Brevet FR2842669A1 — publié le 20040123

MOTEUR MAGNETIQUE A MASQUE DIAMAGNETIQUE ET AMAGNETIQUE L'invention concerne un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique dont l'énergie est fournie par des aimants permanents. Les moteurs électriques à aimants permanents tels que certains moteurs " pas à pas " ou certains moteurs d'utilisation courante, par exemple dans ceux employés dans les magnétoscopes, utilisent des aimants permanents positionnés sur un rotor et des électroaimants positionnés sur un stator, et, lors du fonctionnement, un des électroaimants est alimenté en électricité selon une polarité appropriée, devenant ainsi un aimant, pour attirer l'aimant permanent du rotor et engendrer un mouvement, en alimentant successivement les électroaimants disposés sur le stator, l'aimant du rotor se déplace de l'un à l'autre et provoque le travail. La quantité d'énergie pour alimenter les électroaimants représente la consommation du moteur électrique et bien que le rendement de ce type de moteur soit conséquent l'énergie électrique introduite est importante. Le moteur selon l'invention se propose de réduire la consommation de courant électrique nécessaire au fonctionnement. Il est caractérisé: - en ce que des aimants permanents sont positionnés sur un diamètre et selon des angles sensiblement réguliers sur un stator ou partie fixe, de telle sorte les mêmes pôles sont orientés dans la même direction, - en ce que, est positionné sur un rotor sensiblement concentrique au moins un aimant permanent en regard des aimants du stator et d'un pole opposé à celui de ces derniers de telle sorte que tous les aimants du stator attirent le ou les aimants du rotor, - en ce que, entre le rotor et le stator est monté, rotatif, mobile et sensiblement concentrique, en un matériau amagnétique et diamagnétique (tel que, par exemple, du quartz, du graphite, du cuivre ou autre), un secteur de cercle qui permet de recouvrir au moins deux des aimants du stator constituant un masque diamagnétique et amagnétique qui, dans sa rotation, annule ou diminue l'effet d'attraction entre l'aimant du rotor et l'aimant du stator se trouvant en vis-à-vis ainsi que l'aimant du stator précédent, de telle sorte que l'aimant de stator suivant non encore recouvert par le masque diamagnétique attire l'aimant du rotor et en provoque ainsi sa rotation. - et en ce que le masque diamagnétique est entraîné par tout moyen approprié, tel que, par exemple, un moteur électrique afin de permettre la continuité de mouvement de rotation, l'aimant fixé sur le rotor étant ainsi attiré par l'aimant suivant fixé sur le stator. Le couple exercé sur le ou les aimants du rotor est sensiblement le même quel que soit le régime du moteur. L'on comprend dès lors le principe de fonctionnement du moteur selon l'invention, le masque amagnétique et diamagnétique entraîné par un moteur électrique de faible puissance masque successivement deux aimants successifs de stator libérant ainsi de leur attraction l'aimant du rotor alors que l'aimant de stator suivant dans le sens de rotation, non encore recouvert par le masque amagnétique diamagnétique, attire l'aimant du rotor entraînant la rotation du rotor et fournit ainsi un travail. En pilotant la vitesse de rotation du masque, on détermine la vitesse de rotation du rotor; il est ainsi possible d'accélérer et de décélérer le moteur ainsi que de faire tourner le rotor dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation donné au masque par le moteur électrique d'entraînement. La force d'attraction du ou des aimants de rotor par le ou les aimants de stator découvert(s) correspondant(s) n'est pas linéaire en fonction de la distance et provoque des accélérations de forme sinusodale du rotor, l'entraînement du masque peut avantageusement être piloté par un moteur pas à pas géré par une électronique adaptée qui régulera angulairement sa vitesse pour l'adapter selon une courbe non constante de type sinusodale afin de mieux gérer les forces d'attraction du ou des aimants de stator en action et de ne pas venir masquer l'aimant de rotor lors de son accélération. Le moteur électrique d'entraînement du masque demande très peu