Brevet FR2988973A1 — publié le 20131004

Description. La présente invention concerne un dispositif pour produire de la chaleur par induction électromagnétique, dont la caractéristique essentielle est que la forme géométrique de la pièce dont est fabriqué l'induit permet la circulation du flux électromagnétique en circuit fermé. Dans les dispositifs de chauffage par induction électromagnétique utilisés traditionnellement, la forme et la composition des pièces composant l'induit n'ont pas pour but principal de permettre à celui-ci la circulation d'un flux magnétique en circuit fermé. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Ma recherche sur le site de l' I N P I ne m'a pas permis de trouver cette caractéristique. En effet en cherchant sur ce site «chauffage à induction » la réponse est, il y a 2634 résultats trouvés et seuls 500 sont affichés. Je les ai tous parcourus et je n'ai rien trouvé qui corresponde à ma recherche. En tapant « chauffage à induction à champ électromagnétique fermé » il y a un résultat, mais il s'agit du circuit électrique qui est fermé. En tapant « radiateurs à induction » il y a 8 résultats dont un seul peut ressembler à mon invention, mais ou la caractéristique de l'induit n'est pas de former un circuit magnétique fermé. En tapant « chauffage à induction à circuit magnétique fermé » il y a 0 réponses. Le dispositif selon mon invention est accompagné d'un dispositif classique pour générer la tension nécessaire à l'inducteur et qui est composé : -D'un bobinage inducteur. 2Q -Un générateur de puissance, hautes fréquences, incluant les commutations, les commandes et les régulations de chaleur. -Un isolateur thermique et électrique qui est interposé entre l'inducteur et l'induit. -Si nécessaire des câbles électriques, à brins multiples, reliant le générateur à la bobine inductrice, cela dans le cas ou, pour protéger le générateur de la chaleur produite par 2_,S, l'induit, celui-ci se trouverait éloigné de la bobine inductrice, où dans le cas ou l'inducteur et l'induit se trouveraient plongés dans un liquide. Ces câbles doivent être de la meilleure qualité et aussi court que possible pour éviter les pertes dues à la haute fréquence du générateur. Le dispositif tenant lieu d'induit est fabriqué d'une ou plusieurs pièces métalliques 3o, comme détaillé plus bas et caractérise l'invention. Tous les dispositifs représentant l'induit dans cette description sont fabriqués dans des matériaux magnétisables, et plus particulièrement en acier ou en fonte. Selon des modèles particuliers de réalisation, la pièce composant l'induit peut être fabriquée : 35 -De 2 tôles d'acier laminé, plates, ayant une épaisseur qui peut varier selon les modèles entre let 6mm, pliées 2 fois (en U asymétrique) et soudées entre elles, formant ainsi une seule pièce recourbée, ayant la forme d'un trombone et qui du fait de cette forme permet la 3g, circulation du flux électromagnétique en circuit fermé. La soudure n'empêche pas la circulation du flux électromagnétique. Cette pièce, n'étant pas soudée aux extrémités, permet d'éviter les ennuis éventuels dus à la dilatation et à la contraction générés par les grandes différences de température. Cette pièce en forme de trombone peut être repliée vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Dans le cas ou le trombone est plié vers l'extérieur un espace de dilatation doit être gardé. -Être fabriqué avec le même type de matériaux et caractérisé en ce que les tôles sont pliées une seule fois en (L) et soudées aux extrémités, formant un rectangle. Ce dispositif étant utilisé dans le cas ou la dilatation n'est pas à prendre en considération et ne gène pas le bon fonctionnement du dispositif. Io, -L'induit peut aussi être fabriqué de deux tôles laminées plates, épaisses, reliées électro magnétiquement entre elles aux 2 extrémités par des tôles fines de transformateur, (qui ne chauffent pas) et qui permettes la circulation du champ électromagnétique en circuit fermé à l'instar d'un transformateur. - Dans tous les cas susmentionnés, la fonte peut aussi être utilisée dans le même but. (5. La fonte peut être coulée de manière à former une pièce recourbée permettant au champ électromagnétique de se refermer sur lui-même. Dans tous les cas susmentionnés on peut utiliser un bobinage inducteur plat enroulé en spirale, du même type que celui utilisé habituellement pour les tables de cuisson par induction. 