Brevet FR2953664A1 — publié le 20110610

La présente invention concerne un générateur magnétique qui produit une énergie électrique basse tension, par effet Faraday. Les générateurs magnétiques connus reposent sur l'effet Faraday, qui consiste en l'apparition d'une source de courant à tension constante, lorsqu'un conducteur est en rotation dans un champ magnétique. La source de courant s'établit entre l'axe du système et la périphérie du conducteur (généralement un disque), le champ magnétique étant produit par des aimants (permanents ou non) répartis de chaque côté du disque. La tension fournie par l'effet Faraday est directement proportionnelle à l'intensité du champ magnétique, à la vitesse de rotation et au carré du diamètre du disque. La seule limitation électrique connue de ce type de générateur est la résistance électrique interne, déterminée par la géométrie du disque et la nature des matériaux mis en oeuvre. Selon les schémas de mise en application, ces générateurs se caractérisent soit par un champ magnétique ouvert avec obligation de ne pas avoir de matériau ayant une perméabilité magnétique sensiblement supérieure à celle du vide à proximité du générateur (cas des N-Machine de monsieur Bruce De Palma), soit par un champ magnétique confiné avec création d'un frein électro-magnétique structurel qui vient grèver fortement les performances globales du système (cas des schémas Tewari et Trombly par exemple). Il faut donc choisir entre de bonnes performances mais un rayonnement magnétique important et sensible, et une dispersion magnétique faible assortie de performances réduites. Le dispositif selon l'invention est un générateur magnétique qui par le cumul de deux sources de courant distinctes donne de très bonnes performances sans pour autant disperser le champ magnétique dans le milieu environnant. Il permet effectivement de parfaitement confiner le champ magnétique sans générer aucun effet de freinage électromagnétique, puisque le courant produit peut être extrait à la périphérie du disque générateur, sans avoir à franchir le champ magnétique tournant. En outre, la tension générée par ce nouveau générateur (à diamètre, vitesse et champ magnétique identiques) est le double de celle fournie par les générateurs déjà connus. Cette particularité résulte du fait qu'il y a deux zones distinctes qui sont soumise chacune à un effet Faraday inverse, puisque traversée par un champ magnétique de même direction mais de sens inverse. Chacune de ces zones créée une tension égale en valeur absolue mais de polarité opposée. La différence de potentiel dans ce dipôle est donc la double de celle constatée dans un générateur magnétique ordinaire qui n'utilise qu'une seule zone soumise à l'effet Faraday, cette zone étant en fait, la plus part du temps, confondue avec la totalité du disque générateur. On peut qualifier ce nouveau générateur de générateur bipolaire à effet Faraday. Bien entendu l'extension du principe à un nombre supérieur de pôle par juxtaposition superposition de plusieurs dipôles tel que décrit ci-avant ne constitue qu'un corollaire de l'invention, et est donc considérée comme faisant partie de celle ci. La seule difficulté est alors de ne pas saturer la partie du noyau magnétique qui serait éventuellement commune à plusieurs dipôles, ce qui relève uniquement de la connaissance des matériaux magnétiques et de la modélisation des champ magnétiques. Le dispositif selon l'invention, ne génère aucun frein électromagnétique, puisque dépourvu de tout passage de courant extrait, dans le champ magnétique. A ce titre il peut aussi être alimenté par une tension alternative, pour créer un champ magnétique alternatif, et autoriser ainsi une production d'énergie ayant la même fréquence. L'étage de conversion, nécessaire à la production d'une énergie électrique standardisée (230V 50Hz), se trouve alors sensiblement simplifié. Le dessin annexé illustre l'invention: la figure 1 représente en perspective le dispositif de l'invention, dans son schéma de principe, sachant qu'il peut être décliné en de nombreuses applications. La figure 2 fournit une coupe du même générateur en indiquant le chemin suivi par le champ magnétique et montre clairement la manière dont il est confiné. La numérotation est commune à toutes les figures. Le champ magnétique est confiné dans l'armature (3) réalisé dans un matériau ayant une bonne perméabilité magnétique, et est généré par les bobinages (6) qui sont eux-mêmes alimentés au moyen des bagues de cuivre (2). Ces bagues sont intégrées à l'axe (1) mais sont électriquement isolées de ce dernier. Le courant d'alimentation des bobinages est fourni à ces bagues par des balais standards en graphite qui viennent frotter sur leur surface (technologie usuelle d'alimentation des rotors des moteurs électriques conventionnels). Le bobinage (6) des électro-aimants est fait de manière à ce le champ magnétique soit bien conforme à la représentation fournie par la figure 2. Il est entendu que ce champ magnétique peut indifféremment circuler dans un sens ou dans l'autre, et que celui indiqué sur la figure est une simple convention. Il est primordial que toutes les parties du générateur, et plus particulièrement l'axe, qui ne font pas partie du circuit magnétique tel que représenté par la figure 2, soient réalisées dans des matériaux qui ne sont pas susceptibles de venir perturber ledit circuit. On utilise donc des matériaux ayant une très faible perméabilité magnétique (cuivre, laiton, bronze, aluminium, etc ...). La figure 3 montre clairement la répartition des différentes zones qui constituent le disque de ce générateur. La partie centrale (8) est un disque fait dans un matériau peu magnétique (voir ci-avant) mais bon conducteur électrique, et ayant aussi des qualités mécaniques certaines, permettant de résister aux contraintes mécaniques induites par la rotation du système: laiton ou bronze (attention toutefois au cupro-aluminiums qui sont plus difficiles à souder). Cette partie centrale (8) est soudée sur l'axe (1), et est entourée par un anneau de même épaisseur qui vient terminer le disque générateur. Cet anneau est lui même composé de quatre zones: deux zones (4) et (7) qui sont incluses dans le noyaux magnétiques et qui sont les lieux de la production d'énergie électrique par effet Faraday, et deux autres zones (5) qui sont extérieures au circuit magnétiques et qui sont nécessairement réalisées dans un matériau isolant (ou du moins isolé du reste du générateur) et de faible perméabilité magnétique. L'intérêt de ces deux derniers segments de disque est d'offrir une continuité de forme pour la collecte de l'énergie produite, permettant par exemple l'utilisation de collecteurs à balais, comme le montre la figure 4. Les collecteurs standards (9) sont disposé en étoile autour du disque générateur et se retrouvent tour à tour en contact avec les deux pôles électriques (4) et (7) du générateur. Chaque paire de collecteurs diamétralement opposés par rapport à l'axe (1) est, pendant un peu plus d'un huitième de tour, celle qui prélève l'énergie sur le disque générateur. Un circuit électronique simple (non représenté) suffit alors à relier les paires pour obtenir le dipôle générateur recherché: on pourra par exemple connecter chaque paire à l'entrée d'un pont redresseur, et ensuite relier entre elles les sorties des quatre ponts redresseurs. On peut aussi utiliser un circuit électronique un peu plus sophistiqué qui consiste à commuter chaque paire uniquement lorsqu'elle est en contact avec les zones (4) et (7) du disque, en utilisant pour le faire un capteur de position angulaire solidaire de l'axe (1). Ces adaptations ne constituent pas le coeur de l'invention et ne sont données ici qu'à titre d'indication afin d'améliorer la compréhension du lecteur. La Figure 5 illustre comment plusieurs dipôles peuvent être regroupés pour constituer un générateur multipolaire, créé par la juxtaposition de plusieurs paires de zones (4) et (7) qui sont disposées selon deux rayons formant un angle de 45°. Cette disposition permet d'accoler huit paires concentriquement à l'axe (1) du générateur. Les paires sont contigües et chacune de leurs zones de type (4) et (7) se confondent avec les zones de même type des paires voisines formant ainsi, les huit pôles de ce générateur. Entre chacun de ces pôles, le disque générateur est prolongé par un matériau isolant ou isolé (5), afin d'en garantir la continuité mécanique, et ainsi autoriser le prélèvement de l'énergie par des collecteurs à balais. Cet exemple n'est qu'une des nombreuses possibilités qui sont offertes par l'association de plusieurs dipôles. Le dispositif selon l'invention est destiné à générer une énergie électrique partout où elle pourrait être utile. Citons notamment la production d'énergie électrique domestique, l'alimentation de tout dispositif de chauffage utilisant l'électricité comme énergie primaire ou énergie d'extraction de l'énergie thermique, le remplacement des dispositifs de production de l'énergie électrique dans les centrales hydroélectriques ou éoliennes, et la fourniture d'énergie électrique pour la propulsion de tout type de véhicules, la production portative d'électricité. Les applications industrielles réelles sont très nombreuses et nécessitent une adaptation des paramètres principaux (taille disque, dimensionnement des bobinages et vitesse de rotation) pour satisfaire chaque besoin, ce qui est un exercice à la portée de toute personne ayant déjà connaissance des caractéristiques des générateurs magnétiques connus (De Palma, Trombly, Tewari, ...). La production industrielle du dispositif selon l'invention ne fait appel qu'à des technologies déjà largement utilisées pour la production de dispositifs tels que les moteurs électriques, les alternateurs et autres générateurs conventionnels. REVENDICATIONS1) Dispositif de générateur magnétique utilisant l'effet Faraday, caractérisé en ce qu'il utilise deux zones diamétralement opposées (4) et (7) dans le disque générateur et soumises chacune à un effet Faraday séparé, et également caractérisé par le fait que le champ magnétique est totalement confiné dans le noyau magnétique (3) et ne génère aucun freinage électromagnétique. 2) Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les deux zones (4) et (7) ne sont pas diamétralement opposées, et présentent entre elles et relativement à l'axe du système un angle quelconque. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il associe deux ou 10 plusieurs paires de zones soumises à l'effet Faraday, quelle que soit la manière dont les paires sont disposées. 4) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que le (ou les) champ(s) magnétique(s) est(sont) obtenu(s) par l'utilisation d'aimants permanents à la place d'électroaimants, ou bien par toute combinaison d'aimants permanents et d'électroaimants. 15 5) Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les électroaimants sont alimentés directement ou indirectement par le générateur lui même, quel que soit le système d'amorçage mis en place. 5) Intégration dans tout système ou appareil d'un dispositif selon les revendications précédentes, quel que soit le mode de collecte de l'énergie produite, et les moyens mis en 20 oeuvre pour assurer la rotation du générateur.