Brevet FR2815190A1 — publié le 20020412

DESCRIPTION TECHNIQUE DE L'INVENTION GENERATEUR DE COURANT SACCADE PAR RECUPERATION DE L'ENERGIE CINETIQUE DES FLUIDES EN MOUVEMENT L'énergie cinétique de tout fluide en mouvement peut être récupérée par des dispositifs classiques déjà décrits, expérimentés et utilisés. Dans ces réalisations, la transformation en énergie électrique est. directe par accouplement avec un générateur tout aussi classique. le problème souvent rencontré est le faible niveau de l'énergie récupérable qui constitue un obstacle au fonctionnement des générateurs, qui exigent une vitesse minimale des fluides. Les générateurs selon l'invention pallient cette difficulté, car ils s'accomodent d'une large gamme d'énergie cinétique disponible. Ils comprennent un étac Ils comprennent un étaae com/et d'ìnductìon, c'est à dire des aimants permanents (10), et un jeu de bobines d'induction (11), lesquels composants électromagnétiques sont portés respectivement, soit par des supports fixes (16), soit par des supports mobiles (17). Dans tous les cas de figure 1 c'est 18 lihéraÔDn nfanée- d'UI'Je ée oDfenüelle accumulée par des systèmes mécaniques classiques qui va générer cette induction particulière. 1 En effet, une F. E. M. est générée par le =ynt=s ? m '. cM ! o/7KM//. ce qui entraine un rapide déplacement relatif de bobines (11) dans les entrefers alternés des aimants (tU et donc une variation du flux à travers les bobines (11). Le s qccidé Qm déffo, & o, 7., mais très rapide, du support (17) a lieu chaque fois qu'une force de blocage d'origine magnmklt*ou mécaniqoe est vaincue par une force mécanique, dérivant d'une énergie potentielle, associée éventuellement à la gravité. - A-Les aimants permatMtftts(t0 Dans tous tes cas de figure, les aimants en U de chaque étage seront disposés de tette sorte que tes champs générés par deux aimants voisins soient de sens alternés. Les faces actives des aimants auront une forme quetconque (ronde ou rectangulaire) et leur nombre est pair. Nous sommes donc en présence de n entrefers alternés. - B-Les bobmes d'inductoon (11). Dans tous les cas de figure, les n bobines (11), placées sur des supports fixes (16) ou mobiles (17) comportent un noyau (12) ferromagnétique, dur ou constitué de limaille de fer. Elles se positionnent donc systématiquement dans les entrefers des aimants (10). - C-Le blocage du support mobile Selon une première réalisation de l'invention. le blocage du support mobile (17 > est d'origine magnétique et résulte tout naturellement de l'attraction exercée par les aimants (10) sur les noyaux ferromagnétiques des bobines (11). Selon d'autres réalisations de l'invention, le blocage du support mobile (17) est d'origine mécanique et résulte de l'action d'une bitte ou d'un taquet d'arrêt Dans tous les cas de figure, ces forces de blocage seront ajustées aux applications envisagées. Dans toutes les réalisations de la présente Invention, les appareils comprennent un support fixe par rapport au carter contenant tous les organes et un support mobile (17) relativement à ce carter Les supports mobiles (17), portant soit les aimants (10), soit les bobines (11), peuvent être, sort des tiroirs en déplacement rectthgne, sort des pendules, soit de simples masses suspendues, soit des cylindres ou disques en rotation sur un arbre (23), dont la rotation est saccadée. Dans toutes les descriptions de la présente invention, les appareils comprennent des organes mécaniques pour la récupération de l'énergie des fluides en mouvement, adaptables aussi bien aux déplacements verticaux qu'aux déplacements horizontaux de l'eau ou du vent LES SUPPORTS EN DEPLACEMENT - A-Tiroirs à déplacements rectilignes- Portant de préférence les bobines (11), ce type de support mobile (17) glisse sur deux ghssières solidaires du carter, lequel MM'AMMB/MMec/M. Par le jeu de ta gravité, tes tissières,-qui sunvent automatiquement t'inctinaison du carter vont imprimer au tiroir des déplacements alternatifs bidirectionnels à travers les entrefers des aimants (10) dont le nombre est égat à celui des bobines plus 1. Par définition, le carter est, relié au fond en son centre de poussée hydraulique. Selon une autre réalisation de l'invention, le flotteur unique, faisant aussi office de carter étanche, se maintient fDtqoul'S en oosibon venicale Mais un jeu de flotteurs fixés à un ou plusieurs balanciers (3) vont suivre les mouvements des vagues et de la houle. Des leviers articulés, jouant un rôle de bielles et / ou de pistons, relient les balanciers (3) au système élastique (6), lequel comprend éventuellement un cliquet de non retour Lorsqu'il est utilisé, ce cliquet permet au système élastique (6) d'accroître peu à peu son énergie potentielle, même lorsque les balanciers (3) ont des oscillations de faibte amptitude. Ce système élastique (6), ressorts ou accumulateurs pneumatiques, est relié d'autre part, au tiroir auquel il imprime des déplacements alternatifs