Brevet FR2957983A1 — publié le 20110930

Le présent dispositif a pour fonction d'augmenter une puissance en énergie fournie en entrée et rendre disponible une puissance en énergie augmentée récupérée en sortie. Produire de l'électricité à partir d'énergies renouvelables, construire des véhicules électriques font partie des recherches actuelles d'économies d'énergies et de protection de notre environnement. Cependant, les véhicules électriques que les constructeurs proposent aujourd'hui sont le plus souvent des modèles qui disposent d'une autonomie en énergie limitée qui les cantonne à un usage urbain. Les batteries sont chères, ou lourdes, ou encombrantes. Leurs durées de rechargement sur prises standards sont souvent de plusieurs heures. L'approvisionnement en électricité est un problème car il n'existe pas à ce jour d'infrastructures d'échange ou de recharge de batteries. D'autre part, le rechargement des matériels portables est souvent une contrainte. Quant aux installations de panneaux photovoltaïques, il faut plusieurs années pour les rentabiliser. Le dispositif selon l'invention se propose de remédier aux inconvénients ci-dessus mentionnés : la puissance en énergie reçue en entrée est augmentée et la puissance en 15 énergie rendue disponible en sortie est beaucoup plus importante. Le principe de fonctionnement est le suivant: une puissance en énergie mécanique est fournie au dispositif à partir d'un élément d'entrée qui reçoit une énergie pouvant provenir de sources variées : batteries, panneaux photovoltaïques, moteurs piézoélectriques, ou autres ; 20 le mécanisme d'augmentation de la puissance en énergie peut être réalisé suivant différents modes, avec des matériaux, des liaisons, des articulations, des roulements réduisant l'inertie et les frottements : mode où l'énergie mécanique est transmise par rotation d'un système de n couples de roues, avec n supérieur ou égal à 1, roues solidaires, de rayons différents, qui 25 peuvent être entraînées par courroies, engrenages, ou chaînes : la puissance initiale est transformée par un premier couple de roues, d'un rapport de rayons choisi, en une puissance intermédiaire plus importante ; cette puissance intermédiaire est transformée par un deuxième couple de roues, solidaire du premier, d'un rapport de rayons choisi, en une deuxième puissance intermédiaire 30 plus importante ; jusqu'à ce qu'un nième couple de roues, solidaire du précédent, d'un rapport de rayons choisi, transforme une puissance intermédiaire en une nième puissance encore plus importante, devenant la puissance résultante. • mode où l'énergie mécanique est transmise par déplacement d'un système de n leviers, avec n supérieur ou égal à 1, dont les bras sont de longueurs différentes, leviers qui s'articulent solidairement par des liaisons mobiles : la force initiale de déplacement est transformée par un premier levier, d'un rapport de bras choisi, une force intermédiaire plus importante ; cette force intermédiaire est transformée par un deuxième levier, d'un rapport de bras choisi, en une deuxième force intermédiaire plus importante ; jusqu'à ce qu'un nième levier, d'un rapport de bras choisi, transforme une nième force intermédiaire en une force résultante encore plus importante ; la puissance mécanique résultante, ou la force mécanique résultante, est récupérée par un élément de sortie qui rend disponible une puissance en énergie augmentée, sous la forme d'une énergie électrique. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente un schéma fonctionnel de l'invention : l'élément (E) fournit d'une énergie mécanique en entrée du dispositif ; la puissance (p) de cette énergie fournie est transformée en puissance (P 1) par le rapport (R1) de rayons de roues ; la puissance (P1) est transformée en puissance (P2) par le rapport (R2) de rayons de roues ; la puissance (P2) est à son tour transformée par un autre rapport de rayons de roues ; jusqu'à ce qu'un rapport (Rn) de rayons de roues transforme une puissance intermédiaire en puissance (Pn) ; l'élément (S) récupère la puissance (P) résultante et la rend disponible comme puissance en énergie augmentée. La