirent et deux pôles de même type se repoussent. Deux aimants de taille identique et de forme parallélépipédique, appelée "A" et "B" dans le texte par commodité, placés face à face, l'un A fixé sur un plateau circulaire pivotant sur son axe et l'autre B fixé sur un axe le prolongeant (Figure 1) s'attirent si ils ont les pôles con traire, ce qui fait pivoter le plateau. Quand l'aimant A arrive en face de B, le le plateau arrête sa rotation. Si l'aimant B pivote de 1800 sur son axe, il change l'ordre de ses pôles et repousse l'aimant A. De ce fait, le plateau pivote.En synchronisant la rotation à 1800 de B avec le passage de A, le pla teau a un déplacement circulaire de part et d'autre de B dans la zone d'influen ce ce mutuelle des aimants. Sur le plateau A sont fixés quatre aimants à 900 l'un de l'autre. Leurs pôles sont choisis comme suit : A1 nord - A2 sud - A3 nord A4 sud. Les aimants B sont au nombre de 5 : B1 - B2 - B3 - B4 - B5 (Figure 2). La proportion des A et des B étant de 4/5, il ne peut y avoir qu'un aimant A face à face avec un B, les autres aimants A se trouvent chacun entre deux aimants B. Le nombre d'aimants A est toujours pair et celui de B impair. Les aimants sont réglés comme suis (Figure 2) L'aimant B1 est en cours de rotation devant Al B2 est nord, attire A4 et repousse A1 B3 est sud, attire A3 et repousse A4 B4 est nord, attire A2 et repousse A3 B5 est sud, attire A1 et repousse A2. Si la rotation des éléments B est assurée automatiquement à chaque face à face, le système évolue B1 finit sa rotation et devient nord Le plateau A pivote et l'aimant A4 arrive en face de B2. B2 se met en rotation de 1800 devant A4 (Figure 3) B3 sud attire A3 et repousse A4. B4 nord attire A2 et repousse A3. B5 sud attire Al et repousse A2. B1 nord attire A4 et repousse A1. B2 finit sa rotation et devient sud. Le plateau pivote et A3 arrive devant B3. B3 se met en rotation devant A3 (Figure 4) B4 nord attire A2 et repousse A3 B5 sud attire Al et repousse A2 B1 nord attire A4 et repousse Al B2 sud attire A3 et repousse A4 B3 finit sa rotation et devient nord. Le plateau A pivote encore et A2 arrive devant B4. B4 se met en rotation devant A2 (Figure 5). B5 sud attire Al et repousse A2 B1 nord attire A4 et repousse Al B2sud attire A3 et repousse A4 B3 nord attire A2 et repousse A3 B4 finit sa rotation et devient sud Le plateau A pivote et Al arrive devant B5 B5 se met en rotation devant Al (Figure 6) B4 sud attire Al et repousse A2 B3 nord attire A2 et repousse A3 B2 sud attire A3 et repousse A4 B1 nord attire A4 et repousse Al Le plateau A continuera de tourner tant que les rotations des aimants B seront assurées dans l'ordre décrit. Il est a noter que quand un aimant B pivote, les autres aimants B- travaillent à attirer et à repousser les aimants A qui se trouvent dans leur zone d'in-. fluence personnelle. La rotation des aimants B est assurée par un systeme électro-mécanique utilisant des électro-aimants de type "à noyau plongeur"-. La puissance de ces électro-aimants est définie par le couple a combattre lors de la rotation des aimants B. Ils sont aidées en cela par la force des autres aimants en travail. L'inverseur de pôle est illustré Figure 23, pour la clarté du dessin il n'est représenté qu'un électro-aimant de rotation. L'inverseur se compose d'un corps 1 représente seul Figure 7; deux électro-aimants 2 et 23 ayant un axe commun sur lequel est fixée ou usinée une crémaillere; une roue dentée 4 qui transforme le mouvement alternatif des électro-aimants en mouvement circulaire grâce à la crémaillere; la roue dentée et la crémaillere sont représentées Figure 8; un axe supportant l'aimant 12, la roue dentée 4 et le bras ascillant 6, tous sont solidaires à l'axe; l'aimant 12 est fixé sur l'arbre par un embout-en matiare isolante; un interrupteur 7 présenté seul Figure 19. Il y a un inverseur