Brevet FR2592536A1 — publié le 19870703

La présente invention est relative à un moteur électrique'd'un type nouveau , susceptible d'être utilisé aussi bien à vitesse constante qu'à vitesse variable , tout en fournissant à la sortie un couple mécanique dont les caractéristiques sont intéressantes On connaît des moteurs électriques à vatesse variable , qui , tous , comportent un rotor classique. Les variations de la vitesse sont obtenues par diverses commutations des circuits , ce qui entraîne notamment une variation du rendement en fonction des vitesse choisies .Autrement dit , le rendement du moteur est meilleur à.certai- nes vitesses qu'à d'autres . De plus , on sait que ce type de moteurs fournit à bas régime , un couple mécanique souvent insuffisant La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients , en réalisant un moteur électrique d'une structure entièrement nouvelle , dont les performances offrent des possibilités d'utilisation plus larges que les moteurs de type connu Un moteur électrique selon l'invention est caractérisé en ce que sa structure mécanique est analogue à celle d'un moteur thermique à pistons et à vilebrequin , c'est-à-dire que chaque piston est relié par-un embiellage au vilebrequin dont il commande la rotation pour constituer l'arbre de sortie du moteur , chaque piston étant mobile suivant un mouvement linéaire alternatif à l'intérieur d'une chemise fixe , ensemble de chaque remise et de son piston étant réalisé sous la forme d'un électro-aimant dont le bobinage reçoit une suoesssion d'impulsions dont chacune est un courant continu , mais la polarité étant alternativement positive , puis négative , et ainsi de sui te , d'une impulsirtll à la suivante Suivant une autre caractéristique'de 1 invention , les impulsions alternativement positives et né gativ sont produites à partir d'une source d'alimentation en courant continu , dont la connutation et le âchae avec changement ;ie polarité sont commandés par le moteur iui-ineme. Suivant une autre caractéristique de l'invention , le hâchage des impulsions est assuré à partir d'un dispositif analogue à celui de l'arbre à cames d'un moteur thermique à pistons Le dessin annexé , donné à titre d'exem ple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention;. Figure 1 est une coupe longitudinale d'un moteur électrique selon l'invention , comportant quatre cylindres en ligne Figure 2 est une perspective partielle montrant , en coupe , le détail d'un embiellage Figure 3 schématise l'arbre à cames qui commande les commutations électriques. Figure 4 est le schéma électrique général pour le câblage du moteur On a représenté sur les dessins un moteur électrique selon l'invention , qui comporte quatre pistons r1 , 2 , 3 , 4 , dont chacun coulisse à l'intérieur d'une chemise de guidage fixe 5 , 6 , 7 , 8 .Suivant une technologie connue pour les moteurs thermiques à pistons , chaque piston 1 à 4est relié par une bielle 9 à 12 , à l'un des quatre manetons 13 à 16 , d'un vilebrequin 17 , constituant l'arbre de sortie du moteur électrique .Chaque ensemble conB- titué par un piston 1 à 4 , et sa chemise 5 à 8 , forme un électro-aimant du genre de ceux qu'on a schématisé sur la f & gure 4 par les références 18 à 21 .Chacun de ces électro-aimants peut être de tout type connu .En particulier - le piston 1 à 4 peut être constitué par un noyau massif par un joyau feuilleté , ou à la façon de tout noyau plon geur connu - la chemise 5 à 8 est préférablement-, équipée d'un ou plu sieurs enroulements statoriques , comme cela est connu pour la construction des électro-aimants. L'alimentation de chaque électro-aimant 18 à 21 est alimentée à partir d'une source de courant continu telle que la batterie 22 . entre cette batterie et les obinages de chaque électro-aimant 18 à 21 , est intercalée une paire de contacts tels que 23 , 24 , 25 , 26 . Bien entendu , il peut s'agir de contacts de tout type connu contacts à éléments mécaniquement mobiles , contacts à commutation électronique statique , ou circuits transistorisés. Leur commande peut être assurée par contact mécanique , par capteur magnétique de proximité , ou par tout autre dispositif connu . Cette commande est assurée à partir d'un arbre tournant 27 , du genre illsutré sur la figure 3 . Cet arbre est équipé dé-paires. de cames ou analogues, référencées 28 , 29 , 30 , 31 . L'arbre à cames 27 est en trainé en rotation à une vitesse moitié de celle du vilebrequin 17 , suivant une technologie bien connue en matière de moteurs thermiques à pistons .Les paires de cames 28 à 31 actionnent les contacts 23 à 26 , soit par glissement mécanique contre un poussoir , soit par rotation face à des capteurs magnétiques de proximité, soit par tout autre moyen connu Bien entendu , un rhéostat de type connu peut être intercalé sur l'alimentation des électro-aimants 18 à 21 , pour faire varier à volonté l'intensité des impulsions successives Le fonctionnement est le suivant Chaque électro-aimant 18 à 21 