d'énergie car il n'y a aucun frottement et aucun couple résistant à l'entraînement en rotation du masque. Le masque amagnétique et diamagnétique, peut masquer deux aimants ou plus du stator, et le rotor peut comporter un ou plusieurs aimants. Dans ce dernier cas, il y a autant de masques amagnétiques diamagnétiques que d'aimants sur le rotor disposés selon des angles identiques de telle sorte que tous les masques viendront en même temps annuler les effets d'attraction des aimants de stators en vis-à-vis des aimants de rotor pour permettre aux aimants de stators suivant dans le cycle d'attirer simultanément tous les aimants de rotors et ce dans le but de produire le temps moteur. Le nombre d'aimants de stators sera alors calculé afin de permettre une répartition harmonieuse et sensiblement régulière sur le cercle et permettre que chaque masque recouvre au moins deux aimants de stator et laisse libre l'aimant suivant permettant d'attirer l'aimant de rotor correspondant. Selon une variante de l'invention, les aimants permanents soit du rotor soit du stator peuvent être remplacés par des masses magnétiques, alors que, entre le rotor et le stator est monté rotatif, mobile et sensiblement concentrique en un matériau amagnétique et diamagnétique tel que par exemple du quartz, du graphite, du cuivre ou autre, un secteur de cercle qui permet de recouvrir au moins deux des aimants ou des masses magnétiques du stator constituant un masque amagnétique et diamagnétique qui, dans sa rotation, annule ou diminue l'effet d'attraction entre l'aimant ou la masse magnétique du rotor et la masse magnétique ou l'aimant du stator en vis-à-vis ainsi que l'aimant du stator précédent de telle sorte que l'aimant ou la masse magnétique de stator suivant non encore recouvert par le masque amagnétique diamagnétique attire l'aimant ou la masse magnétique du rotor et en provoque ainsi sa rotation. Selon une autre variante de l'invention, les aimants permanents ou les masses magnétiques du stator sont remplacés par une couronne aimantée, le rotor étant alors équipé soit d'un ou plusieurs aimants soit d'une ou plusieurs masses magnétiques ou bien par une couronne en matériaux magnétiques, auquel cas le rotor est équipé d'un ou plusieurs aimants comme vu précédemment. Dans cette variante, le masque amagnétique et diamagnétique a un angle de masquage sensiblement égal ou supérieur à deux fois l'angle formé par l'aimant ou la masse magnétique du rotor. Selon une autre variante de l'invention, il est possible de créer un mouvement rectiligne en disposant linéairement les aimants fixes et en laissant mobile un ou plusieurs aimants reliés à l'entraînement linéaire recherché, le masque diamagnétique et amagnétique effectuant alors un mouvement linéaire. Dans le cas d'un mouvement linéaire et pour permettre un fonctionnement avant et arrière, le masque amagnétique et diamagnétique comporte un trou correspondant au moins à la dimension d'un aimant fixe. Egalement dans le cas de ladite variante permettant de créer un mouvement linéaire, la piste fixe peut être réalisée par une masse magnétique rectiligne alors qu'un ou plusieurs aimants permanents sont disposés sur la partie mobile, le masque diamagnétique amagnétique comporte alors un ou plusieurs trous correspondant à la dimension du ou des aimants. La forme, la dimension et le nombre d'aimants tant de stator que de rotor peut varier. L'aimant de rotor peut être plus grand que les aimants de stator de telle sorte que lorsque ledit aimant du rotor est centré sur l'aimant de stator correspondant et lorsque le masque amagnétique diamagnétique recouvre l'aimant de stator correspondant, une partie de l'aimant de rotor dépasse du bord du masque et est plus facilement attiré par l'aimant de stator suivant dans le cycle. La disposition des divers éléments stator, rotor et masque amagnétique diamagnétique, peut être radiale ou axiale sans pour autant changer le principe de l'invention qui vient d'être décrite. Des électroaimants peuvent également être montés sur un stator positionné par exemple du coté opposé aux aimants de stator et au masque amagnétique diamagnétique (notamment dans une disposition axiale ou les aimants de rotor débouchent sensiblement des deux cotés du rotor), ces électroaimants étant alimentés successivement tels que dans les moteurs connus à aimants permanents, afin de donner un surcroît de puissance en attirant les aimants de rotor et/ou de servir d'alternateur pour recharger la batterie lors des décélérations et freinages ou lors du fonctionnement sous faible couple. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, de plusieurs modes de réalisation, faite en regard des dessins annexés o: La figure 1 représente, vu schématiquement en coupe transversale et en coupe longitudinale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique de type radial selon l'invention de type axial au repos. La figure 2 représente, vu schématiquement en coupe transversale, ce même moteur lors de sa rotation. La figure 3 représente, vu schématiquement en coupe transversale, ce même moteur en rotation et au pas suivant. La figure 4 représente, en coupe transversale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique de type radial o le stator est constitué d'une couronne en matériaux magnétiques. La figure 5 représente ce même moteur après sa mise en rotation. La figure 6 représente, vu en élévation frontale et coupe longitudinale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique de type axial. La figure 7 représente ce même moteur lors de sa rotation. La figure 8 représente ce même moteur poursuivant sa rotation. La figure 9 représente, vu en élévation frontale, un moteur de type axial ou le stator est constitué d'une couronne en matériaux magnétiques. La figure 10 représente ce même moteur après sa mise en rotation. La figure 11 représente un dispositif selon l'invention permettant d'obtenir un mouvement linéaire. La figure 12 représente ce même dispositif en fonctionnement. La figure 13 représente une variante de ce dispositif linéaire. La Figure 1 représente schématiquement, vu en coupe transversale et en coupe longitudinale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon l'invention de type radial o l'on peut voir fixé sur un diamètre D sur un stator 1 en matériau amagnétique, des aimants permanents 2, 2A, 2B, 2C,2D, etc. selon des angles réguliers (pour l'exemple 18 ) et dont tous les pôles de même signe sont disposés du même côté (ici, pour l'exemple, les pôles sud vers l'intérieur du stator) concentriquement sur un axe 3, est monté libre, un rotor 4 entraînant un arbre de sortie moteur 5 et comportant sur sa périphérie un aimant permanent 6 en vis-à-vis des aimants de stator et de pôle opposé (ici pôle Nord vers l'extérieur du rotor) de telle sorte que les aimants de stator 2, 2A, 2B, 2C, 2D, etc. attirent l'aimant de rotor 6. Entre le stator 1 et le rotor 4 est monté concentrique et entraîné par un moteur électrique 7 un masque amagnétique et diamagnétique 8, d'un secteur angulaire permettant de recouvrir 2 aimants de stators 2 et 2A, le moteur est ici représenté au repos, et l'aimant de stator 2B attire l'aimant de rotor 6, des jeux fonctionnels sont ménagés entre le stator et le masque et entre le masque et le rotor, entraîné en rotation par le moteur électrique 7 sens de la flèche, le masque amagnétique diamagnétique 8, figure 2, vient se positionner entre l'aimant de stator 2B et l'aimant de rotor 6 annulant ou diminuant l'effet d'attraction par l'aimant de stator 2B de l'aimant de rotor 6, ce dernier est alors attiré par l'aimant de stator suivant 2C et se déplace vers ce demier en provoquant la rotation du rotor 4, continuant sa rotation, figure 3, le masque amagnétique diamagnétique 8 vient ensuite annuler l'effet d'attraction par l'aimant de stator 2C de l'aimant de rotor 6 qui se trouve alors attiré par l'aimant de stator 2D et ainsi de suite pour provoquer la rotation du rotor 4 et le travail moteur sur l'arbre de sortie 5. La figure 4 représente, vu schématiquement en coupe transversale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique de type radial selon l'invention o le stator 1 est constitué d'une couronne constituée d'une masse magnétique, alors qu'est monté libre concentriquement à l'axe 3, un rotor 4 en matériaux amagnétiques comportant 4 aimants