pour chaque aimant B. Apres chaque rotation de l'inverseur, l'aimant B est bloqué dans une position de 900 de l'un ou de l'autre côté de l'axe vertical de l'inverseur, Figure 9. Le système permettant le blocage de l'inverseur est monté sur le corps. I1 se compose d'un électro-aimant 8 du même voltage que 2 et 23 mais de puissance plus modeste; d'un doigt de blocage 9 fixé ou usiné dans le prolongement de l'axe de l'électro-aimant 8; un ressort derappel 10 assure la pression du doigt en position de blocage; le ressort est en butée sur des ergots 11 fixés sur le doigt. Le bras oscillant 6 représenté seul figure 10 comporte 2- trous 21 et 22 où vient se loger le doigt repoussé par le ressort. Les matériaux entrant dans la conception du moteur sont de nature amagnétique et les aimants sont protégés de tout contact métallique. L'inverseur de pôle fonctionne comme suit : l'aimant B 1 est nord à 900 de l'axe vertical le doigt de blocage est fiché dans le bras oscillant dans un des 2 trous figure 11. L'aimant A arrive en face de B 1 et déclenche la rotation; l'électro-aimant 2 se rétracte simultanément avec le 8 qui retire le doigt de blocage du bras. En cours de rotation l'électro-aimant 8 du bloqueur reste rétracté figure 12. L'aimant B 1 fini sa rotation et devient sud, l'électroaimant du bloqueur débranché se relâche libérant le doigt qui se fiche dans l'autre trou du bras oscillant figure 13. Le blocage de l'inverseur permet un gain d'énergie car entre deux rotations les électro-aimants sont au repos. Il y a toujours un inverseur qui fonctionne tandis que sur les autres, bloqués, ce sont les aimants B qui travaillent. Le plateau 13 assurant la rotation ( figure 14) des aimants A est solidaire à un axe monté sur roulements à billes. Les aimants A sont fixés sur le plateau par bridage, collage, encastration ou par tout autre système assurant le même résultat. Les aimants utilisés sont de forme parallèlépipèdique. Leur taille varie avec la puissance demandée au moteur, le diamètre du plateau et la puissance des électro-aimants. La partie active de ces aimants est leur plus petit chant ( figure 15). La longeur des aimants A est supérieure aux aimants B qui sont eux limités en longeur par leur position en porte à faux sur l'axe inverseur ( figure 16). La puissance du moteur est augmentée par l'adjonction d'autre aimants A et B. La proportion entre les aimants A et B droit être très proche, les aimants A étant plus nombreux que les B. Ceci pour diminuer le nombre d'inverseurs par rapport au nombre d'aimants composant le moteur. Ajouter des aimants permet aussi de diminuer la distance maximum possible entre un aimant A et B ( figure I7), de ce fait les forces de répulsion et d'attraction exercées sur un aimant A placé entre 2 B sont plus élevées. En prenant un- plateau A de 700 mm de diamètre avec 28 aimants A placés à égale distance l'un de l'autre sur la circonférence du plateau et 21 aimants B avec leur inverseur individuel on obtient un moteur de 49 aimants. Pour faire un tour complet les inverseurs font 588 rotations le nombre de rotation est égal au nombre de A X nombre de B. Si ltinverseur de pôle a une consommation électrique de 5 Watts/heure le moteur fonctionnant avec un plateau et 21 ou 100 inverseurs a une consommation électrique totale de 5 Watts/heure puisque les inverseurs fonctionnent alternativement. En connaissant la durée de rotation d'un inverseur on peut calculer le nombre de tours/minute du moteur = 1. 