Brevet FR3129259A1 — publié le 20230519

Dispositif de moteur ou de génératrice électrique qui ne fonctionne pas avec un champ magnétique tournant radial ou qui ne fonctionne pas avec des aimants permanents. Ce dispositif fonctionne avec des champs magnétiques axiaux qui créent une onde progressive qui se déplace sur la surface latérale d’un cylindre. Moteur ou génératrice électrique dont les flux magnétiques créent une onde progressive se déplaçant sur la surface latérale d’un cylindre. Un moteur asynchrone fonctionne avec du courant alternatif et peut être utilisé en génératrice. Les moteurs asynchrones ont été développés avec des flux magnétiques radiaux et particulièrement avec une cage d’écureuil. Le champ magnétique créé est un champ tournant. Actuellement, le développement des moteurs ou génératrices électriques à flux axial avec des aimants permanents est en plein essor en raison particulièrement du développement de la voiture électrique, des énergies renouvelables. Le livre de l’année 1900 de Silvanus Thompson {Traité théorique et pratique des machines dynamo-électriques} de l’éditeur Ch. Béranger présente l’alternateur à induits en disque de Ferranti ou de Wilde et Siemens. Ces alternateurs sont des électro-aimants non mobiles fixés et répartis uniformément sur des disques . Ces électroaimants sont alimentés électriquement pour obtenir des flux magnétiques axiaux. Ces flux magnétiques sont placés régulièrement et de sens opposés afin d’obtenir des flux magnétiques alternatifs. Le rotor est un cylindre plat de faible épaisseur et des bobines électriques plates sont fixées en périphérie de ce rotor et elles sont situées entre les électroaimants. Il se créée dans ses bobines du rotor en raison de l’alternance des flux magnétiques de sens opposé, un courant induit alternatif. Le moteur ou génératrice objet de ce brevet n’est pas un champ magnétique radial tournant comme pour les moteurs électriques asynchrone. Le nouveau moteur ou génératrice objet de ce brevet est proche géométriquement de l’alternateur de Ferranti sauf que les flux magnétiques créent une onde progressive se déplaçant sur la surface latérale d’un cylindre et qu’il est possible selon sa conception de l’utiliser en mode moteur ou génératrice. La est un schéma représentant l’alternateur de Ferranti. Les induits plats (1) du rotor sont fixés en périphérie du cylindre plat et mince du rotor. Les électroaimants fixes (2 ) situés de part et d’autres des induits du rotor créent des flux magnétiques alternatifs. Description du moteur ou de la génératrice La représente 3 bobines électriques (3)(4)(5) identiques de n enroulements, positionnées sur un même noyau, alimentées électriquement par du courant triphasé. Chaque bobine est alimentée par une phase. Sur cette , deux bobines sont branchées en sens inverse par rapport à la première bobine. Le point de chaque bobine représenté sur la figue 2 défini symboliquement le point de branchement de la phase. Le flux magnétique généré dans le noyau est proportionnel à la somme des courants. Le symbole oméga avec l’indice zéro est la vitesse angulaire du réseau électrique. Le flux magnétique généré dans le noyau varie de façon cyclique suivant le temps du fait que la somme des courants varie selon le temps. La formule [Math 1] présente la variation de la somme des courants suivants le temps. La figure 3 représente les 3 bobines sur un noyau fermé avec un entrefer. Le théorème d’Ampère est « La circulation de l'excitation magnétique le long d'un contour fermé gamma est égale à l'intensité totale en courant libre qui traverse n'importe quelle surface s'appuyant sur gamma » . Le champ magnétique de chaque noyau est le produit de l’excitation magnétique par la section du noyau et est du type La représente des noyaux fermés possédant un entrefer (6) et positionnés de façon circulaire et de façon uniforme. Ces noyaux possèdent des bobines alimentées avec du courant triphasé alternatif. Comme chaque noyau a une section, il existe au niveau de chaque entrefer un champ magnétique variant de façon cyclique suivant le temps. Ces entrefers sont situés en périphérie d’un cylindre, on a un champ magnétique qui est une onde progressive qui se déplace sur la surface latérale d’un cylindre. Il est possible de choisir le nombre de noyaux et le nombre de bobines par noyaux afin d’obtenir un flux magnétique avec une onde progressive se déplaçant sur la surface latérale d’un cylindre. Il est impossible de décrire toutes les configurations possibles, il est présenté dans ce document quelques configurations. La représente la configuration des bobines pour chaque noyaux. La surface latérale du cylindre contenant l’axe de ces bobines est développée sur un plan pour faciliter la schématisation de cette configuration. Cette configuration est de 6 noyaux avec 3 bobines par noyau. Cette représente aussi le flux magnétique de chaque noyau. Avec cette configuration, le champ magnétique de chaque noyau est une onde progressive se déplaçant dans la surface latérale du cylindre contenant les axes des entrefers des noyaux. La fréquence de cette onde progressive est La représente aussi la configuration de 6 noyaux avec 3 bobines par noyau. Les bobines sont branchées différemment. La fréquence de cette onde progressive est La représente la configuration de 18 noyaux avec 3 bobines par noyau. La fréquence de