Brevet FR2730106A1 — publié le 19960802

SYSTEME DE LEVITATION MAGNETIQUE AUTO- STABILISEE L'invention concerne un système de lévitation magnétique autostabilisée d'une charge en mouvement. L'un des principes de la lévitation magnétique repose sur la création d'une force magnétique F agissant sur un conducteur parcouru par un courant I, et baignant dans un champ magnétique B. La formule est la suivante: F=IAB Cette force de lévitation magnétique est notamment utilisée pour s'opposer au poids d'une charge en déplacement et ainsi éliminer toute force de frottement entre la charge en déplacement et le dispositif de guidage de la charge. On connaît notamment des trains à lévitation magnétique sans contact mécanique entre les rails et les wagons en mouvement utilisant ce type de lévitation. Ces systèmes de lévitation magnétique doivent être stables, c'est à dire que tout écart de la charge par rapport à la position idéale doit être corrigé par une force de rappel ramenant la charge dans la position idéale. Cette stabilité doit être effective dans toutes les directions de déplacement possible de la charge. En particulier la stabilité horizontale et verticale doit être effective pour que la charge ne vienne pas au contact mécanique de la voie. La présente invention a pour but de proposer un système de lévitation magnétique simple, intrinsèquement stable dans les directions verticale et horizontale. Ce système repose sur l'application de notion d'optique corpusculaire dans les accélérateurs de particules et du principe d'optique dit de "focalisation forte". L'invention concerne un système de lévitation magnétique autostabilisée d'une charge en mouvement, comprenant des moyens pour générer un champ magnétique variable dans l'espace perpendiculaire au sens de déplacement de la charge, et un conducteur lié à la charge et parcouru par un courant parallèle au sens de déplacement de la charge, baignant dans ledit champ magnétique variable dans l'espace. Selon l'invention le champ magnétique variable dans l'espace comprend, dans le sens du déplacement de la charge, une succession d'un motif comprenant un premier champ magnétique à lignes de champ convexes et de longueur croissante dans la direction de lévitation, et un deuxième champ magnétique à lignes de champ concaves et de longueur décroissante dans le sens de lévitation, ledit conducteur en mouvement baignant successivement dans l'un ou l'autre desdits deux champs. D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre en référence aux dessins annexés dans lesquels: - les figures 1A à 1C sont des représentations schématiques en coupe transversale d'un système de lévitation magnétique selon l'invention dans une partie à lignes de champ convexes. - les figures 2A à 2D sont des représentations schématiques en coupe transversale d'un système de lévitation magnétique selon l'invention dans une partie à lignes de champ concaves. - la figure 3 est une représentation partielle schématique d'un mode de réalisation de l'invention. L'invention concerne un système de lévitation magnétique autostabilisée d'une charge en mouvement, comprenant des moyens pour générer un champ magnétique variable dans l'espace 5, 5', 5" perpendiculaire au sens de déplacement de la charge, et un conducteur 4 lié à la charge et parcouru par un courant parallèle au sens de déplacement de la charge, baignant dans ledit champ magnétique variable dans l'espace 5, 5', 5"n. Selon l'invention le champ magnétique variable dans l'espace 5, 5', 5" comprend, dans le sens du déplacement de la charge, une succession d'un motif 11 comprenant un premier champ magnétique à lignes de champ convexes 12, 12', 12" et de longueur croissante dans la direction de lévitation 20, et un deuxième champ magnétique à ligne de champ concaves 10, 10', 10" et de longueur décroissante dans le sens de lévitation 20, ledit conducteur 4 en mouvement baignant successivement dans l'un ou l'autre desdits deux champs. Les lignes de champ convexes 12, 12', 12" génèrent une stabilité suivant la direction 20 de lévitation, et une instabilité dans la direction perpendiculaire à la direction de lévitation et au sens de déplacement de la charge. Sur la figure 1A est représentée la position d'équilibre. Dans cette position d'équilibre la force de lévitation 7 est égale au poids 6 de la charge pourvue du conducteur 4. Sur le figure lB le conducteur 4 n'est plus dans sa position d'équilibre. Le conducteur 4 s'est déplacé suivant la direction 20 de lévitation vers la ligne de champ 12', plus longue que la ligne de champ 12. De fait le champ magnétique 5' est plus faible que le champ magnétique 5. Ainsi à courant 16 constant dans le conducteur 4, la force de lévitation 7' résultante est inférieure à la force de lévitation 7 précédente. Le poids 6 de la charge n'ayant pas changé, est donc supérieur à la force de lévitation 7' résultante. Le conducteur 4 soumis au poids 6 de la charge, reviendra