60 A.B.T. A = le nombre d'aimants A B = le nombre d'aimants B T = la durée d'une rotation, d'un inverseur, en seconde. Le circuit électrique est très important car c'est par lui que sont provoquées et synchronisées les rotations des inverseurs. Le circuit électrique d'un inverseur est illustré figure 18. L'interrupteur 15 sélectionne un sens de rotation par 16 ou par 17 provoquant de ce fait le fonctionnement de 'lun ou de l'autre électro-aimant (2-ou 23). Sur la. figure 18 c'est l'électro-aimant 23 qui est sélectionné par le 17-; il se rétracte faisant tourner la roue dentée et le bras oscillant. L'électroaimant 8 du bloqueur fonctionne simultanément avec le 23 libérant le bras et permettant la rotation de l'ensemble.En fin de rotation l'extrémité 19 du bras vient buter contre le poussoir ( côté 26);de l'interrupteur quadruple 7; celui-ci coupe le circuit côté 18et le rétabli simultanément côté 20. Leur alimentation étant coupée les électro-aimants 23 et 8 s'arrêtent.. Le doigt 9 du bloqueur n'étant plus rétracté par 8 va, poussé par le ressort de rappel, se ficher dans le trou 21 que lui présente le bras oscillant en fin de course. L'interrupteur 15 peut rester sur 17, il ne se passera plus rien. Si par contre il sélectionne le 16 les électro-aimants 8 et 2 se rétractent simultanément. Le bras oscillant débloqué par 8 et attiré par 2 va buter sur le poussoir ( côté 27) de l'interrupteur quadruple 7. Le circuit est alors coupé en 20 et rétabli en 18. Les électro-aimants 2 et 8 sont débranchés, le doigt de blocage repoussé par le ressort de rappel 10 va se ficher dans le trou 22 du bras bloquant l'inverseur dans cette position. De ce fait l'aimant B que supporte cet inverseur est dans une position de travail attirant et repoussant les aimants A qui sont dans sa zone d'influence. L'interrupteur quadruple est illustré figure 19. I1 est composé de lamelles de métal 24 ( cuivre, laiton ou similaire) faisant ressort. Ces lamelles sont mises en contact par l'intér- médiaire d'un coulisseau 25 actionné lui-même par le bras oscillant 6 venant buter en 26 ou en 27.Les lamelles 24 sont isolées deux par deux à l'aide de pastilles 28 en matière isolante; les butées du coulisseau sont aussi isolées par les pastille 29. Pour garder les lamelles en contact d'un côté ou de l'autre une solution consiste à faire un circuit magnétique agissant sur le coulisseau 25. Ce circuit magnétique est composé de 2 petits aimants permanents 30 et 31 sur lesquels le coulisseau 25 poussé par le bras oscillant vient se piéger. Assurant de ce fait la pression sur les lamelles. De par la conception du circuit électrique la sélection de la position de l'inverseur est effectuée par l'interrupteur 15 de la figure 18. Le courant arrive par 15 et passe par 16 ou par 17. il faut un interrupteur de ce type pour chaque inverseur. Cet interrupteur droit être actionné avec précision pour provoquer la rotation des aimants B au moment précis de leur juxtaposition avec un aimant A.Une solution consiste en une piste métallique ( cuivre, laiton ou autre) circulaire placée sous le plateau A et balayée par des palpeurs fixés sous le plateau A ( solidaire du plateau) dans l'axe de chaque aimant A. La piste, figure 20, comporte alors 3 voies : une voie continue pour l'arrivée du courant et représentant la borne 15, 2 voies fractionnées en secteurs transmettant le courant aux bornes 16 et 17 du circuit. La figure 20 illustre une piste pour 5 inverseurs. Les ecteurs sont placés dans l'axe des inverseurs ainsi chaque inverseur comporte un secteur de la voie du milieu et un secteur de la voie externe. Les palpeurs sont de 2 types définis par le rôle de l'aimant A qu'ils desservent. Les aimants A sud ont un palpeur 35 qui balaie la voie intérieure 32 et la voie du milieu 33 figure 21.Les aimants A nord ont palpeur 36 qui balaie la voie intérieure 32 et la voie extérieure 34 figure 22. Quand un aimant A sud arrive, attiré par un aimant B nord ses palpeurs touchent la voie intérieure et la voie centrale de ce fait il active l'inverseur B 1 nord en B 1 sud, l'aimant A sud est alors repoussé par B 1 sud. Ensuite un aimant A nord arrive attiré par l'aimant B 1 sud, ses palpeurs touchent la voie intérieure et la voie extérieure