Brevet FR2690575A1 — publié le 19931029

Les générateurs électriques habituels sont constitués par des circuits magnétiques inducteurs dont les lignes de force sont coupées par des solénoides à noyau de fer doux.L'ensemble des bobines(1-Fig21) tourne-avec les noyaux.Pour la machine de la Fig n 2,c'est l'inducteurqui tourne.La rotation des bobines exige des précautions multiples pour éviter les défauts d'isolement et rend la fabrication difficile et coûteuse. On a déjà envisagé de ne déplacer qu'une partie du circuit magnétique en fer,en en rendant mobile une partie(4-Fig 3),parallèlement au circuit ma (5-Fig 3) gnétique,en la fixant sur un arbre perpendiculaire au circuit mågnétique. Cette solution provoque des fortes vibrations à cause de l'attraction importante des pôles rompue brutalement à chaque rotation,et n'est pas utilisée. Pour y remédier,on a ajouté un 30 pôle(9-Fig 4).Le pôle central(10-Fig 4) est l'inducteur,et les pôles latéraux(9 & IO bis-Fig 4)sont les induits dont les bobines produisent le courant électrique.La pièce mobile(4-Fig 4) passe successivement devant les trois ples,fermant le 10 circuit magnétique,en 10bis,puis le coupant en fermant le 20 recuit en 9.Les vibrations sont fortement atténuées,mais il y a une forte seXpinduction,et des pertes par hystérésis non négligeables dans le mobile,à l'intérieur duquel le flux magnétique stinverse.à chaque passage. Le champ magnétique central est le siège de variations d'intensité gènantes difficiles à éviter avec ce dispositif,à chaque coupure des flux magnétiques latéraux. L'invention revendiquée consiste en un circuit magnétique en m renversé à trois pôles,11,13,12-Fig 5,entre lesquels des tronçons magnétiques mobiles(14-15-Fig 5) se déplacent transversalement et non longitudinalement. Le flux magnétique(H1-Fig 6) passe progressivement du pôle 12 au pôle 11, Fig 6-champ H2- au fur et à mesure de l'avance des mobiles magnétiques 14 et 15,Fig 6,entre les pôles.Le champ magnétique traversant les mobiles a toujours le même sens(donc pas d'hystérésis) et se déplace à vitesse constante dans les mobiles,un léger arrondi(17-Fig 6) empêchant l'effet de pointe.Le flux magnétique du pôle central est constant.Les variations des champs magnétiques des pôles extérieurs(11-12-Fig 5) sont inverses,créant des tensions égales et opposées,dans les bobines B1 et B2,Fig 5.Quand ces bobines débitent sur un circuit extérieur,le courant crée un champ antagoniste à celui qui l'a généré(loi de Lenz),ce qui donne naissance à une force contre-électromotrice presque égale à la force électro-motrice du générateur. Pour l'annuler,il faut créer une force magnétique opposée et supplémentaire dans l'inducteur,au moyen d'une bobine(B SFig 5) dans laquelle.... ...passe le courant induit,redressé par une diode(22-Fig 5),qui contre-ba-;: : lance le champ antagoniste des induits,et permet à ceux-ci de débiter nor malement. APPLICATION A UNE TURBINE EOLIENNE. La faible rentabilité des éoliennes à grandes pales tient notamment à la fabevitesse de rotation de l'hélice,qui impose des multiplicateurs de vitesse avec leurs nombreux accessoires coûteux et de vie trop courte. Les turbines éoliennes ont une jante qui permet d'y installer les pièces magnétiques mobiles sans difficulté, ce qui supprime toute liaison mé- canique ente le rotor et le générateur.Les pièces mobiles(14,15-Fig 7,8, & 9),sont disposées en créneau,sur deux files parallèles,et peuvent garnir toute la jante(24-Fig 7). Le passage transversal des mobiles entre les pôles a les avantages décrits prédédemment absence d' hystérésis, flux magnétique total invariable,mobiles plus- coùrts,absenpe despace inactif permettant,à dimensions égales,d'a voir un plus grand nombre de mobiles magnétiques,donc plus de variations de flux,d'où augmentation de la puissance. Le passage transversal des mobiles entre les pôles équilibre l'attraction des pôles,ce qui diminue l'usure des paliers.En désaxant la jante,donc les mobiles vers le bas(14-Fig 10),on provoque une attraction opposée,vers le le haut(18-Fig 10),qui diminue le poids de la turbine sur ses paliers. On peut utiliser le même procédé pour annuler une grande partie de la poussée du vent sur la turbine(33-Fig 12).0n peut prévoir un dispositif qui rapproche latéralement le pôle 11 du mobile 14,Fig 11,en fonction de la vitesse du vent.Dans ce cas,le générateur sera fixé sur un socle à glissière(19-Fig 11),et sera déplacé par l'action d'une biellette(35-Fig 11) et d'un levier(20-Fig 11) mu par un panneau soumis au ven8(27-Fig 11). Tout autre moyen donnant le même résultat convient.Le déplacement sera faible,car l'attraction magnétique(26-Fig 11) est inversement proportionnelle au carré de la distance entre les pôles et le mobile.De plus,l'attraction (25-Fig 11) de l'autre côté diminue,et double la force dùe à ce désaxement. La poussée axiale étant tompensee,les paliers durent encore plus longtemps. REVENDICATIONS. 1) Transformateur générateur électrique à déviation de flux magnétique à usage industriel,et adaptable aux aéromoteurs,composé d'un transformateur à double circuit magnétique,avec trois colonnes bobinées,dont chaque circuit magnétique est coupé et rétabli alternativement,le flux magnétique du pôle central étant dévié d'un circuit à l'autre par des tronçons magnétiques mobiles caractérisé par le fait que ces tronçons mobiles passent successivement entre les pôles,et transversalement aux lignes de force du champ magnétique. Transformateur générateur électrique selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'intensité du flux magnétique du pôle inducteur central est invariable. 3) Transformateur générateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes,çaractérisé par le fait que la force contreélectro-motrice créée par les bobines génératrices quand elles débitent est équilibrée par un enroulement supplémentaire autour du pôle inducteur,parcouru par le courant redressé issu des bobines génératrices. 4) Transformateur générateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé par le fait que des tronçons magnétiques mobiles peuvent être fixés en créneau,sur toute la longueur de la jante d'une turbine éolienne-,alternées sur deux files parallèles,sans intervalles inactifs. 5) Transformateur générateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé par le fait que les mobiles peuvent etre désaxés par rapport aux axes de symétrie des pôles,de manière à créer une poussée verticale compensant au moins partiellement le poids de la turbine,et une traction longitudinale compensant également au moins une partie de la pression du vent sur la turbine. 6) Transformateur générateur électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes,caractérisé par le fait que le désaxement longtu- dinal du générateur peut être règlé automatiquement par un déplacement du stator du générateur fixé à une glissière,ou par tout moyen donnant le même résultat,ce déplacement étant provoqué par un levier actionné à son extrémité par un panneau soumis à la pression du vent