figure 2 représente une variante d'un schéma fonctionnel du dispositif: l'élément (E) fournit la force (f) à partir de la puissance en énergie d'entrée ; cette force (f), agit sur le levier de rapport de bras (L 1), pour donner une force intermédiaire (fi) ; cette force (fi) agit sur le levier de rapport de bras (L2) pour donner une force intermédiaire (f2) ; cette force (f2) agit à son tour sur un autre levier ; jusqu'à ce qu'une force intermédiaire (fn) agisse sur le levier de rapport de bras (Ln) pour donner la force résultante (F) ; l'élément (S) la récupère et la rend disponible comme puissance en énergie augmentée. La figure 3 représente le schéma de principe d'une application du dispositif : le moteur électrique (ME) fournit un mouvement de rotation à la roue/cylindre (RE) et entraîne la roue dentée (RI e) ; cette roue dentée (RI e) entraîne la roue dentée (RI i) et la roue dentée (R2e) ; cette roue dentée (R2e) entraîne la roue dentée (R2i) et la roue dentée (R3e) ; cette roue dentée (R3e) entraîne la roue/cylindre (RS) du moteur électrique (MS) qui récupère la puissance de rotation pour rendre disponible la puissance en énergie électrique augmentée. Exemple d'application du dispositif. Le dessin figure 3 représente son schéma de principe. Un panneau photovoltaïque alimente en énergie électrique le moteur électrique (ME) qui actionne la roue/cylindre moteur (RE). Rayon de la roue/cylindre moteur : rE=1,5cm ; régime moteur : NE=120 tr/min ; couple moteur CE=8 Nm ; puissance moteur PE=NE*CE/9549, soit PE=0,100 kW. Ce moteur électrique (ME) entraîne un ensemble d'engrenages classiques à axes parallèles, constitué de plastique technique, avec roulements à billes, qui à son tour entraîne la roue/cylindre du moteur électrique (MS). La roue dentée (RI e), entraînée par l'axe du moteur (ME), entraîne par engrenage la roue dentée (Rli). Rayon rle de la roue (Rle) : 7,5cm ; rayon rli de la roue (Rli) : 1,5cm ; Rapport R1=rle/rE=7,5/1,5=5. La puissance Pl considérée du côté roue (R1 e) est telle que : Régime : NE=120 tr/min ; couple : CE*R1=8*5=40 Nm. La puissance Pl considérée du côté de la roue (Rli) est telle que : Régime est NE*(rle/rli)=600 tr/min ; couple : CE*R1*(rli/rle)=CE*rli/rE=8 Nm ; P 1=[NE*(r1 e/rl i)] * [CE*rl i/rE]/9549=NE*CE*R1 /9549=PE*R1, Soit P1°0,100*5=0,500 kW. La roue dentée (R2e), entraînée par l'axe de la roue dentée (R1 i), entraîne par engrenage la roue dentée (R2i). Rayon r2e de la roue (R2e) : 9cm ; rayon r2i de la roue (R2i) : 1,5cm ; Rapport R2=r2e/rl i=9/1,5=6. La puissance P2 considérée du côté roue (R2e) est telle que : Régime : NE*(rle/rli)=600 tr/min ; couple : (CE*rli/rE)*R2=CE*r2e/rE=48 Nm ; 30 La puissance P2 considérée du côté de la roue (R2i) est telle que : Régime : [NE*(rle/rli)]*(r2e/r2i)=NE*R2*rle/r2i=120*6*(7,5/1,5)=3600 tr/min ; couple : (CE*r2e/rE)*(r2i/r2e) = CE*r2i/rE= 8 Nm ; P2=[NE*R2*rl e/r2i] * [CE*r2i/rE]/9549=NE* CE*Rl *R2/9549=PE*Rl *R2=P 1 *R2, 2957983. 4 soit P2=0,500*6=3,000 kW. La roue dentée (R3e) est entraînée par l'axe de la roue dentée (R2i). Rayon r3e de la roue (R3e) : 4,5cm ; Rapport R3=r3e/r2i=4,5/1,5=3. 5 La puissance P3 considérée du côté roue (R3e) est telle que : Régime : NE*R2*rte/r2i=3600 tr/min ; couple : (CE*r2i/rE)*R3=CE*r3e/rE=24 Nm : Le moteur électrique (MS), dont l'axe du cylindre (RS) se confond avec l'axe de la roue dentée (R3e), récupère une puissance PS égale à la puissance P3 puisque rS=r3e, où rS est le rayon de la roue/cylindre (RS). 10 PS=P3=[NE*R2*rle/r2i]*[CE*r3e/rE]/9549=NE*CE*R1*R2*R3/9549 PS=PE*R1*R2*R3=P2*R3; Soit PS=3,000*3=9,000 kW. Le moteur (ME) ayant un rendement de 85%, les engrenages (R1e,Rli), (R2e,R2i) chacun un rendement de 90%, et le moteur (MS) un rendement de 80%, 15 les puissances PE, P1, P2, PS, qui ont les valeurs théoriques respectives : 0,100 kW ; 0,500 kW ; 3,000 kW ; 9,000 kW ; ont, après rendements, les valeurs : 0,085 kW ; 0,385 kW ; 2,077 kW ; 4,984 kW. Ainsi, le présent dispositif récupère par l'élément de sortie une puissance de 4,984 kW, pour une puissance de 0,100 kW reçue par l'élément d'entrée, soit environ 50 fois plus. 20 Si le dispositif avait été