Brevet FR2940868A1 — publié le 20100709

L' invention concerne un dispositif de rotor magnétique pour générateur électrique intégré aux moteurs principaux de propulsion marine. Pour répondre aux demandes d'une source électrique de bord supplémentaire, la solution traditionnelle la plus courante consiste à � atteler � un second alternateur au moteur. Ce système montre rapidement ses limites quand Le besoin en énergie électrique de service devient important. Une des alternatives la plus efficace pour pallier les problèmes rencontrés avec ce type de montage est le générateur intégré. De nombreuses solutions d'intégration de générateurs existent. Le dispositif selon l'invention permet de faciliter et de vulgariser la construction de ces machines tournantes électrique afin de généraliser cette architecture. Tous les groupes propulseurs composés d'un moteur thermique avec transmission du type inverseur réducteur, pour structures navigantes d'une gamme de jauge limitée, sont concernés. Ces bateaux peuvent être à voiles ou non, pour utilisation professionnelle ou plaisancière. Le but de l'invention est de permettre la construction d'un générateur électrique compact, avec des caractéristiques d'intégration qui ne demande aucune modification de conception ni de suppression des parties existantes du moteur et de l' inverseur réducteur. L'utilisateur pourra ainsi aisément attribuer de nouvelles fonctions de travail à son moteur, dont la production d'électricité dans les meilleures conditions avec une dépense énergétique maîtrisée et une puissance importante. Le dispositif permet également l'hybridation évidente de tous groupes propulseurs thermiques. Tous les voiliers étant équipé de ce dispositif pourront profiter de l'énergie motrice permanente procurée par l'hélice à pales fixes lors des déplacements à l'aide des voiles. Pour exemple, cette astuce déjà exploitée mais limitée à la seule fonction de charge, consiste à entraîner un alternateur de faible puissance par une poulie fixée sur l'arbre d'hélice. Ce type d'aménagement manque singulièrement de compacité et d'efficacité, ce qui n'est pas le cas de ce générateur tel que défini en intégrant l'invention. Dans la majorité des installations de groupes propulseurs, le moteur est équipé d'un réducteur avec inversion de marche qui a pour fonction d'entraîner l'arbre d'hélice de propulsion. De nombreux types de réducteurs sont disponibles, ils répondent tous à une norme dimensionnelle de liaison commune, ce qui permet de les accoupler respectivement aux moteurs thermiques sans distinction, toutes proportions gardées. Il sont tous entraînés de façon identique par le moteur thermique. Un accouplement souple fixé au volant d'inertie lié au vilebrequin moteur a pour fonction d' entraîner l'arbre primaire du réducteur. Leurs dimensions sont également normalisées pour permettre une liaison cohérente avec l'arbre primaire des divers transmissions existantes. En tenant compte des conditions exposées précédemment et des volumes probables disponibles, la solution proposée consiste à définir un générateur électrique répondant aux normes de liaisons des moteurs thermiques et des inverseurs réducteurs, lui permettant d' être accouplé indifféremment à l'inverseur réducteur ou au moteur, ce que permet l'invention. La particularité d'une machine productrice d'électricité rendu très compacte en intégrant l'invention, est qu'elle apporte également tous les constituants nécessaires à la modification d'un moteur de propulsion marine thermique de type � inbord � pour l'adapter en type de propulsion � hybride �, thermique-électrique en série. L 'adaptation d'un embrayage sur le moteur thermique n'est plus nécessaire pour permettre d'utiliser un générateur intégré en second moteur électrique placé en série. L'embrayage étant inutile en propulsion marine, les moteurs marins ne sont pas prévus pour cela. L'adjonction de cette machine construite sous cette forme n'entraîne aucune modification du groupe propulseur si ce n'est que sa longueur totale augmente de quelques centimètres. La solution architecturale courante est un moteur thermique équipé d'un embrayage sur son volant moteur, entraînant ou non le générateur solidaire de l'inverseur réducteur. Les nombreuses solutions existantes prévoient des carters équipés et des volants spécifiques rapportés sur le bloc moteur. Ces dispositifs d'intégration impliquent des restructurations importantes des moteurs, leurs conceptions diffèrent suivant qu'ils reçoivent ou non un générateur de type intégré. Tous ces systèmes engendrent des coûts importants et sont difficilement adaptables. Le dispositif selon l'invention remédie à ces inconvénients. Il comporte selon une première caractéristique, un rotor magnétique de générateur électrique intégrant son propre système d' embrayage, centrifuge ou de type à roue libre. Ce système compact réduit sensiblement les dimensions et le coût d'un ensemble conventionnel comme un moteur équipé d'un générateur intégré à vocation moteur électrique. Il se substitue à l'embrayage, ainsi que sa commande, qui aurait dû être installé sur le volant moteur. Comme expliqué dans les paragraphes précédents, ce système permet de profiter simplement des forces motrices naturelles faisant tourner l'hélice lors des déplacements à l'aide des voiles, entraînant naturellement le rotor libre en rotation selon l'invention, par l'inverseur réducteur qui devient moteur avec un ratio multiplicateur. La désolidarisation du moteur thermique par une manipulation de son embrayage n'est plus nécessaire comme pour l'utilisation du générateur en mode moteur 10 électrique. Une charge efficace, économique et écologique des batteries est assurée avec des vitesses faibles de carènes, de l'ordre de quelques � noeuds �, très facilement atteintes par les voiliers anciens ou modernes. Ce générateur équipé de l'invention devient universel, par son architecture et ses applications. 