à l'équilibre entre la force de lévitation et le poids de la charge. Cependant dans les lignes de champ convexes 12, 12', 12", si le conducteur 4 subit un déplacement suivant la direction perpendiculaire à la direction 20 de lévitation et au sens de déplacement de la charge (fig. 1C), la force de lévitation 7" n'est plus suivant la direction 20 de lévitation et induit une composante perpendiculaire 8 tendant à écarter encore plus le conducteur 4 de sa position d'équilibre. Inversement les lignes de champ concaves 10, 10', 10" génèrent une stabilité suivant la direction perpendiculaire à la direction 20 de lévitation et au sens de déplacement de la charge, et une instabilité dans la direction 20 de lévitation. Sur la figure 2A est représentée la position d'équilibre. Dans cette position d'équilibre la force de lévitation 7 est égale au poids 6 de la charge pourvue du conducteur 4. Sur le figure 2B le conducteur 4 n'est plus dans sa position d'équilibre. Le conducteur 4 s'est déplacé suivant la direction perpendiculaire à la direction 20 de lévitation et au sens de déplacement de la charge. De fait la force de lévitation 7' n'est plus suivant la direction 20 de lévitation, et du fait de la forme concave des lignes de champ, induit une composante perpendiculaire 8 tendant à ramener le conducteur 4 dans sa position d'équilibre. Cependant sur la figure 2C le conducteur 4 s'est déplacé suivant la direction 20 de lévitation vers la ligne de champ 10"n plus longue que la ligne de champ 10. De fait le champ magnétique 5" est plus faible que le champ magnétique 5. Ainsi à courant 16 constant dans le conducteur 4, la force de lévitation 7" résultante est inférieure à la force de lévitation 7 précédente. Le poids 6 de la charge n'ayant pas changé, est donc supérieur à la force de lévitation 7" résultante. La somme des forces induit que le conducteur 4 continuera à s'écarter de sa position d'équilibre. De même sur la figure 2D le conducteur 4 s'est déplacé suivant la direction 20 de lévitation, vers la ligne de champ 10' plus courte que la ligne de champ 10. De fait le champ magnétique 5' est plus grand que le champ magnétique 5. Ainsi à courant 16 constant dans le conducteur 4, la force de lévitation 7' résultante est supérieure à la force de lévitation 7 précédente. Le poids 6 de la charge n'ayant pas changé, est donc inférieur à la force de lévitation 7' résultante. Le conducteur 4 continuera donc à s'écarter de sa position d'équilibre. L'une des caractéristique de l'invention est donc de créer alternativement un champ à ligne de champ convexes 12, 12', 12" et un champ à lignes de champ concaves 10, 10', "n. Ainsi, selon les principes connus en optique de "focalisation forte" aussi connus sous le nom de "focalisation par gradient alterné", appliqués au magnétisme, un conducteur 4 se déplacent dans ces champs alternés aura une stabilité suivant la direction 20 de lévitation, et la direction perpendiculaire à la direction 20 de lévitation et au sens de déplacement de la charge. Dans un mode de réalisation, le motif 11 est constitué par deux sous éléments polaires 13, 14 présentant un pole sud 2 et un pole nord 3 profilés de façon adéquate pour générer les champs à lignes de champ concaves 10, 10', 10" ou convexes 12, 12', 12". Une pluralité de motifs 11 mis bout à bout dans le sens de déplacement de la charge, forme donc un rail aimant dans l'entrefer duquel un conducteur 4 en déplacement, parcouru par un courant 16, sera auto- stabilisée suivant la direction 20 de lévitation, et la direction perpendiculaire à la direction 20 de lévitation et au sens de déplacement de la charge. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle est succeptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme du métier sans que l'on s'écarte de l'invention. En particulier, on pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer tout moyen par un moyen équivalent. Notamment le conducteur pourrait être remplacé par une pièce en matériau magnétique. REVENDICATIONS 1. Système de lévitation magnétique autostabilisée d'une charge en mouvement, comprenant des moyens pour générer un champ magnétique variable dans l'espace (5, 5', ") perpendiculaire au sens de déplacement de la charge, et un conducteur (4) lié à la charge et parcouru par un courant (16) parallèle au sens de déplacement de la charge, baignant dans ledit champ magnétique variable dans l'espace, caractérisé en ce que ledit champ magnétique variable dans l'espace comprend, dans le sens du déplacement de la charge, une succession d'un motif (11) comprenant un premier champ magnétique à lignes de champ convexes (12, 12', 12") et de longueur croissante dans la direction de lévitation (20), et un deuxième champ magnétique à ligne de champ concaves (10, ', 10") et de longueur décroissante dans le sens de lévitation (20), ledit conducteur en mouvement baignant alternativement dans l'un ou l'autre desdits deux champs.