bidirectionnels à travers tes entrefers des aimants. -B- Doubles tiroirs à déplacements rectilignes. Selon une autre réalisation de r invention, le flotteur unique, faisant aussi office de carter étanche, se maintient/olQou/'S en CDsitlon verticale et oscille naturelfement en fonction de la hauteur absolue de r interface air-eau, tors du passage des vagues ou de la houe. Un premier système élastique relie directement le carter à un premier tiroir, lequel oscille à une fréquence quiconque, en fonction de la houle. Il porte les aimants (10) et retient, au moyen d'un second système élastique un second tiroir mobile qui va fonctionner comme un oscillateur harmonique classique dont on doit entretenir tes oscillations par résonnance. Un dispositif non décrit (mais analogue au remontage automatique des montres par mouvements du poignet) utilise t'énergie potentielle accumulée par le premier système élastique pour impulser une série de pressions ou chocs sur le point de fixation du ressort au tiroir Les bobines portées par ce dernier vont donc avoir un déplacement alternatif pratiquement régulier relativement aux aimants portés par le premier tiroir - C - Pendules Le carter, contenant un pendule, est relié au fond en son centre de poussée hydraulique. Portant de préférence les aimants (10), le pendule est fixé au carter à la hauteur du centre de poussée et reste donc pratiquement vertical quand le carter / Un support relié au carter en son centre de poussée, porte des bobines (11). Actionné dès que le système élastique (6) a emmagasiné suffisamment d'énergie potentielle, les bobines vont donc se déplacer rapidement entre les entrefers des aimants. LES SUPPORTS ROTATIFS L'étage d'induction est ici composé d'un support fixe, ayant de préférence la forme d'un cylindre et d'un support mobile, ayant la forme d'un disque rotatif. Pour des raisons d inertie, on réserve de préférence le support fixe aux aimants permanents (10), mais dans certaines applications au contraire on placera ces organes massifs sur le support rotatif, si ce dernier dépasse une certaine vitesse angulaire (énergie d'un volant inertiel). - A - Supports rotatifs alternatifs Destiné aux applications marines, t'appareil selon t'Inventton utitlse les mêmes moyens mécaniques vus plus haut, en ce qui concerne les flotteurs, carter, balanciers (3), etc.... Mais au lieu de se déplacer alternativement sur des glissières, le support mobile rotatif (17) tournera alors brusquement d'un angle + ou- (p égat à 2 n 1 n, n étant le nombre d'aimants (10) et de bobines (11) portés respectivement par les supports fixes et rotatif (17). - B - Supports rotatifs à sens unique Ce type de supports mobiles est préférentiellement utilisé dans les générateurs au fil de l'eau et les éoliennes, car l'organe récupérateur de l'énergie cinétique des fluides en déplacement est une roue à aubes ou tout autre doos tourant. Selon une première réalisation de l'invention, une roue ou tout autre dispositif tournant, actionne un arbre menant (20), solidaire d'une petite roue dentée (21). La petite roue dentée (21) est accouplée à une grande roue dentée (22) selon un rapport de démultiplication R adapté aux applications traitées. La grande roue (22) tourne librement sur un arbre mené (23), auquel elle est cependant reliée indirectement par un jeu de ressorts (6) qui sont simultanément fixés, d'une part à la roue (22) et d'autre part à un croisillon (24), solidaire de l'arbre (23) et du support mobile (17). Le jeu de ressorts (6) accroît son énergie potentielle à chaque tour de (21 > et donc à chaque 1/R tour de la grande roue (22), tant que le support mobile (17) et l'arbre (23) restent bloqués. Selon une autre réalisation de f invention, les ressorts sont remplacés par des vérins comprimant un gaz neutre, à l'instar des accumulateurs pneumatiques. REVENDICATIONS - 1 - Dispositif de transformation de l'énergie mécanique de fluides en mouvement ou en agitation (vagues, houle, écoulement d'eau, vent) en énergie électrique, caractérisé par la génération d'une F. E. M alternative, saccadée, irrégulière mais permanente Cette F. E. M est dûe à un déplacement saccadé d'un support mobile (t7) relativement à un support fixe, portant respectivement soit des aimants (10) soit des bobines (11), dès qu'une force issue d'une énergie potentielle accumulée, associée éventuellement à la gravité, dépasse une certaine force de blocage, d'origine magnétique ou mécanique, qui maintent provisoirement en position d'attente ce support mobile (17). - 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les composants électromagnétiques, aimants (10) et bobines (11), sont respectivement intégrés dans des supports, lesquels sont, soit mobiles (17), soit solidaires par rapport au carter de l'appareil Les supports mobiles (17) sont en déplacement relatif par rapport au carter principal Ces supports mobiles (17) sont, soit des tiroirs subissant des déplacements rectilignes bidirectionnels, soit