15 L'invention est décrite et représentée en détail, selon deux variantes dont le mode de réalisation n'est nullement limité, avec dessins en annexes pour l' illustration, laissant à l'homme de l'art le choix d'y apporter toutes nuances et variantes conforme à son métier : Figure 1 : une vue schématique d'implantation du générateur sur le moteur. 20 Figure 2 : une vue plus détaillée du générateur de la figure 1. Figure 3 : vue d'une des variantes Figure 4 : vue du dispositif complet assemblé. Sur la figure 1, est représenté un groupe propulseur standard de grande diffusion recevant le générateur équipé de l'invention. Le groupe (11) comprend un moteur 25 (12), un inverseur réducteur (13) comprenant un flasque (14) d'accouplement pour ligne d'arbre, et un arbre cannelé normalisé (15) d' entraînement. Ce type de transmission est standardisé et extrêmement courant. Le générateur électrique (16), est placé entre le moteur (12) et l'inverseur réducteur (1 3). 30 Les fabricants de moteurs fournissent des groupes propulseurs constitués d'un moteur et d'un réducteur entraîné par un accouplement souple (17), toutes les liaisons étant normalisées. Le générateur (16) s'insère directement dans le dit accouplement souple d'origine du moteur et l'inverseur réducteur s'insère dans le générateur dimensionné suivant la norme du moteur (12). Sur la figure 2 , le générateur de courant électrique (16) comprend un carter (7) portant le stator (4), solidaire d'un flasques avant (5) normalisé pour s'adapter au moteur (12) et d'un flasque arrière (6) normalisé pour recevoir le réducteur (13). Cet ensemble de génération électrique (16) comprend selon l'invention un dispositif de rotor magnétique (1), porté par le flasque avant (5) supportant le palier à billes étanche (2) et le flasque arrière (6) supportant le palier à bille étanche (3), intégrant selon l'invention : - Une partie � menée � et libre en rotation constituée d'un volant magnétique(21) de forme cylindrique, creux et borgne à une extrémité constituant la cloche d'embrayage qui comprend les éléments magnétiques(21A) sur son pourtour extérieur, et le moyeu cannelé (24) sur son extrémité borgne pour l'entraînement de l'inverseur réducteur. Le moyeu cannelé(24) étant muni du palier à billes étanche(3). - Une partie � menant � constituée d'un embrayage (22) du type roue libre ou un embrayage de type à inertie (22) en variante selon la figure 3, insérée dans le volant magnétique (21) et solidaire d'un arbre moteur cannelé (23) équipé de son palier à bille étanche (2). En utilisation générateur de courant, l'arbre (23) est entraîné en rotation par l'accouplement (17) du moteur thermique (12) de la figure 3, l'embrayage (22) mis en action par la vitesse angulaire du moteur exerce une pression sur la surface cylindrique intérieure (21B) du cylindre creux du dit volant magnétique (21) le rendant solidaire de l'arbre (23) et du moteur (12), entraînant ainsi l'inverseur réducteur (13) par le moyeu (24). La production électrique peut être effectuée. Moteur thermique à l'arrêt, aucune pression n'est exercée sur la surface cylindrique intérieure (21B) du volant magnétique qui reste libre en rotation, il peut entraîner l'inverseur réducteur par le moyeu cannelé (24) quand le rotor est soumis aux forces électromotrices générée par le stator (4). Moteur thermique et moteur électrique à l'arrêt, une � récupération � d'énergie peut être effectuée, le flasque d'accouplement de ligne d'arbre d'hélice est forcée en rotation, l'inverseur réducteur (13) entraîne alors le volant magnétique (21) , qui est libre en rotation, avec un ratio multiplicateur. A titre indicatif, mais non limitatif, un générateur équipé de l'invention aura des dimensions de l'ordre de 40cm pour le diamètre et 15cm pour l'épaisseur. Ce dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à des voiliers habitables de tailles moyennes. REVENDICATIONS1.Dispositif de rotor magnétique pour générateur électrique intégré caractérisé en ce qu'il comporte un volant magnétique (21) dans lequel sont intégrés des éléments magnétiques (21A) et un embrayage (22) muni d'un arbre moteur cannelé (23) solidaire, qui lorsqu'il est entraîné en rotation exerce une pression sur la surface cylindrique intérieure (21 B) du dit volant magnétique, le rendant solidaire du dit arbre moteur. Le volant magnétique (21) comporte un moyeu cannelé (24) apte à entraîner un inverseur réducteur (13). L'arbre moteur cannelé (23) et le moyeu cannelé sont munis respectivement de paliers à billes étanches (2) et (3) pour être portés par un flasque avant (5), et un flasque arrière (6). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le volant magnétique (21) soit réalisé en forme de cylindre creux et borgne à une extrémité, avec une surface cylindrique intérieure (21 B) qui constitue une cloche d'embrayage. 3. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le volant magnétique (21) soit équipé d'éléments magnétiques (21A) sur son pourtour extérieur. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'extrémité borgne du volant magnétique (21) comporte en son centre un moyeu cannelé (24). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le moyeu cannelé (24) de l'extrémité borgne du cylindre reçoive un palier extérieur à bille étanche (3). 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre moteur cannelé (23) solidaire de l'embrayage (22) soit munis de son palier à bille étanche (2). 7. Générateur électrique à intercaler entre le moteur marin et son inverseur réducteur comprenant un dispositif de rotor magnétique (1) selon l'une des revendications précédentes.