reçoit une succession d'impulsions alternativement positives et négatives . de plus , l'ordre chronologique des impulsions de l'un à l'autre des électro-aimants 18 à 21 est analogue à la succession chronologique des étincelles dans un moteur therm mique à pistons . Par exemple , pour-un moteur à quatre temps du genre illustré sur les dessins ,les impulsions sont ene voyées successivement aux électro-aimants 18 , 20 , 21 , 19 et ainsi de suite . Ainsi , chacun des quatre pistons 1 , 3; 4 , 2 est successivement moteur Le retour d'un piston à son point mort initial peut être assuré - soit par la simple rotation du vilebrequin 17 ;actionné par un áttre piston ; - soit par envoi d'une impulsion de polarité inverse dans l'électro-aimant 18 à 21 dont le piston 1 à 4 est concerné On comprend qu'il suffise d'agir sur l'intensité ou la durée des impulsions , par exemple par un moyen de commande connu quelconque , pour faire varier la vi tesse de rotation du moteur .Celui-ci présente entre au autres l'avantage d'offrir un couple mécanique important, même aux faibles vitesses de rotation Bien entendu , on ne quitterait pas le cadre de l'invention en réalisant l'arbre à cames 27 sous une autre forme . on pourrait par exemple le remplacer par tout distributeur électrique entrainé ou déclenché par le moteur. De même , on peut faire varier à volonté manuellement ou automatiquement , les caractéristiques du courant envoyé aux électro-aimants 18 à 21 . Cela permet - de faire varier le couple du moteur indépendamment de sa vitesse - de faire varier la vitesse indépendamment du couple On peut aussi prévoir l'alimentation simultanée de tous les électro-aimants 18 à 21 à partir d'un' même courant électrique : il en résulte un freinage immédiat du moteur , par exemple pour les arrêts d'urgence. Enfin , chaque ensemble piston-chemise 1 , 5 ; 2 , 6 ; 3 , 7 ; 4 , 8 ; peut être complété par une culasse et des moyens de distribution de type connu ( lumières , clapets ou soupapes ) . Ainsi ,chaque pistion 1 , 2 ,3, 4 , commande dans sa chemise 5 , 6 , 7 , 8 , une chambre à volume variable , susceptible d'être utilisée pour constituer une pompe ou un compresseur par exemple , le dispositif ainsi équipé peut constituer à la fois un compresseur d'air à pistons et son moteur électrique d'entraînement . REVENDICATIONS 1 - Moteur électrique , caractérisé en ce que sa structure mécanique est analogue à celle d'un moteur ther mique à pistons (1) à (4) et à vilebrequin (17) , c'est-à-dire que chaque piston (1) à (4) est relié par un embiellage (9), (13) - (10),(14) - (11) ,(15) - (12) ,(16) au vilebrequin (17) dont il commande la rotation pour constitUer l'arbre de sortie du moteur , chaque piston (1) à (4) étant mobile suivant un mouvement linéaire alternatif , à l'intérieur d'une chemi se fixe (5) ,(6) ,(7) ,(8) , l'ensemble de chaqu-et-cheise (5) (ss) ,(7), (8) , et de son piston (1) ,(2), (3), (4) étant réa lisé sous la forme d'un électro-aimant qui reçoit une succes sions d'impulsions dont chacune est en courant continu (22). 2 - Moteur électrique suivant la revendica-. tion 1 , caractérisé en ce que la polarité des impulsions re çues par un él.ecttreaimant (1),(5) , (2) , (6) J (3)-, (7) J (4) , (8) , est alternativement positive , puis négative , et ainsi de suite , d'une impulsion à la suivante. 3 - Moteur électrique suivant l'une quelcon que des revendications précédentes , caractérisé en ce que les impulsions alternativement positives et négatives sont produites à partir d'une source d'alimentation en courant con tinu , dont la pommutation et le hâchage avec changement de polarité sont commandés par le moteur lui-même. 4 - Moteur électrique suivant 11une quelcon que des revendications précédentes , caractérisé en ce que la hâchage des impulsions est assuré à partir du'un disposait tif (27) analogue à celui de l'arbre à cames d'un moteur ther mique à pistons , c'est-à-dire que ce dispositif (27) tourne à demi-vitesse , par rapport au vilebrequin (17). 5 - Moteur électrique suivant l'une quelcon que des revendicatiens précédentes , caractérisé en ce que chaque piston (1) à (4) est une pièce métallique feuilletée 6 - Moteur électrique suivant l'une quelcon que des revendicatinns précédentes , caractérisé en ce que chaque chemise (5) à (8) est équipée d'au moins un enroubc ment statorique d'électro-aimant. 7 - Moteur électrique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 , caractérisé en ce que la rota tion du dispositif (27) actionne des contacts (23) ,(24) , (25) ,(26). 8 - Moteur électrique suivant la reven- dication 7 , caractérisé en ce que les contacts (23) ,(24) (25) (26) sont constitués par des circuits électroniques actionnés par des capteurs de proximité. g - Moteur électrique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que chaque piston (1) ,(2) , (3) , (4) ,définit dans son cylindre coiffé d'une culasse en elle-même connue , une chambre à volume variable utilisée pour comprimer et distribuer un fluide .