Brevet FR2938133A1 — publié le 20100507

MACHINE MOTRICE UTILISANT DEUX SOURCES D'ENERGIE L'invention concerne une machine motrice actionnée par au moins une source d'énergie non polluante et destinée à produire une énergie mécanique convertible, avantageusement, en énergie électrique au moyen d'une génératrice. Les préoccupations écologiques actuelles conduisent à chercher de nouvelles sources d'énergie, notamment pour la production d'électricité et, essentiellement, des sources propres, c'est-à-dire n'engendrant aucune pollution thermique chimique, visuelle, et sonore. L'énergie éolienne répond bien à cette préoccupation puisqu'elle est à la fois propre, selon la définition ci-dessus, et théoriquement inépuisable. Toutefois, un certain nombre d'inconvénients freinent encore la généralisation de son emploi. Ces inconvénients sont liés, d'une part à la conception des éoliennes et d'autre part à la source d'énergie utilisée. Le principal inconvénient est lié au caractère irrégulier de la source d'énergie, le vent. Celui-ci dont les caprices sont imprévisibles souffle, en effet, à la fois de manière intermittente et avec une vitesse variable, de sorte que les éoliennes classiques n'ont pas une production constante et cet inconvénient est encore aggravé par le fait que ces éoliennes ne peuvent démarrer que lorsque le vent atteint une certaine vitesse. Le but de l'invention est donc de proposer une machine motrice fiable qui peut fonctionner sans vent actionnée par une source d'énergie non polluante capable d'assurer le fonctionnement de la machine motrice, et avantageusement secondée par de l'énergie éolienne. A cet effet, la présente invention a pour objet une machine motrice pour la production d'énergie mécanique propulsée, en combinaison, par une éolienne à axe vertical et un moteur magnétique autonome lié au même axe. Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention : La source d'énergie non polluante capable d'assurer le fonctionnement de la machine motrice, est un moteur magnétique 35 constitué : - D'une plateforme circulaire liée en rotation à l'axe de l'éolienne et montée perpendiculairement à cet axe. - D'une pluralité d'unités magnétiques formées chacune d'une partie aimantée présentant une polarité uniforme sur sa paroi externe accolée à une partie réalisée dans un matériau neutre ces unités étant régulièrement réparties sur la circonférence de la plateforme de façon que chaque partie aimantée de l'une des unités soit disposée en vis-à-vis de la partie neutre de l'unité adjacente. - D'au moins un tourniquet en forme de croix disposé verticalement à l'aplomb des unités magnétiques et monté, libre en rotation autour d'un axe horizontal. - De quatre modules magnétiques de construction analogue à celle des unités et dont la partie aimantée est de polarité identique à celle desdites unités, portés chacun par l'un des bras du tourniquet de façon que le module porté par le bras se trouvant en position verticale supérieure vienne se placer entre deux unités magnétiques adjacentes de la plateforme circulaire lorsque la machine motrice est en position de fonctionnement. Dans un mode de réalisation, les unités magnétiques sont cylindriques et sont formées d'un demi-cylindre constitué d'un aimant permanent accolé à un second demi-cylindre réalisé dans un matériau neutre, assemblés l'un à l'autre au moyen d'une plaque métallique fixée sur le demi-cylindre neutre et plaquée par attraction magnétique sur le demi-cylindre aimanté. Chaque unité magnétique est fixée sur une bride et serrée entre celle-ci par une équerre de renfort montée sous la plateforme. Avantageusement, les modules magnétiques portés par le tourniquet 25 sont identiques dans leurs formes, matières et dimensions aux unités magnétiques de la plateforme. Le tourniquet est installé dans une glissière horizontale fixée sur un support lié à la charpente de la machine motrice; il est mobile en translation horizontale dans cette glissière et actionné dans ce mouvement 30 par un mécanisme approprié constituant la commande de mise en route de ladite machine motrice. Bien entendu le déplacement du tourniquet pourrait tout aussi bien être vertical, et ce grâce à une glissière verticale. La plate forme est constituée de quatre éléments en quart de rond délimités par des rayons et moisés entre eux. 35 L'axe vertical est monté, mobile en rotation, au centre d'une charpente, ses extrémités étant supportées par des paliers montés dans une structure solidaire de ladite charpente dans laquelle la plateforme circulaire est installée à mi-hauteur. L'éolienne est constituée de plusieurs membranes en spirale, comme par exemple quatre membranes montées sur l'arbre de la machine dont le rayon est maximum au droit de la plateforme circulaire et décroît symétriquement, de part et d'autre de celle-ci, jusqu'aux structures supérieures et inférieures de la charpente. Un dispositif de création d'un flux d'air est prévu et constitué d'une hotte entourant, au moins partiellement, les membranes de l'éolienne, cette hotte comprenant un conduit inférieur d 'arrivée d'air et un conduit de sortie d'air. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description ci-après, donnée à titre indicatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une vue latérale de la machine motrice, mais sans sa hotte; La figure 2 est une vue identique à la figure 1 la machine étant équipée de sa hotte et de deux conduits respectivement d'arrivée d'air et de sortie d'air. La figure 2a est une vue de dessus de la figure 2. La figure 3 est une vue de dessus de la structure, La figure 4 est une vue de dessus illustrant plus particulièrement la plate-forme portant le système magnétique, La figure 5 est une vue en coupe radiale des éléments d'une unité magnétique, La figure 6 est une vue de détails en coupe du montage d'une unité 25 magnétique sous la plateforme, La figure 7 est une vue de face du tourniquet et, Les figures 8 et 9 sont des vues en plan et de face du couplage plateforme/ tourniquet. Sur la figure 1 on a représenté la machine motrice selon l'invention. 30 Celle-ci est montée sur une charpente ouverte composée de poteaux (1) verticaux reliés par des poutres transversales (8, 9), à avoir des poutres transversales inférieures (9) et des poutres transversales supérieures (8). Un axe vertical (5) est monté, mobile en rotation, au centre de la 35 charpente. Ses extrémités sont supportées par des paliers (6, 7), par exemple à roulement à billes ou à rouleaux, montés dans une structure, et plus particulièrement par les poutres transversales (8, 9). La charpente est, bien entendu, posée, ancrée, ou fixée au sol (11) et la machine motrice est contenue au moins partiellement dans sa partie située entre les poutres transversales supérieures (8) et inférieures (9). L'espace inférieur (12) ainsi dégagé au pied de la charpente est réservé aux installations d'exploitation de l'énergie fournie par la machine. Une plateforme circulaire (13) est installée par exemple à mi-hauteur entre les poutres transversales supérieures et inférieures (8, 9). Elle porte le système de mise en oeuvre du moteur magnétique, comme on l'expliquera plus loin. L'éolienne est constituée par exemple de quatre membranes en spirale (14) montées sur l'axe vertical(5) dont le rayon va en diminuant vers le haut. Un dispositif de création de flux d'air est fixé sur la charpente. Il est constitué d'une hotte cylindrique verticale (15) qui entoure au moins partiellement les membranes de l'éolienne. La hotte (15) est formée d'une structure légère qui comprend plusieurs parois verticales (15a) séparées les unes des autres sur laquelle sont montés des panneaux mobiles (15b), pouvant être déplacés afin que soit libéré l'espace entre les parois ou que soit fermer ces espaces. La hauteur de la hotte est bien entendu fonction du lieu d'implantation et des courants générés. On notera que la hotte (15) est complétée à sa partie inférieure d'un conduit d'arrivée d'air (150) et à sa partie supérieure d'un conduit de sortie d'air (151). Ainsi, il se produit à l'intérieur de la hotte une circulation d'air naturel qui par lui-même assurer la rotation de l'éolienne. La plate-forme (13) est solidaire de l'axe vertical (5), elle est constituée de quatre éléments (16) en quart de rond délimités par des rayons (17) et moisés entre eux. Au centre un anneau (10) en deux ou quatre parties fixe les rayons entre eux et sur l'arbre central. Cette construction rend la plateforme démontable en vue de satisfaire, tant aux facilités de montage qu'aux interventions futures de maintenance. Selon la taille de l'installation, le nombre de rayons peut être augmenté pour rendre la plateforme plus rigide. Des unités magnétiques (18) sont suspendues sous la plateforme (13), espacées régulièrement et selon une orientation identique, c'est-à-dire que chaque partie aimantée de l'une des unités est disposée en vis-à-vis de la partie neutre de l'unité adjacente. Comme on le voit bien sur la figure 5, ces unités sont cylindriques et sont formées d'un demi-cylindre (19) constitué d'un aimant permanent accolé à un second demi-cylindre (20) réalisé dans un matériau neutre, tel que bois, caoutchouc, plastique.. Les deux parties de l'unité magnétique sont assemblées l'une à l'autre au moyen d'une plaque métallique (21) fixée, par exemple par vissage, sur le demi-cylindre neutre (20) et plaquée par attraction magnétique sur le demi-cylindre aimanté 19. Chaque unité magnétique est ensuite fixée sur une bride (23) (figure 6) et serrée entre celle-ci par une équerre de renfort (24) montée 10 sous la plateforme (13). L'aimant constituant le demi-cylindre (19) comporte un trou central (22) et présente une polarité uniforme sur sa paroi externe de sorte que la paroi du trou central présente la polarité opposée. En vis-à-vis des unités magnétiques (18) est installé un 15 tourniquet (25) formé de deux platines (26, 27) (figure 