2b. -L'induit peut aussi être fabriqué en utilisant des tubes d'acier ayant une épaisseur de 1 a 3mm, à section circulaire, (tubes cylindriques), carrés ou rectangulaires. Ces tubes sont soudés entre eux aux extrémités par l'intermédiaire de pièces fabriqués dans les mêmes matériaux que les tubes et ayant : -Deux extrémités de forme concave et du même diamètre, pour les tubes cylindriques. 25 -Des formes rectangulaires ou carrés pour les tubes ayant ces formes la. Ces pièces soudées aux tubes forment une boucle avec ceux-ci, boucle qui permet au flux magnétique de circuler en circuit fermé. Dans le cas ou l'induit est composé de tubes, cylindriques, rectangulaires ou carrés, l'inducteur peut être bobiné autour de ceux-ci. L'on peut ainsi créer des batteries de elte tubes de différentes formes. Un bobinage inducteur peut être enroulé sur un tube sur deux, ou sur un tube sur trois. La proximité des tubes peut aussi permettre l'utilisation d'un bobinage inducteur plat enroulé en spirale. - L'induit peut aussi être fabriqué de tubes d'acier rectangulaires ou carrés soudés $5 directement entre eux et formant une boucle en forme de trombone ou de rectangle. Dans ce cas, le circuit magnétique se referme premièrement directement à travers chaque tube et deuxièmement à travers la boucle formée par ceux-ci. Dans le cas où la boucle du trombone se ferme vers l'extérieur, l'avant dernier tube de la rangée opposée à la boucle extérieure du trombone doit être plus long afin de lia permettre un espace de dilatation. L'inducteur utilisé est plat et enroulé en spirale. Un seul générateur peut alimenter alternativement plusieurs bobinages inducteurs. Le bobinage inductif plat peut être introduit à l'intérieur de l'induit en forme de trombone ou de rectangle, par exemple dans le cas de la fabrication d'un radiateur domestique ou la température de l'induit n'a pas besoin de dépasser 80° C. La position verticale du dispositif est recommandée, permettant une circulation naturelle du fluide qui le traverse. Plusieurs dispositifs identiques peuvent former un groupe. Un labyrinthe peut être placé à l'intérieur du rectangle formant l'induit, de façon à ce que l'air ou le fluide le traversant ait un contact plus prolongé avec celui-ci. Un ventilateur ou un extracteur peuvent pousser ou aspirer ce fluide. Le dispositif selon l'invention permet une consommation de courant électrique en to KW/h nettement plus faible, pour obtenir la même quantité de chaleur. Selon les divers tests que j'ai effectué, ainsi, en prenant une tôle plate d'acier laminé ordinaire de 720 mm / 200mm et d'une épaisseur de 4 mm et exactement la même tôle repliée sur elle- même en forme de trombone, j'ai constaté baisse de consommation de plus de 40%, sur le système utilisant la tôle pliée en forme de trombone par rapport à la tôle plate. 15 Ainsi on peut fabriquer suivant cette invention : -Divers types de radiateurs, à usage domestiques, ou industriels. -Des fours à usage domestique, commercial (four à pizza) ou industriel. -Ballons d'eau, lave-mains, chauffe eau, ou chauffage de piscines. -Tables de cuisson domestiques, pour le commerce et la restauration, ainsi que pour 20 des besoins industriels pouvant utiliser des ustensiles de cuisine en matériaux non magnétisables. Pour toute utilisation de chauffage pour laquelle ce dispositif se trouve approprié. Il peut remplacer les résistances dans les radiateurs à briques réfractaires et en diminuant la consommation de courant augmenter leur efficacité, ainsi que pour les IS radiateurs à fonte. Son rendement peut estomper le prix plus élevé du dispositif surtout actuellement où l'on recherche beaucoup les économies d'énergie. Exemple, les maisons vertes. Les dessins annexés illustrent, de