Brevet FR2913281A1 — publié le 20080905

DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de stockage d'énergie électrique et plus particulièrement, un dispositif magnétique de stockage d'énergie électrique. ÉTAT DE L'ART Les dispositifs de stockage d'énergie sont devenus importants au quotidien. Des 15 composants tels que les condensateurs utilisés dans des circuits ou les batteries utilisées dans des dispositifs portables, ainsi que le type de dispositif de stockage d'énergie influencent les performances et l'autonomie de l'appareil électrique consommateur. Cependant, les dispositifs de stockage d'énergie conventionnels présentent des 20 difficultés. Par exemple, les condensateurs ont un problème de fuite de courant diminuant les performances globales. Les batteries présentent un problème d' "effet de mémoire" de diminution des performances globales dans le temps, consécutif à des charges/décharges partielles. L'effet de magnéto-résistance géante (MRG) est un phénomène de mécanique 25 quantique observé dans les structures comprenant alternativement des couches magnétiques et non-magnétiques minces. L'effet de MRG peut sensiblement varier de résistance électrique, depuis un état de haute résistance à champ nul à un état de faible résistance à champ élevé selon l'application d'un champ externe. Ainsi, l'effet de MRG peut être exploité pour fournir un isolant performant. Un 30 dispositif muni de l'effet de MRG peut être mis en oeuvre pour stocker de l'énergie électrique et il est utile, pour les raisons précédentes, d'avoir d'un dispositif muni de l'effet de MRG pour stocker de l'énergie électrique. 10 RÉSUMÉ DE LA PRÉSENTE INVENTION Le but de la présente invention est de fournir un dispositif pour stocker de l'énergie électrique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend une première unité magnétique, une deuxième unité magnétique et une couche diélectrique. La première unité magnétique comprend une première couche magnétique et une deuxième couche magnétique. La deuxième unité magnétique comprend une troisième couche magnétique et une quatrième couche magnétique. La couche diélectrique est disposée entre la première unité magnétique et la deuxième unité magnétique. La couche diélectrique est configurée pour stocker de l'énergie électrique et la première couche magnétique, la deuxième couche magnétique, la troisième couche magnétique et la quatrième couche magnétique, munies de dipôles, sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de stockage d'énergie électrique comprend plusieurs unités magnétiques, chacune comprenant deux couches magnétiques, et plusieurs couches diélectriques disposées respectivement entre deux unités magnétiques adjacentes. Les couches diélectriques sont configurées pour stocker de l'énergie électrique et les couches magnétiques, munies de dipôles, sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. II convient de comprendre que la description générale précédente et la description détaillée qui suit sont données à titre d'exemples, et ont pour but de fournir des explications détaillées de l'invention revendiquée. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les caractéristiques, modes et avantages précédents et autres de la présente invention seront mieux compris d'après la description suivante, les revendications annexées, et les figures d'accompagnement où : La figure 1 représente un dispositif de stockage d'énergie électrique selon un mode de réalisation de la présente invention ; 2913281 -3- La figure 2 représente ledit dispositif en phase de charge selon un mode de réalisation de la présente invention ; La figure 3 représente le ledit dispositif en phase de décharge selon un mode de réalisation de la présente invention ; et 5 La figure 4 représente ledit dispositif selon un autre mode de réalisation de la présente invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION 10 Il est maintenant fait référence en détail aux modes de réalisation préférés de la présente invention, dont des exemples sont illustrés dans les figures d'accompagnement. Dans la mesure du possible, les mêmes numéros de référence sont utilisés dans les dessins et la description de l'invention pour désigner des 15 éléments identiques ou similaires. Toutes les figures sont présentées dans un but d'explication des principes de la présente invention. Les informations annexes des figures, telles que des numéros, positions, relations, ou côtes des éléments constituant les modes de réalisation, sont expliquées ou font partie des règles de l'art après lecture et compréhension de la 20 description suivante. La figure 1 représente un dispositif de stockage d'énergie électrique selon un mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif de stockage d'énergie électrique comprend une première unité