8) en forme de croix et de quatre modules magnétiques (28) fixés et serrés entre les deux platines à chacune des extrémités des bras (29) de la croix. Les modules (28) sont de polarité identique à celle des unités (18), avantageusement, ils sont également identiques dans leurs formes, 20 matières et dimensions. Le tourniquet est disposé verticalement et monté, libre en rotation autour d'un axe (30) horizontal, par exemple, dans un roulement à billes de type roue libre. Il est installé dans une glissière horizontale (31) fixée sur un support (32) lié à la charpente (figure 1); il est mobile en translation 25 horizontale dans cette glissière et actionné dans ce mouvement par un mécanisme approprié qui peut être commandé à distance et qui constitue la commande de mise en route de la machine motrice. Bien entendu, on ne sortirait pas du cadre de l'invention si le déplacement du tourniquet se faisait verticalement grâce à une glissière horizontale. 30 Les unités magnétiques (18) sont espacées, sous la plateforme (13), d'un pas (P) égal au diamètre des modules magnétiques (28) (figure 9). De même, l'espace (E) séparant les deux bras (29) contigus du tourniquet présente une forme et une dimension complémentaires de celles d'une unité magnétique (18) (figure 7). 35 Le choix des matériaux utilisés pour la réalisation du moteur magnétique est fonction de leur relation avec les éléments magnétiques. Les parties les plus proches seront réalisées en matériau magnétiquement neutre, comme l'aluminium ou le plastique. L'ensemble magnétique que l'on vient de décrire constitue un système de production d'énergie magnétique autonome capable d'assurer le démarrage de l'éolienne et de permettre sa rotation même en cas d'insuffisance du flux d'air. Le fonctionnement de ce système va être exposé en détail ci-après. Ce fonctionnement est fondé sur l'exploitation de la puissance répulsive des aimants, car on sait que deux masses de pole identique se repoussent. La forme des aimants montés dans les unités et les modules magnétiques ainsi que la disposition de leurs polarités, initie un champ magnétique répulsif apte à assurer, de façon constante, la rotation de la plateforme circulaire (13). Pour mettre en mouvement la machine, on commande le déplacement latéral du tourniquet (25) dans la glissière (31) de façon à ce que le module (28) porté par le bras se trouvant en position verticale supérieure vienne se placer entre deux unités magnétiques (18) adjacentes de la plateforme circulaire. Dans ce mouvement, la partie aimantée (33) du module (28) se trouve en contact avec la partie aimantée (19) d'une des deux unités magnétiques entre lesquelles il est placé. Ce contact entre des polarités identiques produit une force de répulsion qui engendre un mouvement de rotation de la plateforme selon le sens de la flèche (FI). On comprendra que ce sens de rotation dépend de l'orientation réciproque des parties aimantées des unités et des modules magnétiques. Le déplacement de la plateforme provoque la mise en rotation du tourniquet selon le sens de la flèche (F2) et la mise en place d'un autre module (28) entre les deux unités magnétiques (18) se trouvant face à lui. Le mouvement de rotation de la plateforme est ainsi entretenu sans discontinuité. Il s'apparente au fonctionnement d'un engrenage à angle droit. Comme on l'a exposé plus haut, la plateforme (13) est liée à l'axe (5) de l'éolienne de sorte que la mise en rotation de ladite plateforme entraîne la mise en rotation de celle-ci. Pour devenir opérant le flux éolien est activé par une arrivée d'air ménagée en partie basse de la charpente, qui est constitué par le conduit inférieur d'arrivée d'air (150) de la hotte et par le dispositif d'aspiration supérieur constitué par le conduit de sortie d'air (151) de la hotte (15). Un système de transmission (34) lié à l'axe (5) et installé dans l'espace inférieur (12) de la base, transmet l'énergie de la machine motrice vers une génératrice ou le mécanisme d'exploitation de l'énergie mécanique ainsi créée. On conçoit que selon l'énergie du flux éolien celui-ci est ou non prépondérant par rapport au système magnétique. On comprend également que la puissance de la machine résulte du dimensionnement de ses organes actifs, telles que la longueur du rayon de la plateforme et l'amplitude des spirales éoliennes.. Bien évidemment l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, elle comprend tous les équivalents 10 techniques de ces moyens ainsi que leurs combinaisons. C'est ainsi que l'on peut augmenter le nombre de tourniquets coopérant avec la plateforme, ceux-ci étant tous gérés par la même commande de mise en marche. On accroît ainsi la puissance motrice de la machine. 