des systèmes pendulaires. soit des disques ou cylindres rotatifs. soit des systèmes simplement ou doublement suspendus. - 3 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les aimants (10) intégrés aux supports, sont toujours positionnés de tette sorte que leurs champs soient alternées. Leur forme préférentielle est un U et ils sont calibrés pour que leurs entrefers puissent recevoir des bobines (11) en déplacement relatif. Les bobines (Il), insérées dans des supports , possèdent éventuellement un- noyau ferromagnétique, dur ou composé de timaitte de fer. Elles se déplacent successivement d'un entrefer à l'autre en recevant des ftux alternés. - 4 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les bobines (11) se positionnent naturellement au centre des entrefers des aimants (10) à cause de t'attraction exercée par tes aimants (10) sur leurs noyaux étatiques et/ou grâce à un jeu de billes ou taquets de blocage Chacune d'lettes subit un flux de sens opposé à celui de ses plus proches voisines du fait de l'alternance des polarités des aimants. Tout déplacement relatif aimants 1 bobines va donc générer une F. E. par variation du flux magnétique traversant tes bobines (11). - 5 - Dispositif selon r une au moins des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'énergie potentielle est, soit accumulée par compression et 1 ou torsion dans des systèmes élastiques (6), comme par exemple des ressorts ou accumulateurs pneumatiques), soit accrue par simple déplacement relatif du centre de gravité d'une masse mobile (17). Des cliquets assurent une accumulation progressive de l'énergie potentielle. La récupération de t'énergie des fluides, qui accroc l'énergie potentielle du système (6), est assurée par des moyens comme par exemple des flotteurs, turbines. éoliennes. - 6-Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la récupération de l'énergie cinétique des fluides a pour objectif d'animer, d'un mouvement relatif un support mobile (17) sur glissières Ce support, porteur de bobines (11), effectue des va-et-vient d'un point de blocage à l'autre, où it se trouve provisoirement retenu par un moyen magnétique ou mécanique La récupération de l'énergie des vagues, qur accroît l'énergie potentielle du système (6), est assurée par des flotteurs qui exécutent des déplacements verticaux, ou qui tanguent au passage de la houle. S'il s'agit de vent, le basculement ou le déplacement latéral de panneaux rigides ou souples, assurent le transfert d'énergie. - 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la récupération de l'énergie cinétique des fluides a pour objectif d'animer, d'un mouvement relatif un premier support mobile qui porte les aimants et effectue des va-et-vient d'un point de blocage à l'autre en entrainant dans ses déplacements un second support mobile, qui porte les bobines. Ce double mouvement s effectue grâce à deux systèmes élastiques, qui se combinent pour assurer au second support des oscillations que l'on peut entretenir par le phénomène de résonnance. - 8 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le tangage ou le balancement d'un carter étanche relié au fond en son centre de poussée, comprend un pendule massif fixé à la hauteur du centre de poussée et qui reste donc pratiquement vertical. Au cours du tangage, le pendule comprime 1 détend un système élastique (6). Dès que l'énergie potentielle emmagasinée dépasse un certain seuil, un support de bobines (11) se déplace rapidement devant un jeu d aimants (10). - 9- Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens mécaniques peuvent être utilisés pour assurer une rotation d'un angle + ou- cp égal à 2 7t 1 n d'un support mobile (17) rotatif porté par un arbre (23), n étant le nombre d'aimants (10) et de bobines (11) portés respectivement par les supports fixe et rotatif (17). - 10- Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les mécanismes de récupération sont une simple roue à aubes ou tout autre système tournant, actionnant un arbre menant (20), solidaire d'une petite roue dentée (21). Cette dernière est accouplée à une grande roue dentée (22) selon un rapport adapté aux caractéristiques habituelles du fluide en déplacement (vitesse moyenne). La grande roue (22) tourne librement sur un arbre mené (23), auquel elle est cependant reliée indirectement par un système élastique (6) qui est simultanément fixé, d'une part à cette roue (22) et d'autre part à un croisillon (24), solidaire de 1'arbre (23). Ce dernier est solidaire d'un support mobile (17) en forme de disque ou de cylindre, porteur de n bobines (11) qui se déplacent dans les entrefers de n aimants (10). La rotation progressive de la roue (22) accroît l'énergie potentielle du système (6) jusqu'au moment où elle pourra vaincre la force de blocage du support (17). Le support (17) tournera alors brusquement dt un angle ç égal à 2 7t 1 n, n étant le nombre d'aimants (10) et de bobines (11) portées par le dit support.