permanents 6 disposés à 900 sur son diamètre extérieur. Entre le rotor 4 et le stator 1 sont montés 4 masques amagnétiques diamagnétiques 8 également disposés à 90 et représentant chacun un secteur angulaire supérieur à plus de deux fois le secteur angulaire des aimants 6 positionnés sur le rotor 4. Le moteur est représenté ici au repos et les aimants de rotor 6 sont attirés par la masse magnétique du stator 1. Entraîné en rotation (sens de la flèche) par un moteur électrique, figure 5, les masques amagnétiques diamagnétiques 8 viennent annuler l'effet d'attraction perpendiculaire des aimants par la masse magnétique du rotor 1 entraînant vers la partie non masquée à suivre du stator 1 les aimants de rotor 6 provoquant la rotation du rotor 1 et le travail moteur. Il est à noter que dans cette disposition, le stator 1 peut être un aimant permanent et des masses magnétiques peuvent être positionnées en lieu et place des aimants 6 comme il vient d'être décrit, pour obtenir le même résultat de fonctionnement et sans pour autant changer le principe décrit. La figure 6 représente schématiquement, vu en élévation frontale et en coupe longitudinale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon l'invention de type axial o l'on peut voir fixé sur le diamètre D d'un stator fixe 11 réalisé en matériau diamagnétique, 16 aimants permanents 12 12A 12B 12C 12D... Selon des angles réguliers (pour l'exemple 22,5 ) et dont tous les pôles de même signe sont disposés du même côté (ici pour l'exemple les pôles sud visibles sur le dessin) concentriquement sur un axe 13 est monté libre un rotor 14 entraînant un arbre de sortie moteur 15 et comportant sur sa périphérie un aimant permanent 16 en vis-à-vis des aimants de stator et de pôle opposé (ici pôle sud visible) de telle sorte que les aimants de stator 12, 12A, 12B, 12C, 12D, etc.... attirent l'aimant de rotor 16. Entre le stator 11 et le rotor 14 est monté concentrique et entraîné par un moteur électrique 17 un masque amagnétique et diamagnétique 18, d'un secteur angulaire permettant de recouvrir deux aimants de stators 12 et 12A; le moteur est ici représenté au repos, et l'aimant de stator 12B non visible sur ce dessin, attire l'aimant de rotor 16, des jeux fonctionnels sont ménagés entre le stator et le masque et entre le masque et le rotor. Entraîné en rotation par le moteur électrique 17 sens de la flèche figure 7, le masque amagnétique diamagnétique 18, figure 3, vient se positionner entre l'aimant de stator 12B et l'aimant de rotor 16 annulant ou diminuant l'effet d'attraction par l'aimant de stator 12B de l'aimant de rotor 16, ce dernier est alors attiré par l'aimant de stator suivant 12C et se déplace vers ce dernier en provoquant la rotation du rotor 14; continuant sa rotation, figure 8, le masque amagnétique diamagnétique 18 vient ensuite annuler l'effet d'attraction par l'aimant de stator 12C de l'aimant de rotor 16 qui se trouve alors attiré par l'aimant de stator 12D et ainsi de suite pour provoquer la rotation du rotor 14 et le travail moteur sur l'arbre de sortie 15. La figure 9 représente, vu schématiquement en élévation frontale, un moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique de type axial selon l'invention, o le stator 11 est constitué d'une couronne constituée d'une masse magnétique et o est monté libre, concentriquement à l'axe 13, un rotor 14 en matériaux amagnétiques comportant 5 aimants permanents 16 disposés à 72 sur son diamètre extérieur. Entre le rotor 14 et le stator 11 sont montés 5 masques amagnétiques diamagnétiques 18 également disposés à 90' et représentant chacun un secteur angulaire supérieur à plus de 2 fois le secteur angulaire des aimants 16 positionnés sur le rotor 14; le moteur est représenté ici au repos et les aimants de rotor 16 sont attirés par la masse magnétique du stator 1. Entraînés en rotation (sens de la flèche) par un moteur électrique, figure 10, les masques amagnétiques diamagnétiques 18 viennent annuler l'effet d'attraction perpendiculaire des aimants par la masse magnétique du stator 11 entraînant vers la partie non masquée à suivre du stator 11 les aimants de rotor 16 provoquant la rotation du rotor 