15 De même, l'éolienne peut être d'une configuration différente de celle que l'on vient de décrire, par exemple, du type turbine hélicoïdale à axe vertical. De façon avantageuse la plate-forme est alourdie pour constituer une masse neutre, importante faisant inertie, et procurer à la machine motrice 20 une constance dans sa rotation. On pourra aussi prévoir de l'alourdir par exemple par des masses fixées sur les rayons ce qui permettrait par déplacement de ces masses d'équilibrer la plate forme. On notera aussi que le système de transmission (34) pourrait lui aussi être équipé de moyens magnétiques moteur identiques à ceux de la partie 25 éolienne proprement dite, à savoir une plate-forme circulaire (34b) montée sur le pignon d'entraînement (34a) comportant une pluralité d'unités magnétiques et coopérant avec les aimants permanents d'un tourniquet (34c) Bien entendu la machine motrice de l'invention trouve son 30 application pour générer du courant électrique, mais pourrait aussi être utilisée pour bien d'autres applications comme pour animer une pompe ou une unité de désalinisation et autre. REVENDICATIONS1. Machine motrice pour la production d'énergie mécanique, 5 caractérisée en ce qu'elle est propulsée, par un moteur magnétique en combinaison avec une éolienne à axe vertical (5). 2. Machine motrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur magnétique est constitué : 10 - d'une plateforme (13) circulaire liée en rotation à l'axe (5) de l'éolienne et montée perpendiculairement à cet axe, - d'une pluralité d'unités magnétiques (18) formées chacune d'une partie aimantée (19) présentant une polarité uniforme sur sa paroi externe accolée à une partie (20) réalisée dans un matériau neutre ces unités étant 15 régulièrement réparties sur la circonférence de la plateforme (13) de façon que chaque partie aimantée de l'une des unités soit disposée en vis-à-vis de la partie neutre de l'unité adjacente, - d'au moins un tourniquet (25) en forme de croix disposé verticalement à l'aplomb des unités magnétiques (18) et monté, libre en 20 rotation autour d'un axe (30) horizontal, - de plusieurs modules magnétiques (28) de construction analogue à celle des unités (18) et dont la partie aimantée (33) est de polarité identique à celle desdites unités, portés chacun par l'un des bras (29) du tourniquet (25) de façon à ce que le module (28) porté par le bras se 25 trouvant en position verticale supérieure vienne se placer entre deux unités magnétiques (18) adjacentes de la plateforme circulaire lorsque la machine motrice est en position de fonctionnement. 3. Machine motrice selon la revendication 2, 30 caractérisée en ce que les unités magnétiques (18) sont cylindriques et sont formées d'un demi-cylindre (19) constitué d'un aimant permanent accolé à un second demi-cylindre (20) réalisé dans un matériau neutre, assemblés l'une à l'autre au moyen d'une plaque métallique (21) fixée sur le demi-cylindre neutre (20) et plaquée par attraction magnétique sur le 35 demi-cylindre aimanté (19). 4. Machine motrice selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque unité magnétique est fixée sur une bride (23) et serrée entre celle-ci par une équerre de renfort (24) montée sous la plateforme (13). 5. Machine motrice selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les modules (28) sont identiques dans leurs formes, matières et dimensions aux unités (18). 10 6. Machine motrice selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le tourniquet (25) est installé dans une glissière horizontale (31) fixée sur un support (32) lié à la charpente de la machine motrice; mobile en translation verticale dans cette glissière et actionné dans ce mouvement par un mécanisme approprié constituant la 15 commande de mise en route de ladite machine motrice. 7. Machine motrice selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la plate forme (13) est constituée de quatre éléments (16) en quart de rond délimités par des rayons (17) et moisés 20 entre eux. 8. Machine motrice selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe vertical (5) est monté, mobile en rotation, au centre d'une charpente, ses extrémités étant supportées par 25 des paliers (6), (7) montés respectivement par des poutres transversales respectivement supérieures (8) et inférieures (9) d'une structure, solidaire de ladite charpente dans laquelle la plateforme circulaire (13) est installée à mi-hauteur. 30 9. Machine motrice selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'éolienne est constituée de plusieurs membranes en spirale (14) montées sur l'arbre (5) 10. Machine motrice selon la revendication 9, 35 caractérisée en ce qu'un dispositif inducteur du flux d'air (15) constitué d'une hotte verticale (15) entourant, au moins partiellement, les membranes de l'éolienne,5 11. Machine motrice selon la revendication 10, caractérisée en ce que la hotte (15) est complétée à sa partie inférieure d'un conduit d'arrivée d'air (150) et à sa partie supérieure d'un conduit de sortie d'air (151). 12. Machine motrice selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est reliée par un système de transmission (34), à une génératrice pour produire du courant électrique.