l’onde progressive obtenue est Cette configuration est de 3 noyaux avec 1 bobine par noyau. Les bobines sont branchées en courant alternatif monophasé. La fréquence de l’onde progressive obtenue est Courant induit dans le rotor le rotor est un cylindre plat de faible épaisseur comportant des orifices en périphérie. Ces orifices permettent de créer des barreaux entre chaque orifice. Le centre de ces orifices est sur un rayon qui correspond à celui des axes des entrefers des noyaux. La représente le rotor. Les orifices (7) sont en périphérie de ce rotor. Les barreaux (8) sont situés sont les espaces entre les orifice (7). Une variante de rotor est d’au lieu d’avoir des orifices (8) en périphérie se sont des bobines plates électriques de façon similaire aux bobine plates (1) de l’alternateur Ferranti. La représente la variante du rotor. Les bobines plates (9) sont les induits. Le dispositif (10) est un exemple de système isolant de pincement pour maintenir les bobines (9). La représente l’ensemble rotor et les noyaux avec les bobines électriques. La représente une variante de l’ensemble rotor et les noyaux avec les bobines électriques. Les noyaux sont fixés en extrémité sur des supports (11). La représente un rotor avec une deuxième série d’orifice (7). Il est possible de prévoir plusieurs séries d’orifice (7) et associés à ces orifices des noyaux comportant des bobines électriques. Comme pour les moteurs asynchrones Dahlander, ces séries d’orifices sont une des possibilités pour avoir plusieurs vitesses de rotation du rotor pour un même moteur ou génératrice. Version moteur. En alimentant les bobines électriques (3)(4)(5) des noyaux, on crée soit sur les barreaux (8) du rotor ou sur les induits (9) du rotor selon le choix du rotor, un courant induit qui crée un couple moteur. Le moteur tourne dans le même sens que l’onde progressive avec un glissement. Ce moteur est de type asynchrone. Il est possible de l’utiliser en mode génératrice. Le fait d’utiliser un rotor avec des induits (9) cela permet avec de la régulation électronique de maximiser ou optimiser le rendement. Les courants des induits (9) sont récupérés par l’intermédiaire d’au moins deux collecteurs électriques tournants. Version génératrice La version moteur du paragraphe précédent peut être utilisée en mode génératrice. En utilisant un rotor avec des induits (9), en alimentant électriquement les bobines des noyaux par du courant électrique alternatif, et en faisant tournant le rotor en sens opposé à l’onde progressive, le couple nécessaire est plus important pour entraîner le rotor. De ce fait, le courant produit dans les induits (9) du rotor est plus important. En réalisant par exemple un rotor avec des induits de grand diamètre, en plaçant beaucoup de noyaux électriques, on peut réaliser une génératrice qui tourne à très basse vitesse. Choix de la fréquence de l’onde progressive Les bobines des noyaux sont alimentées par du courant électrique alternatif. Il est possible de choisir pour chaque bobine, le choix de la phase électrique et le sens de branchement. Ce choix peut être fait physiquement et non modifiable. Il est possible par un jeu de relais électriques de pouvoir modifier les branchements électriques des bobines et pouvoir modifier la fréquence de l’onde progressive. Par exemple, un automate industriel peut piloter des relais pour modifier la configuration des bobines électriques des noyaux. Dispositif moteur ou générateur électrique dont les flux magnétiques des noyaux statiques équipés de une ou de bobines électriques (3)(4)(5) créent une onde progressive qui se déplacent sur la surface latérale d’un cylindre, caractérisé en ce que : - le rotor qui est un cylindre plat mince comportant des orifices (7) uniformément reparti en périphérie afin de créer des barreaux (8) entre chaque orifice - une variante de rotor est un cylindre plat mince équipé en périphérie d’une série d’induits plats (9) uniformément répartis Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que en fonction du nombre de noyaux équipés de bobines électriques (3)(4)(5), en fonction du nombre de bobines électriques, en fonction du branchement de ces bobines sur le réseau électrique alternatif monophasé ou triphasé, il est possible de définir la fréquence de l’onde progressive. Dispositif selon les revendications 1 et 2, entraîne en créant des courants induits dans le rotor, le rotor dans le même sens que l’onde progressive avec un décalage de vitesse appelé couramment glissement pour produire un couple moteur. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, est utilisé non en mode moteur comme dans la revendication 3, mais est utilisé en mode génératrice. Dispositif selon les revendications 1 et 2 est utilisé en mode génératrice en entraînant le rotor équipé d’induits (9) plats en sens inverse de l’onde progressive pour obtenir une production d’énergie plus importante. Dispositif selon les revendications 1 et 2, il est possible de modifier la configuration du branchement électrique des bobines pour modifier la fréquence de l’onde progressive. Dispositif selon les revendications 1 et 2, il est possible de réaliser un rotor avec plusieurs séries d’orifice (7) avec des noyaux équipés de bobines électriques (3)(4)(5) pour obtenir un moteur ou une génératrice à plusieurs vitesse comme pour le moteurs électrique asynchrone Dahlander.