choisi avec un système d'engrenages comprenant un engrenage supplémentaire, des rapports de rayons : 3 ;4 ;5 ;3 ; et des rendements respectifs : 85% (moteur entrée) ; 90% (engrenage 1) ; 90% (engrenage 2) ; 90% (engrenage 3) ; 80% (moteur sortie) ; les valeurs théoriques respectives des puissances : 0,100 kW ; 0,300 kW ; 1,200 kW ; 6,000 kW ; 18,000 kW ; 25 auraient donc}$, après rendements, les valeurs respectives: 0,085 kW ; 0,231 kW ; 0,831 kW ; 3,738 kW ; 8,971 kW ; soit un rapport d'environ 90 fois entre la puissance récupérée par l'élément de sortie (8,971 kW) et la puissance reçue par l'élément d'entrée (0,100 kW). Le présent dispositif peut être construit en différents exemplaires, où l'énergie de sortie 30 d'un premier exemplaire est fournie en entrée d'un autre exemplaire. Ce dispositif peut être une solution à de nombreux problèmes liés aux besoins d'économies d'énergie, chaque fois que l'augmentation de puissance en énergie qu'il rend disponible est compétitive avec le coût du dispositif. Ainsi, dans le domaine des transports, le dispositif permet d'utiliser une faible puissance en énergie, comme l'énergie électrique de panneaux photovoltaïques, pour apporter aux véhicules une puissance en énergie électrique servant au fonctionnement de plusieurs moteurs électriques et au rechargement rapide de batteries beaucoup moins importantes, au point de rendre le véhicule quasiment indépendant d'autres rechargements en énergie, quelques soient ses parcours en distance, durée et vitesse. Le dispositif peut être adapté pour améliorer l'autonomie en énergie électrique des matériels portables. Les particuliers peuvent utiliser dans leurs logements (maisons, appartements) de tels 10 dispositifs qui, en liaison avec des matériels fournissant de l'énergie électrique comme les panneaux photovoltaïques, augmenteront sensiblement leurs disponibilités énergétiques. REVENDICATIONS1) Dispositif pour rendre disponible une puissance en énergie augmentée par rapport à une puissance en énergie reçue, caractérisé en ce qu'il comprend une puissance en énergie mécanique que lui fournit un élément d'entrée (E) recevant une énergie en provenance de sources variées : batteries, panneaux photovoltaïques, moteurs piézoélectriques, ou autres ; • un mécanisme d'augmentation de la puissance en énergie qui peut être réalisé suivant différents modes, en utilisant des matériaux, des liaisons, des articulations, des roulements réduisant l'inertie et les frottements ; mode où l'énergie mécanique est transmise par rotation d'un système de n couples de roues, avec n supérieur ou égal à 1, roues solidaires, de rayons différents, qui peuvent être entraînées par courroies, engrenages, ou chaînes : la puissance initiale (p) est transformée par un premier couple de roues, de rapport (R1), en une puissance intermédiaire (Pl) plus importante ; cette puissance intermédiaire (P 1) est transformée par un deuxième couple de roues, de rapport (R2), solidaire du premier, en une autre puissance intermédiaire (P2) plus importante ; jusqu'à ce qu'un nième couple de roues, de rapport (Rn), solidaire du précédent, transforme une puissance intermédiaire en une puissance (Pn) encore plus importante, devenant la puissance (P) résultante ; - mode où l'énergie mécanique est transmise par déplacement d'un système de n leviers, avec n supérieur ou égal à 1, dont les bras sont de longueurs différentes, leviers qui s'articulent solidairement par des liaisons mobiles : la force initiale de déplacement (f) est transformée par un premier levier, de rapport de bras (L 1), en une force intermédiaire (fi) plus importante ; cette force intermédiaire (fi) est transformée par un deuxième levier, de rapport de bras (L2), en une autre force intermédiaire (f2) plus importante ; jusqu'à ce qu'un nième levier, de rapport de bras (Ln), transforme une nième force intermédiaire (fn) en une force (F) résultante encore plus importante ; une puissance en énergie augmentée rendue disponible, sous la forme d'une énergie électrique, par un élément de sortie (S) qui récupère la puissance mécanique (P) résultante, ou la force mécanique (F) résultante.