Brevet FR2920260A1 — publié le 20090227

-1- La présente invention concerne un générateur électrique tournant dont le couple électromagnétique résistant est fortement réduit. Dans tous les générateurs électriques connus, quelque soit leur type, la force électromagnétique qui s'exerce entre les champs magnétiques inducteur et induit, provoque un couple électromagnétique résistant. Ils sont tous caractérisés par le fait que les champs inducteur et induit ont leur source respective dans deux carcasses ferromagnétiques séparées, le rotor et le stator, et y produisent des pôles par l'intermédiaire desquels s'exerce la force électromagnétique. C'est le couple résistant qui absorbe l'essentiel de l'énergie mécanique fournie au générateur. Le générateur électrique tournant, selon l'invention, a pour but de s'affranchir largement du couple électromagnétique résistant. Et donc de réduire notablement l'énergie mécanique nécessaire à son fonctionnement. Toutefois, conformément à l'interdépendance des phénomènes électromagnétiques, dans ledit générateur, comme dans tous les générateurs connus, la production de la force électromotrice génère un courant induit qui provoque une force électromagnétique. La réduction significative du couple résistant est obtenue par la création d'un ensemble de couples électromagnétiques résistants et moteurs s'additionnant algébriquement en permanence et ainsi se neutralisant mutuellement. Pour obtenir ce résultat, il est nécessaire de modifier la relation des forces électromagnétiques entre le rotor et le stator. Dans ce but, les bobines inductrices, alimentées en courant continu, et les bobines induites sont montées sur le stator. Ce type de montage permet de libérer le rotor de tout champ magnétique propre. Le rotor n'a pas de pôles rotoriques. Il est néanmoins traversé par les champs inducteur et induit, car il sert de liaison entre leurs pôles statoriques respectifs. D'autre part, il assure par sa rotation la variation du champ inducteur dans le stator. Le générateur est constitué de plusieurs étages identiques et coaxiaux, chacun composé d'un stator et d'un rotor, mais indépendant magnétiquement. Les étages statoriques sont alignés linéairement et les étages rotoriques sont décalés angulairement de manière progressive et régulière de la valeur d'une dent. Conséquence, les forces électromotrices produites ont des phases différentes ainsi que les forces électromagnétiques. Le décalage angulaire est tel que lorsqu'un étage débute une demi période (flux croissant), le dernier la termine (flux décroissant). Les autres étages ayant des positions intermédiaires avec autant de flux croissants que de flux décroissants. Le but de cette conception est de faire en sorte qu'en permanence l'ensemble des étages rotoriques soit soumis à autant de forces motrices (flux croissant) que de forces résistantes (flux décroissant). A noter au plus le nombre d'étages qui peut-être pair ou impair est important, au plus la demi période -2- est fragmentée et meilleure la neutralisation mutuelle des couples. Pour la clarté de la présentation de l'exemple de réalisation ci-après décrit, le nombre est de cinq étages. Les dessins annexés illustrent le générateur. La figure 1 représente en détail une vue de face du stator et du rotor ainsi que des bobines. 5 La figure 2 une vue de côté schématique du montage des étages. Les figures 3, 4, 5, 6, 7 représentent, à la fois, les positions successives d'un étage au cours d'une demi période et la position respective de chaque étage à un instant quelconque du cycle. Et schématiquement la direction, l'évolution et la valeur des flux produits par les champs inducteurs et induits, ainsi que la direction, la nature et l'intensité des forces et couples 10 électromagnétiques. En référence à ces dessins, le générateur pour chaque étage comprend un rotor (1) avec ses dents (2) et ses encoches (3) et un stator (4) composé de deux bras (5) avec leurs pôles (6) et le corps (7) avec ses pôles (8) communs avec les bras (5). Les bobines inductrices (9) placées sur chacun des bras (5) et la bobine induite (10) placée sur le corps (7). Les dents (2) et les encoches (3) sont de même grandeur et leur nombre respectif identiques. 