manière non limitative, l'invention. La figure 1 représentent le dispositif de l'invention, avec une pièce tenant lieu d'induit 30 en forme de trombone, le bobinage, les fils électriques de liaisons, le générateur, l'isolation et la soudure. La figure 2 et 3 représente en coupe la pièce tenant lieu d'induit, en forme de trombone, recourbé vers l'extérieur ou vers l'intérieur. La figure 2bis représente la forme de la tôle en U asymétrique, utilisée pour fabriquer 35 l'induit en forme de trombone. La figure 4 représente en coupe la pièce tenant lieu d'induit et où les tôles d'acier ne sont pliées qu'une seule fois, en L, et soudées aux extrémités. La figure 5 représente le circuit magnétique fermé, et le sens du flux électromagnétique pour une demi-période. 40. La figure 6 représente en coupe l'induit fabriqué avec des tubes cylindriques. La figure 7 représente la pièce qui fait la liaison entre ces tubes. La figure 8 représente une partie du dispositif formé de tubes cylindriques reliés entre eux et soudés, constituant l'induit, les bobinages inducteurs, et le sens du flux électromagnétique pour une demi-période. La figure 9 représente la même partie du dispositif mais fabriqué avec des tubes carrés 5 ou rectangulaires. La figure10 représente une partie du dispositif ou l'induit est fabriqué de 2 tôles plates épaisses reliées électro magnétiquement entre elles par des tôles de transformateur et ou la bobine inductrice est bobinée autour de celles-ci. La figure 11 représente la même partie du dispositif mais ou la bobine inductrice, plate 10. et enroulé en spirale, est en liaison magnétique directement avec la tôle épaisse constituant l'induit. Les figures 12 et 13 représentent l'induit fabriqué de tubes rectangulaires ou carrés soudés entre eux et formant une boucle en forme de trombone fermée vers l'extérieur ou vers l'intérieur. tS. En référence à ces dessins, et à titre d'exemple non limitatif : Pour les figures :1, 2, et 3, le dispositif peut être fabriqué d'une pièce en forme de trombone représentant l'induit (1), et composé de 2 tôles en forme de U asymétrique (1b's) soudées entre-elles (6), d'un bobinage inducteur plat enroulé en spirale (2), des fils de liaison (3), d'un générateur de puissance haute fréquence, englobant les go, commutations, les commandes et les régulations (4), d'un isolateur (5), et la soudure (6). Pour la figure 4, l'induit (1) a une forme de rectangle et peut être fabriqué de 2 tôles plates épaisses pliées en forme de L et soudées (6) au 2 extrémités. La figure 5 représente l'induit en forme de trombone parcouru par le flux magnétique (7) en circuit fermé, l'induit (1) et le bobinage (2) gardent les mêmes numérotations que 25, sur les dessins précédents. Pour les figures 6, 7 et 8 l'induit est formé de tubes cylindriques (9) reliés entre eux par une pièce métallique (10) et soudée (6). Le sens du flux magnétique (7) pour une demi-période apparait sur le dessin. L'inducteur est toujours noté par (2). Dans la figure 9 les barres rectangulaires ou carrées (11) remplacent les tubes et la elo pièce qui fait la liaison (12) se trouve être elle aussi rectangulaire ou carrée. Dans les figures 10 et 11 l'induit est composé de 2 tôles épaisses (13) et de 2 rangées de tôles de transformateur (14) en silicium, il est mixte. La figure 12 représente la pièce fabriquée avec des tubes rectangulaires ou carrés (15) soudés entre eux et formant une boucle en forme de trombone se refermant vers l'extérieur ainsi que l'avant dernière pièce plus large (16), qui permet un espace de dilatation, et la représentation du flux magnétique (7) faisant le tour de la boucle. La figure 13 représente la même pièce ou la boucle du trombone se referme vers l'intérieur et donc l'espace de dilatation se forme naturellement, et la représentation du flux magnétique faisant le tour d'un tube. O. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la production de chaleur surtout dans l'électroménager, le chauffage domestique et collectif, le commerce, les piscines, les ballons d'eau et pour la petite industrie.