Brevet FR3129257A1 — publié le 20230519

Structure de moteur-générateur permettant d'obtenir une tension supérieure à la tension d'alimentation tout en fournissant une force mécanique. Elle est constituée d'un rotor (5) sur lequel sont fixés 3 aimants (4) équidistants de forme adaptée, à magnétisation axiale, présentant 6 pôles (NS) dans le sens de la circonférence, les électroaimants des groupes 1 (1) et 2 (2) étant alimentés alternativement grâce à 2 balais, B1 (8) et B2 (9) par les contacts (7) du collecteur fixé sur l'axe (3) conducteur de courant, de façon à produire alternativement dans les groupes 1 (1) et 2 (2) un champ magnétique attirant et repoussant simultanément les aimants (4) du rotor, entraînant le rotor (5) produisant une force mécanique tout en créant un courant électrique dans le groupe non alimenté à chaque passage des aimants (4) devant ledit groupe non alimenté, le courant créé, récupérable aux balais grâce à un pont de diodes (18), crée une surtension d'environ 1,8 fois la tension d'alimentation pour le prototype existant. Figure pour l'abrégé : fig.1A. MOTEUR GENERATEUR La présente invention concerne un moteur-générateur à impulsions électromagnétiques, produisant un courant alternatif ou redressé à très basse vitesse, ladite invention étant utilisable comme génératrice autonome ou comme moteur possédant un fort couple à bas régime, doté d'une vitesse variable et d'une inversion du sens de rotation sans électronique, avec peu d'élévation de température et une faible consommation. Les moteurs électriques traditionnels ne génèrent pas de courant électrique exploitable, de plus ils sont sujets à une forte élévation de température pouvant dans certains cas aller jusqu'à l'autodestruction et ils ne peuvent, en outre, ni tourner lentement ni inverser leur sens de rotation sans électronique. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Sa structure comporte selon une première caractéristique, un rotor pourvu de 3 aimants adaptés à son diamètre, magnétisés axialement et disposés de manière équidistante sur sa circonférence, de façon à obtenir 6 pôles alternés, et un stator comprenant 6 électroaimants connectés ensemble en 2 groupes de 3 électroaimants s'intercalant dans le cas du moteur-générateur à 6 électroaimants ici décrit, d'une manière équidistante, les entrées des 2 groupes de bobines des électroaimants étant connectées à une alimentation, soit par exemple par une batterie stockant l'énergie fournie par un panneau solaire, et les sorties des 2 groupes d'électroaimants étant connectées à l'arbre rotor par un collecteur à 3 contacts et 2 balais disposés à 180°, 1 balai par groupe d'électroaimants, l'ensemble collecteur et balais permettant le retour commandé du courant à l'alimentation en passant par un 3ème balai en contact permanent avec ledit arbre de rotor, la mise sous tension par le collecteur et le balais alimentant le premier groupe des 3 électroaimants, créant une force électromagnétique, entraînant le rotor par attraction-répulsion simultanées, et en même temps, le passage des aimants dudit rotor devant le deuxième groupe d'électroaimants non alimenté y induisant un courant, et, lorsque le deuxième groupe est mis sous tension par son balai et le collecteur fermant le circuit, il crée une force électromagnétique entraînant le rotor par attraction-répulsion, induisant simultanément un courant par le passage des aimants dudit rotor devant le premier groupe d'électroaimants non alimenté, le courant produit s'ajoutant au courant de l'alimentation en créant une surtension, ce courant étant récupérable directement aux sorties des 2 groupes d'électroaimants, ou redressé par un pont de diode en un courant continu permettant, par exemple, d'alimenter une ou plusieurs batteries stockant l'énergie produite qui, grâce à un onduleur le convertissant à la tension désirée, permet d'alimenter une maison d'habitation, ou tout autres lieux nécessitant un courant monophasé ou triphasé. Selon des modes particuliers de réalisation : - Les deux groupes de bobines à noyaux de fer doux peuvent être constitués chacun par 2, 3, 4, 5 électroaimants ou plus suivant le concept de fabrication retenu. - Le nombre et la taille des aimants du rotor sont déterminés par le nombre et la taille des électroaimants du stator ou inversement. - Les électroaimants du stator comme les aimants du rotor peuvent se multiplier sur le plan circonférentiel et sur le plan de la longueur en fonction de la puissance recherchée. - Le positionnement des aimants en excroissance, partiellement hors du moyeu rotor, permet d'obtenir une ventilation des bobines qui chauffent peu. - Le positionnement dans le sens de la circonférence des aimants à magnétisation axiale du rotor permet le démarrage automatique du moteur-générateur. - Le positionnement dans le sens du rayon des aimants à magnétisation axiale du