magnétique (110), une deuxième unité magnétique (120) et une couche diélectrique (130). La première unité magnétique 25 (110) comprend une première couche magnétique (114) et une deuxième couche magnétique (118). La deuxième unité magnétique (120) comprend une troisième couche magnétique (124) et une quatrième couche magnétique (128). La couche diélectrique (130) est disposée entre la première unité magnétique (110) et la deuxième unité magnétique (120). La couche diélectrique (130) est configurée pour 30 stocker de l'énergie électrique et la première couche magnétique (114), la deuxième couche magnétique (118), la troisième couche magnétique (124) et la quatrième couche magnétique (128), munies des dipôles (113, 117, 123, 127) sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. La couche diélectrique (130) est une couche mince et est composée de matériau diélectrique, tel que BaTiO3 ou TiO3. Cependant, le matériau diélectrique n'est pas un isolant parfait. Du faible courant peut traverser la couche diélectrique (130). Le dispositif comprend en outre une première couche conductrice (115) disposée entre la première couche magnétique (114) et la deuxième couche magnétique (118). Le dispositif comprend en outre une deuxième couche conductrice (125) configurée entre la troisième couche magnétique (124) et la quatrième couche magnétique (128). La première couche conductrice (115) et la deuxième couche conductrice (125) sont disposées pour être conductrices ou isolantes par la commande des dipôles (113, 117, 123, 127) des couches magnétiques (114, 118, 124, et 128). II est à noter que deux isolants, la première unité magnétique (110) et la deuxième unité magnétique (120), sont nécessaires pour empêcher le courant de passer à travers (c.-à-d. perte d'énergie électrique). La première couche magnétique (114), la deuxième couche magnétique (118), la troisième couche magnétique (124) et la quatrième couche magnétique (128) sont les couches minces, et ces quatre couches magnétiques, munies de dipôles (113, 117, 123, 127), sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. Le dispositif comprend en outre plusieurs dispositifs en métal (non représentés) disposés respectivement autour de la première couche magnétique (114), de la deuxième couche magnétique (118), de la troisième couche magnétique (124) et de la quatrième couche magnétique (128) pour commander respectivement les dipôles (113, 117, 123, 127) de la première couche magnétique (114), de la deuxième couche magnétique (118), de la troisième couche magnétique (124) et de la quatrième couche magnétique (128). Le concepteur ou l'utilisateur peut utiliser ces dispositifs en métal pour appliquer des champs externes aux dipôles de commande des couches magnétiques. A partir de la description précédente, le concepteur peut commander les dipôles (113, 117, 123, 127) des couches magnétiques (114, 118, 124, 128) et les faire coopérer avec la couche diélectrique (130) pour stocker de l'énergie électrique et empêcher la perte d'énergie électrique. Lorsque le dispositif stocke de l'énergie électrique, les dipôles (113) "F" et (117) "4" des première couche magnétique (114) et deuxième couche magnétique (118) de la première unité magnétique (110) sont différents, et les dipôles (123) "E-" et (127) "4" des troisième couche magnétique 2913281 -5- (124) et quatrième couche magnétique (128) de la deuxième unité magnétique (120) sont différents. Par conséquent, la première unité magnétique (110) et la deuxième unité magnétique (120) empêchent la perte d'énergie électrique, et de l'énergie électrique peut être stockée dans la couche diélectrique (130). 5 Ainsi, lorsque les dipôles (113, 117) de la première unité magnétique (110) sont différents et les dipôles (123, 127) de la deuxième unité magnétique (120) sont différents, la première unité magnétique (110) et la deuxième unité magnétique (120) deviennent isolantes. De ce fait, la fuite de courant est limitée et il y a moins de perte d'énergie électrique. L'énergie reste ainsi stockée pendant plus longtemps. 10 II est à noter que les symboles "4" et "+"sont simplement disposés ici pour représenter les dipôles des couches magnétiques et non pas pour limiter les sens des dipôles. La figure 2 représente le dispositif en phase de charge selon un mode de réalisation de la présente invention. Lorsque le dispositif est en phase de charge, la 15 première unité magnétique (110) et la deuxième unité magnétique (120) sont reliées à une source d'énergie (260). L'énergie électrique entre dans la couche diélectrique (130) à partir de la source d'énergie (260). La figure 3 représente le dispositif en phase de décharge selon un mode de réalisation de la présente invention. Lorsque le dispositif est en phase de décharge, 20 la première unité magnétique (110) et la