et de ce fait active l'autre électro-aimant qui transforme l'aimant B 1 sud en B 1 nord, l'aimant A nord est alors repoussé par l'aimant B 1 nord.Les ecteurs extérieurs 34 transforment les B de B sud en B nord. Les ecteurs du milieu 32 transforment les B nord en B sud. La longeur des secteurs droit être calculée avec précision pour éviter que plusieurs palpeurs ne touchent simultanément.La longeur maximum d'un secteur est égal à : Ft. D A.B D est le diamètre de la voie concernée A le nombre d'aimants A du plateau B le nombre d'aimants B Pour pouvoir régler le moment de la rotation avec précision la p-iste est montée sur un support circulaire pouvant tourner de quelques degrés autour de l'axe du plateau A. Le moment de la rotation peut varier avec la vitesse de rotation du plateau. Les éléments décrits précédemment forment un moteur fonctionnant avec l'énergie magnétique des aimants permanents rentrant dans sa conception. Pour actionner les électro-aimants le moteur utilise une partie de l'énergie qu'il peut produire par le bais d'un générateur ( alternateur ou dynamo). Ce moteur peut aussi produire de l'énergie électrique avec le champ magnétique des aimants A en rotation.Il faut alors placer un bobinage annulaire plat sur le trajet circulaire des aimants A. La puissance de ce moteur est limitée par le diamètre que peut atteindre le plateau en ajoutant d'autres aimants A et B. La solution pour augmenter la puissance est de superposer plusieurs plateaux et de les solidariser avec le même axe. Un exemple avec 10 plateaux est donné figure 24 ( les inverseurs y sont schématisés par des blocs supportant les aimants B). Dans ce castes inverseurs B 1 de tous les plateaux fonctionnent simultanément les B 2 idem- etc...) I1 y a donc autant d'inverseurs qui fonctionnent simultanément que de plateaux. La consommation électrique du moteur est égale à la consommation d'un inverseur multipliée par le nombre de plateaux. Si on fait fonctionner alternativement tous les inverseurs de tous les plateaux la vitesse de rotation du moteur devient très lente parce que le nombre de rotations par tour est très élevé. De plus la longeur des secteurs, assurant l'alimentation électrique, devient très courte pour un moteur de 20 plateaux de 21 B et 28 A chacun sur un diamètre de 700 mu la longeur d'un secteur est de 0,18 mm. Cette longeur peut être insuffisante pour assurer la complète rotation des inverseurs. La solution à retenir est de faire fonctionner un inverseur, de chaque plateau, simultanément. Tout de même la rotation, alternative, de tous les inverseurs peut être appliquée pour les moteurs nécessitant une faible vitesse à l'utilisation. Pour un bon équilibre du moteur, ayant des inverseurs fonctionnant simulténément, ces inverseurs sont placés hélicoidalement dans l'intégration des plateaux. Un développé d'un moteur de 5 plateaux ( P 1 à P 5) et de 5 inverseurs par plateau est montré figure 25. Dans ce cas les aimants A sont aussi placés hélicoidalement. Devant chaque B 1 venant se placer un aimant A nord. REVENDICATIONS 1. Moteur magnétique fonctionnant grâce à l'énergie potentielle créée par le champ magnétique d'aimants permanents évoluant à l'intérieur de leur zone d'influence magnétique mutuelle, caractérisé par le fait qu'il comporte deux types d'aimants permanents de forme parallèlépipèdique. Les aimants permanents du premier type sont montés sur des plateaux superposés sur un axe commun formant ainsi le rotor. Les aimants de second type sont montés chacun sur un dispositif électromécanique provoquant, sous une impulsion électrique contrôlée, une rotation de 1800 de l'aimant dans un axe perpendiculaire à l'axe du rotor.Ce dispositif permet aussi le blocage de l'aimant dans deux positions d'un écart de 1800 ( 900 de part et d'autre). Les aimants du premier type sont en nombre pair sur chaque plateau ceux du second type sont en nombre impair autour de chaque plateau. - Les aimants des deux types se croisent à une distance de 0,5 à 5 mm, suivant leur taille, lors de la rotation des plateaux. 2. Moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les aimants du second type se mettent en rotation de 1800 individuellement chaque fois qu'un aimant placé sur le rotor arrive en face. La rotation synchronisée est provoquée par l'alimentation électrique contrôlée des électro-aimants permettant la rotation de l'aimant permanent. Le contrôle de l'alimentation est assurée par une piste circulaire fractionnée, en matériau conducteur, balayée par des palpeurs solidaires aux plateaux. Chaque aimant monté sur les plateaux possède un palpeur positionné dans son axe.La rotation des aimants est provoquée par deux électro-aimants de type à " noyau plongeur" ayant un axe commun sur lequel est fixée ou usinée une crémaillère, le mouvement alternatif des électro-aimants est transformé en mouvement rotatif grâce à une roue dentée solidaire à l'axe supportant l'aimant permanent. La roue est entraînée par la crémaillère. 3. Moteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le système blqquant l'axe de l'aimant, de la seconde catégorie, dans eeux positions ( 900 de part et d'autre) est composé d'un électro-aimant agissant sur un doigt de blocage venant se ficher dans le trou d'un bras oscillant solidaire à l'axe supportant l'aimant. Cet électro-aimant ne sert qu'au déblocage du doigt qui est maintenu, en position bloquante, par un ressort de rappel. Cet électro-aimant fonctionne simultanément avec l'un ou l'autre des deux électro-aimants assurant la rotation. 4. Moteur selon la revendication 2 caractérisé par le fait qu'un interrupteur quadruple commande la sélection de l'un ou de- l'autre électro-aimant de rotation. Cet interrupteur est lui commandé dans deux positions par l'ex trêmité du bras oscillant. Deux petits aimants permanents avec leur circuit magnétique maintiennent cet interrupteur en contact dans une position ou dans l'autre. 5. Moteur selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le circuit magnétique des aimants permanents peut être remplacé par un ressort indexé basculant sur son axe comme dans un interrupteur classique. 6. Moteur selon la revendication 2caractérisé par le fait que les deux électro-aimants, assurant la rotation de chaque aimant de la seconde catégorie, peuvent être remplacés par un seul électro-aimant à " double effet" ou par un électro-aimant à " noyau tournant". 7. Moteur selon la rendication 2 caracterisé par le fait que la transformation du mouvement alternatif des électro-aimants peut être obtenue par une - lyre solidaire à l'axe de l'aimant permanent. La lyre est entratnée par un pion, fixé sur l'axe des électro-aimants et coulissant dans une lumière usinée sur la lyre. Dans ce cas la rotation de 18O0peut être ramenée à 900 -( 450 de part et d'autre de l'axe). Les aimants permanents fixés sur ces inverseurs sont plus épais et moins larges que ceux fixés sur les plateaux. 8. Moteur la revendication 2 caractérisé par le fait que le moteur utilise, pour le fonctionnement alterné de ses électro-aimants une partie de l'énergie qu'il produit à l'aide d'un générateur. 9. Moteur selon la revendication 8 caractérisé par le fait que le moteur peut produire de l'énergie électrique en utilisant le champ magnétique des aimants permanents en rotation sur les plateaux. Des bobinages annulaires plats sont placés sur le trajet circulaire de ces aimants. IO. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les matériaux rentrant dans la conception du moteur sont, à part les électro-aimants, de nature amagnétique. 11. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la rotation des aimants du second type peut être obtenue par un système hydrolique, pneumatique ou autre.