15 Le nombre total peut varier. Il est impératif que lorsqu'un pôle (8) est complètement aligné avec une dent (2) l'autre pôle (8) soit aligné avec une encoche (3) (Fig 1). Les pôles (6) sont suffisamment larges pour avoir en permanence une surface de contact au moins égale à une dent (2) avec le rotor (4). Pour éviter les contacts tournants, il est préférable que la carcasse recevant les bobines soit le stator et l'autre carcasse le rotor. Mais, il est possible d'inverser ce 20 montage sans modifier le résultat. Les bobines inductrices ((9) peuvent englober l'ensemble des étages (Fig 2) ou être séparées pour chaque étage mais dans ce cas, il est préférable de les relier en série. Toutefois, quelque soit leur montage, elles doivent être identiques afin d'obtenir un équilibre global de leurs forces magnétomotrices. Les figures 3, 4, 5, 6 et 7 permettent d'appréhender le principe du fonctionnement du 25 générateur et de l'équilibre des forces en présence. Les bobines inductrices (9) d'un même stator (4), alimentées en courant continu, sont reliées en série et de telle manière que leurs champs respectifs soient en opposition dans les corps (7) du stator (4). Lors de la rotation du rotor (1), les encoches (3) provoquent des entrefers sous les pôles (8) obligeant les champs inducteurs à se déplacer vers les pôles (8) en contact avec les dents (2). Au cours des cycles 30 lesdits champs traversent successivement le corps (7) et s'en retirent provoquant ainsi une variation de flux à l'intérieur de ce dernier. Lorsqu'un pôle (8) du corps (7) correspond à une encoche (3) et l'autre pôle (8) à une dent (2), la variation est nulle et le flux maximal (Fig 3 et Fig 7). Lorsque chaque pôle (8) est à mi-parcours entre une dent (2) et une encoche (3), la variation est maximale et le flux nul puisque -3- égal à la somme algébrique des deux champs en opposition et d'égale valeur (Fig 5). Pour l'ensemble des étages, les champs inducteurs seuls ne créent pas de couple résistant notable car ils s'équilibrent et sont toujours refermés au travers du rotor (1). Les bobines induites (10) sont le siège d'un champ inducteur variable dans le corps (7) (Fig 3 à 7). Pour la figure 3 - le flux inducteur est maximal, la variation nulle, donc pas de force électromotrice, c'est le début de la demi période. Pour la figure 4 - le flux inducteur algébrique décroît, la variation augmente. La force électromotrice, le courant induit et donc le champ induit croissent. Ce dernier exerce un couple moteur sur le rotor (1) en cherchant à se refermer au travers de celui-ci. Pour la figure 5 - le flux inducteur algébrique est nul, la variation maximale. La force électromotrice, le courant et donc le champ induit également. Mais, ce dernier étant en position de fermeture, le couple est nul. A noter, c'est dans cette position que le rotor (1) d'un étage isolé se fige lorsque l'on alimente en courant continu seulement la bobine induite (10) de cet étage et hors de tout entraînement. La même réaction est obtenue si on alimente dans les mêmes conditions seulement les deux bobines inductrices (9) d'un étage isolé. Conséquence, dans un même étage, les champs inducteurs et induits produisent des forces simultanées de même sens. Pour la figure 6 - le flux inducteur algébrique croît. La variation diminue. La force électromotrice, le courant et donc le champ induit décroissent. Ce dernier exerce un couple résistant sur le rotor (1) en cherchant à rester fermé au travers de celui-ci. Pour la figure 7 - le flux est maximal. La variation nulle. La force électromotrice également. C'est la fin de la demi période. Pour l'ensemble des étages, les champs induits seuls créent simultanément autant de couples moteurs que de couples résistants. Les forces développées s'équilibrent et s'annulent 25 mutuellement. Le générateur, objet de l'invention dont le rendement énergétique est particulièrement intéressant peut remplacer tous types de générateurs actuellement utilisés. REVENDICATIONS 1) Générateur électrique tournant, à couple électromagnétique résistant fortement réduit, caractérisé en ce qu'il est composé de plusieurs étages coaxiaux et identiques mais indépendants magnétiquement, chaque étage comprenant un rotor (1) avec ses dents (2) et ses encoches (3) et un stator (4). 2) Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour l'ensemble des étages, les stators (4) (ou les rotors (1), en cas de montage inversé) sont alignés linéairement et les rotors (1) (ou les stators (4), en cas de montage inversé) sont décalés angulairement, progressivement et régulièrement de la valeur d'une dent (2), pour la totalité des étages, ce qui correspond à une demi période. 3) Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le stator (4) (ou le rotor (1) en cas de montage inversé) de chaque étage possède à la fois des bobines inductrices (9) et une bobine induite (10) et donc des champs, des pôles (6 et 8) et des forces qu'elles produisent. 4) Générateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rotors (1) (ou les stators (4) en cas de montage inversé) sont composés de dents (2) et d'encoches (3) de grandeur égale et en nombre égal, les dents (2) assurant les liaisons polaires et les encoches (3) créant des entrefers pour rompre ces liaisons. 5) Générateur selon la revendication (3), caractérisé en ce que les stators (4) (ou les rotors (1), en cas de montage inversé) sont composés de deux bras (5), portant les bobines inductrices (9), dont les extrémités larges forment les pôles (6) et d'un corps (7), portant la bobine induite (10), donc les extrémités se rejoignent avec les bras (5) pour former les pôles (8) d'une largeur égale à une dent (2) ou une encoche (3).