deuxième unité magnétique (120) sont reliées à un appareil en charge (370). L'énergie électrique sort de la couche diélectrique (130) vers l'appareil en charge (370). La source d'énergie (260) ou l'appareil en charge (370) peuvent facilement influencer les dipôles (113, 117, 123, 127) des couches magnétiques (114, 118, 124, 25 128) et l'effet isolant des unités magnétiques (110, 120) n'est pas bon de ce fait. Par conséquent, le courant peut traverser les couches magnétiques. Le dispositif de la présente invention peut être considéré comme un condensateur de grande capacité. De plus, le dispositif peut être exploité comme une batterie. Ainsi, un tel dispositif ayant fonction de batterie ne présente pas le 30 problème d' "effet de mémoire" et peut réaliser des charges/décharges complètes ou partielles sans diminuer les performances. Par ailleurs, le dispositif de la présente invention peut être utilisé pour créer une association de plusieurs dispositifs en parallèle permettant d'obtenir une capacité de stockage d'énergie beaucoup plus élevée. De plus, plusieurs dispositifs peuvent être 2913281 -6- empilés pour obtenir un stockage d'énergie beaucoup plus important, tel que présenté en figure 4. Le mode de réalisation selon la figure 4 comprend par exemple trois unités magnétiques (110a, 110b, 110c), et deux couches diélectriques (130a, 130b). Le 5 dispositif de stockage d'énergie électrique comprend plusieurs unités magnétiques (110a, 110b, 110c), et plusieurs couches diélectriques (130a, 130b). Chaque unité magnétique comprend deux couches magnétiques. Par exemple, l'unité magnétique (110a) comprend deux couches magnétiques (114a, 118a). Les couches diélectriques sont disposées respectivement entre deux unités magnétiques 10 adjacentes. Par exemple, la couche diélectrique (130a) est disposée entre les unités magnétiques adjacentes (110a, 110b) et la couche diélectrique (130b) est disposée entre les unités magnétiques adjacentes (110b, 110c). Les couches diélectriques (130a, 130b) sont configurées pour stocker de l'énergie électrique, et les couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c 118c), munies des dipôles (113a, 117a, 15 113b, 117b, 113c, 117c) sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. Le dispositif de la présente invention comprend en outre plusieurs couches conductrices disposées respectivement entre deux couches magnétiques de chaque unité magnétique. Par exemple, la couche conductrice (115a) est disposée entre les couches magnétiques (114a, 118a) de l'unité magnétique (110a), et la couche 20 conductrice (115b) est disposée entre les couches magnétiques (114b, 118b) de l'unité magnétique (110b). De plus, le dispositif de la présente invention comprend plusieurs dispositifs en métal (non représentés) disposés respectivement autour des couches magnétiques pour commander les dipôles des couches magnétiques. 25 Lorsque le dispositif de la présente invention stocke de l'énergie électrique, les dipôles de deux couches magnétiques de chaque unité magnétique sont différents. Par exemple, lorsque le dispositif stocke de l'énergie électrique, les dipôles (113a, 117a) des couches magnétiques (114a, 118a) de l'unité magnétique (110a) sont différents et les dipôles (113b, 117b) des couches magnétiques (114b, 30 118b) de l'unité magnétique (110b) sont différents. Lorsque le dispositif de la présente invention est en phase de charge, les couches magnétiques sont partiellement reliées à une source d'énergie et, lorsque le dispositif de la présente invention est en phase de décharge, les couches magnétiques sont partiellement reliées à un appareil en charge. En particulier, lorsque le dispositif de la présente invention est en phase de charge ou de décharge, les couches magnétiques (114a, 118c) sont reliées à la source d'énergie ou à l'appareil en charge, ou bien toutes les couches magnétiques sont reliées à la source d'énergie ou à l'appareil en charge. Il apparaîtra évident à l'homme de l'art que nombre de modifications et de variantes peuvent être apportées à la structure de la présente invention sans se départir en rien de la portée de la présente invention. Au vu de ce qui précède, il a été voulu que la présente invention couvre chacune de ces modifications ou variantes dans la mesure où elles sont dans la portée des revendications suivantes et de leurs équivalentes. REVENDICATIONS 1) Dispositif de stockage d'énergie électrique, comprenant : une première unité magnétique (110) munie d'une première couche magnétique (114) et d'une deuxième couche magnétique (118) ; une deuxième unité magnétique (120) munie d'une troisième couche magnétique (124) et d'une quatrième couche magnétique (128) ; et une couche diélectrique (130) disposée entre ladite première unité magnétique (110) et ladite deuxième unité magnétique (120) ; où ladite couche diélectrique (130) est configurée pour stocker de l'énergie électrique et lesdites première couche magnétique (114), deuxième couche magnétique (118), troisième couche magnétique (124) et quatrième couche magnétique (128), munies de dipôles (113, 117, 123, 127), sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. 