14 et le travail moteur. Il est à noter que dans cette disposition, le stator 11 peut être un aimant permanent et des masses magnétiques peuvent être positionnées en lieu et place des aimants 16 comme il vient d'être décrit, pour obtenir le même résultat de fonctionnement et sans pour autant changer le principe décrit. La figure 11 représente schématiquement un dispositif de moteur selon l'invention permettant de créer un mouvement linéaire o l'on peut voir une pièce fixe réalisée en matériaux amagnétiques sur laquelle sont fixés des aimants 22, 22A, 22B, 22C, etc.... dont les pôles sont orientés du même côté, et positionnée mobile une pièce amagnétique 24 comportant un aimant permanent 26 dont le pôle est orienté de telle sorte qu'il soit attiré par les aimants 22, 22A, 22B, 22C, etc, entre la pièce fixe 21 et la pièce mobile 24, est positionné un masque amagnétique diamagnétique 28 percé d'un orifice 28 A permettant de mettre en relation l'aimant de la pièce mobile 24 et successivement les aimants de la pièce fixe 21. En déplaçant selon le sens de la flèche, Figure 12, le masque amagnétique diamagnétique 28, ce dernier vient annuler l'effet d'attraction de l'aimant 22 sur l'aimant 26 alors que l'orifice 28A se retrouve en vis-àvis de l'aimant 22A qui attire l'aimant 26 en provoquant un mouvement linéaire de la pièce mobile 24. La figure 13 représente schématiquement un dispositif similaire dans lequel les aimants de la pièce fixe 24 ont été remplacés par une piste continue aimantée 22X et comportant à l'identique une pièce mobile 24 avec son aimant 26 entre lesquels est interposé un masque amagnétique diamagnétique 28 percé d'un orifice 28A en déplaçant selon le sens de la flèche le masque amagnétique diamagnétique l'attraction de l'aimant 26 par la piste continue 22X est annulé et est exercé à travers l'orifice 28A attirant l'aimant 26 provoquant un déplacement linéaire de la pièce mobile 24. Il est à noter que dans cette configuration l'aimant 26 de la pièce mobile 24 peut être remplacé par une simple masse magnétique de même que la piste continue peut être une simple masse magnétique étant entendu que dans ce dernier cas l'aimant 26 de la pièce mobile 24 doit être impérativement un aimant permanent. La pièce mobile 24 peut porter plusieurs aimants ou masse magnétique et dans ce cas le masque amagnétique diamagnétique comportera autant d'orifices pour obtenir le résultat recherché de même que la forme du ou des orifices et du ou des aimants peuvent varier sans pour autant changer le principe du dispositif décrit. Les matériaux utilisés, la forme et les dimensions des divers éléments, le nombre des aimants permanents peuvent varier dans la limite des équivalents sans pour autant changer le principe de l'invention qui vient d'être décrite. REVENDICATIONS 1- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique caractérisé: - en ce que des aimants permanents sont positionnés sur un diamètre et selon des angles sensiblement réguliers sur un stator ou partie fixe, de telle sorte les mêmes pôles sont orientés dans la même direction, - en ce que, est positionné sur un rotor sensiblement concentrique au moins un aimant permanent en regard des aimants du stator et d'un pôle opposé à celui de ces derniers de telle sorte que tous les aimants du stator attirent le ou les aimants du rotor, - en ce que, entre le rotor et le stator est monté rotatif, mobile et sensiblement concentrique en un matériau diamagnétique et amagnétique tel que, par exemple, du quartz, du graphite, du cuivre ou autre, un secteur de cercle qui permet de recouvrir au moins deux des aimants du stator constituant ainsi un masque amagnétique et diamagnétique qui, dans sa rotation, annule ou diminue l'effet d'attraction entre l'aimant du rotor et l'aimant du stator en vis-à-vis ainsi que l'aimant du stator précédent de telle sorte que l'aimant de stator suivant, non encore recouvert par le masque diamagnétique attire l'aimant du rotor et en provoque ainsi sa rotation. - et en ce que le masque diamagnétique est entraîné en rotation par tout moyens appropriés, tel que par exemple, un moteur électrique, afin de permettre la continuité de mouvement de rotation, l'aimant fixé sur le rotor étant ainsi attiré par l'aimant suivant fixé sur le stator. 2- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon la revendication 1 caractérisé en ce que le masque amagnétique et diamagnétique, masque deux aimants ou plus du stator, et, en ce que le rotor peut comporter un ou plusieurs aimants alors que dans ce dernier cas, il y a autant de masques amagnétiques diamagnétiques que d'aimants sur le rotor, disposés selon des angles identiques de telle sorte que tous les masques viendront en même temps annuler les effets d'attraction des aimants de stators en vis-à-vis des aimants de rotor pour permettre aux aimants de stator suivant dans le cycle d'attirer simultanément tous les aimants de rotors et ce dans le but de produire le temps moteur alors que le nombre d'aimants de stators sera défini afin de permettre une répartition harmonieuse et sensiblement régulière sur le cercle et de permettre que chaque masque recouvre au moins deux aimants de stator et laisse libre l'aimant suivant permettant d'attirer l'aimant de rotor correspondant. 3- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la vitesse de rotation du masque est pilotée, par des moyens électroniques ou autres, pour déterminer la vitesse de rotation du rotor, permettre ainsi d'accélérer et de décélérer le moteur, ainsi que de faire tourner le rotor dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation donné au masque par le moteur électrique d'entraînement. 4- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'entraînement du masque peut avantageusement être piloté par un moteur pas à pas géré par une électronique adaptée qui régule angulairement sa vitesse pour l'adapter selon une courbe non constante de type sinusodale afin de mieux gérer les forces d'attraction du ou des aimants de stator en action et de ne pas venir masquer l'aimant de rotor lors de son 1 0 accélération. - Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le rotor (4), le stator (1) et le masque amagnétique diamagnétique (8) sont disposés radialement. 6- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon la revendication 1 à 4 caractérisé en ce que le rotor (14), le stator (11) et le masque amagnétique diamagnétique (18) sont disposés axialement. 7- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les aimants permanents du stator (2,2A,2B... 12,12A,12B,...) sont remplacés par une masse magnétique. 8- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les aimants permanents du rotor (6, 16) sont remplacés par des masses magnétiques. 9- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le stator (1, 11) est constitué d'une couronne aimantée continue, le rotor (4, 14) étant alors équipé soit d'aimants permanents, soit d'une masse magnétique. - Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon la revendication 9 caractérisé en ce que le stator (1, 11) est constitué d'une couronne continue réalisée en une masse magnétique, le rotor (4, 14) étant alors équipé d'un ou plusieurs aimants permanents. 11- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique permettant de réaliser un mouvement linéaire caractérisé par la disposition linéaire des aimants sur une pièce fixe ou stator (21) et, comportant en regard une pièce mobile (24) sur laquelle sont positionnés un ou plusieurs aimants (26), reliée à l'entraînement linéaire recherché, et, positionné entre ces deux pièces, un masque diamagnétique et amagnétique (28) mu par tous moyens appropriés comportant un trou (28A) permettant de mettre en relation l'aimant de la pièce mobile 24 et successivement les 2842669 aimants de la pièce fixe 21, pour permettre l'entraînement linéaire de la pièce mobile (24). 12.- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon la revendication 11 caractérisé en ce que pour permettre un fonctionnement avant et arrière le masque diamagnétique et amagnétique comporte au moins un trou (28A) correspondant au moins à un aimant fixe 22, 22A,22B etc. 13.- Moteur magnétique à masque amagnétique diamagnétique selon les revendications 11 et 12 caractérisé en ce que la pièce mobile ou la pièce fixe est réalisée en un matériau magnétique.