2) Le dispositif selon la revendication 1, où ladite couche diélectrique (130) est une couche mince. 3) Le dispositif selon la revendication 1, où ladite couche diélectrique (130) est composée de matériau diélectrique. 4) Le dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une première couche conductrice (115) disposée entre ladite première couche magnétique (114) et ladite deuxième couche magnétique (118). 5) Le dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre une deuxième couche conductrice (125) disposée entre ladite troisième couche magnétique (124) et ladite quatrième couche magnétique (128). 6) Le dispositif selon la revendication 1, où chacune desdites première couche magnétique (114), deuxième couche magnétique (118), troisième couche magnétique (124) et quatrième couche magnétique (128) est une couche mince. 35 7) Le dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre plusieurs dispositifs en métal disposés respectivement autour desdites couches magnétiques (114, 118,30124, 128) pour commander respectivement chaque dit dipôle (113, 117, 123, 127) de chacune desdites couches magnétiques (114, 118, 124, 128). 8) Le dispositif selon la revendication 1 où, lorsque ledit dispositif stocke de l'énergie électrique, lesdits dipôles (113, 117) de ladite première couche magnétique (114) et de ladite deuxième couche magnétique (118) sont différents. 9) Le dispositif selon la revendication 1 où, lorsque ledit dispositif stocke de l'énergie électrique, lesdits dipôles (123, 127) de ladite troisième couche magnétique (124) et de ladite quatrième couche magnétique (128) sont différents. 10)Le dispositif selon la revendication 1 où, lorsque ledit dispositif est en phase de charge, ladite première unité magnétique (110) et ladite deuxième unité magnétique (120) sont reliées à une source d'énergie (260). 11)Le dispositif selon la revendication 1 où, lorsque ledit dispositif est en phase de décharge, ladite première unité magnétique (110) et ladite deuxième unité magnétique (120) sont reliées à un appareil en charge (370). 20 12)Dispositif de stockage d'énergie électrique, comprenant : plusieurs unités magnétiques (110a, 110b, 110c) ayant chacune deux couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c) ; et plusieurs couches diélectriques (130a, 130b) disposées respectivement entre deux dites unités magnétiques (110a, 110b, 110c) adjacentes ; 25 où lesdites couches diélectriques (130a, 130b) sont disposées pour stocker de l'énergie électrique et lesdites couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c), munies de dipôles (113a, 117a, 113b, 117b, 113c, 117b), sont disposées pour empêcher la perte d'énergie électrique. 30 13)Le dispositif selon la revendication 12, où lesdites couches diélectriques (130a, 130b) sont des couches minces. 14)Le dispositif selon la revendication 12, où lesdites couches diélectriques (130a, 130b) sont composées de matériau diélectrique. 35 2913281 - 10- 15)Le dispositif selon la revendication 12, comprenant en outre plusieurs couches conductrices (115a, 115b, 115c) disposées respectivement entre chacune de deux desdites couches magnétiques (114a, 118a), (114b, 118b), (114c, 118c) de chaque dite unité magnétique (110a, 110b, 110c). 16)Le dispositif selon la revendication 12 où, lesdites couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c) sont des couches minces. 17)Le dispositif selon la revendication 12, comprenant en outre plusieurs dispositifs 10 en métal disposés respectivement autour desdites couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c) pour commander respectivement le dipôle (113a, 117a, 113b, 117b, 113c, 117b) de chaque couche magnétique (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c). 15 18)Le dispositif selon la revendication 12 où, lorsque ledit dispositif stocke de l'énergie électrique, lesdits dipôles (113a, 117a, 113b, 117b, 113c, 117b) de deux desdites couches magnétiques (114a, 118a), (114b, 118b), (114c, 118c) de chaque dite unité magnétique (110a, 110b, 110c), sont différents. 19)Le dispositif selon la revendication 12 où, lorsque ledit dispositif est en phase de charge, lesdites couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c) sont partiellement reliées à une source d'énergie. 20)Le dispositif selon la revendication 12 où, lorsque ledit dispositif est en phase de 25 décharge, lesdites couches magnétiques (114a, 118a, 114b, 118b, 114c, 118c) sont partiellement reliées à un appareil en charge. 5