rotor ne permet pas le démarrage automatique du moteur-générateur. - L'ajout d'un aimant à magnétisation axiale positionné dans le sens du rayon entre les aimants positionnés dans le sens de la circonférence améliore le couple et la production du moteur-générateur. - Le collecteur, indépendant, fixé sur le rotor est interchangeable en fonction de la destination du moteur-générateur. - Les électroaimants, interchangeables, permettent de modifier rapidement les performances du moteur-générateur. Les dessins annexés illustrent l'invention : - La représente en coupe, la structure de l'invention avec son circuit électrique moteur. - La représente en coupe, la structure du moteur-générateur avec ses circuits électriques moteur et générateur. - La représente en coupe une évolution du rotor et la vue de dessus d'un bloc magnétique à 3 aimants. - La représente en coupe, le collecteur qui, par son contact avec le balai, alimente les 3 électroaimants du groupe 2 créant un champ magnétique Nord repoussant les 3 aimants Nord du rotor en rotation vers la droite, les aimants Sud du rotor passant devant les électroaimants non alimentés du groupe 1 en y induisant un courant. - La représente, en coupe, la position des aimants du rotor, attirés et repoussés simultanément par les électroaimants du groupe 2, alimentés par le balai en contact avec le collecteur, lesdits aimants passant devant le groupe 1 en y créant une énergie électrique. - La représente en coupe, la position des aimants du rotor repoussés par les électroaimants du groupe 1 alimenté par le balai dès son contact avec le collecteur, les électroaimants du groupe 2 n'étant plus alimentés produisent alors un courant induit par le passage desdits aimants du rotor. - La représente en coupe, la position des aimants du rotor passant devant les électroaimants du groupe 2 non alimentés, générant un courant électrique, tandis que les électroaimants du groupe 1 étant alimentés par le balai en contact avec le collecteur, produisent une force électromagnétique entraînant le rotor par attraction et répulsion des aimants dudit rotor. En référence aux dessins de la et de la , la structure comporte un rotor (5) en matière amagnétique ou magnétique comprenant un axe (3) métallique, conducteur de courant, de préférence en acier doux pour ses propriétés magnétiques en cas de rotor en matière amagnétique, ledit axe (3) traversant le corps (5) pourvu de 3 aimants permanents (4), magnétisés axialement dans le sens de la circonférence et disposés de manière équidistante sur ladite circonférence du rotor (5) de façon à obtenir 6 pôles alternés sud-nord, d'un stator (12) en acier ou en fer doux, à l'intérieur duquel sont fixés 2 groupes 1 (1) et 2 (2) de 6 électroaimants, ou plus, à noyau de fer doux (13) s'alternant, les entrées des bobines des électroaimants étant connectées, par la masse du stator (12) ou par un circuit câblé, à une batterie (14) stockant l'énergie fournie par un panneau solaire (21), et les sorties des électroaimants étant connectées à l'arbre rotor (3) par un collecteur (6) à 3 contacts (7) et 2 balais B1 (8) et B2 (9) disposés à 180° sur un plateau mobile (22) permettant le retour du courant à l'alimentation (14) grâce à un 3ème balai (15) en contact permanent avec ledit arbre de rotor (3), le plateau mobile (22) se mouvant manuellement ou par tout autre moyen automatique, en rotation avant et arrière, permettant de déplacer les balais B1 (8) et B2 (9), et donc les champs magnétiques engendrés en ayant pour conséquence de modifier la vitesse, la consommation - la consommation minimum correspondant à la meilleure production - et le sens de rotation du rotor (5), ledit rotor (5), compte tenu d'une faible augmentation de température, environ + 20° pour le prototype existant, étant réalisé en plastique, en bois ou dans une matière amagnétique, son axe (3) en acier doux, participant, suivant son diamètre, au maintient des aimants (4) fixés sur sa circonférence, la magnétisation axiale des aimants (4) positionnés dans le sens de la circonférence, permettant un démarrage automatique, le positionnement des aimants (4) dans le sens du rayon ne permettant pas le démarrage automatique, la tension d'alimentation conditionnant la vitesse de rotation et influant la production de courant s'ajoutant au courant de ladite alimentation (14) et créant une surtension, environ 1,8 fois la tension d'alimentation pour le prototype existant, successivement à la sortie des 2 groupes d'électroaimants (1) et (2), son intensité et sa tension étant générées par le passage des aimants (4) devant le groupe 1 (1) des 3 électroaimants non alimentés pendant que le groupe 2 (2) des 3 électroaimants entraînant le rotor (5) par attraction-répulsion des aimants (4) dudit rotor (5) est alimenté, et inversement, l'intensité et la tension étant générées par le passage des aimants (4) devant le groupe 2 (2) des 3 électroaimants non alimentés pendant que le groupe 1 (1) des 3 électroaimants entraînant le rotor (5) par attraction-répulsion des aimants (4) dudit rotor (5) est alimenté, la puissance du moteur et l'énergie produite étant en rapport avec le nombre, la forme, la taille et la puissance des aimants (4), leur positionnement sur le rotor (5), le diamètre du rotor, l'entrefer, le nombre, la forme et la taille des noyaux (13) des bobines constituant les électroaimants (1 et 2), le nombre de tours et le diamètre des fils des bobines, le collecteur (6), son diamètre et la largeur de ses contacts (7) déterminant également la vitesse de rotation, la production du moteur-générateur mais aussi son couple, sa puissance et sa consommation, le courant alternatif produit étant utilisable directement aux sorties (19) et (20), ou aux balais B1 (8) et B2 (9), des 2 groupes d'électroaimants (1) et (2), ou redressé par un pont de diodes (18) en un courant continu permettant, par exemple, d'alimenter une ou plusieurs batteries (17) stockant l'énergie produite qui, grâce à un onduleur le convertissant à la tension désirée, permet d'alimenter une maison d'habitation, des bureaux ou tout autre lieu nécessitant de l'électricité. Dans la forme de réalisation du rotor selon la , les 3 blocs magnétiques constitués de 2 aimants (4) à magnétisation axiale, excentrés sur le moyeu (25) pour créer une ventilation, et d'un bloc en acier (24), sont fixés de manière équidistante sur le cylindre en fer doux ou en acier (25) recouvrant le corps (5) en plastique, donc amagnétique dudit rotor, au centre desdits blocs en fer doux ou en acier (24) sont positionnés dans le sens du rayon un ou plusieurs aimants (4R) de forme cylindrique ou autre à magnétisation axiale, disposés comme l'indique les lettres (N) pour Nord et (S) pour Sud, le cylindre (25) en fer doux renforçant le flux magnétique des aimants (4) et (4R) en le canalisant pour maintenir par attraction magnétique lesdits aimants (4) et (4R) fixés sur sa circonférence, ledit rotor étant traversé par un axe (3) plein ou creux nécessairement métallique car utilisé pour l'alimentation ou le retour du courant. Les figures simplifiées 2,3,4 et 5 nous montrent les étapes successives du fonctionnement du moteur : Dans la , le balai 2 (B2) est en début de contact (7) avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des 3 électroaimants du groupe 2 (2), repoussant les aimants Nord (N) du rotor qui se met en rotation vers la droite, sens indiqué par les flèches, les aimants Sud (S) du rotor se déplaçant devant les bobines non alimentées du groupe 1 (1) en y induisant un courant récupérable au balai 1 (B1). Dans la , le balai 2 (B2) est en plein contact (7) avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des électroaimants du groupe 2 (2) repoussant les aimants Nord (N) et attirant les aimants Sud (S) dudit rotor qui poursuit sa rotation vers la droite, sens indiqué par les flèches, lesdits aimants (N) et (S) passant devant les bobines non alimentées du groupe 1 (1) en y induisant un courant récupérable au balai 1 (B1). Dans la , le balai 1 (B1) est en début de contact (7) avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des 3 électroaimants du groupe 1 (1), repoussant les aimants Nord (N) du rotor qui poursuit sa rotation vers la droite, sens indiqué par les flèches, les aimants Sud (S) du rotor se déplaçant devant les bobines non alimentées du groupe 2 (2) en y induisant un courant récupérable au balai 2 (B2). Dans la , le balai 1 (B1) est en plein contact avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des 3 électroaimants du groupe 1 (1) repoussant les aimants Nord (N) et attirant les aimants Sud (S) du rotor, lesdits aimants (N) et (S) passant devant les bobines non alimentées du groupe 2 (2) en y induisant un courant récupérable au balai 2 (B2). Ce moteur-générateur, fournissant simultanément une force mécanique et une force électrique, permet, grâce à sa vitesse variable et à l'inversion de son sens de rotation, une utilisation dans l'industrie automobile, dans l'industrie navale en le couplant à une hélice, ou encore pour l'alimentation de pompes à eau, ledit moteur-générateur étant totalement indépendant, voir , car alimenté par un panneau solaire (21) et une petite batterie (14) et rechargeant lui-même la grosse batterie (17) alimentant via un onduleur, un lieu de travail, d'habitation en agglomération ou hors agglomération. Structure de moteur-générateur permettant de multiplier la tension d'alimentation d'un moteur tout en conservant une force mécanique caractérisé en ce que ladite structure comporte un rotor (5) en matière amagnétique ou magnétique comprenant un axe (3) métallique, conducteur de courant, de préférence en acier doux pour ses propriétés magnétique en cas de rotor en matière amagnétique, ledit axe (3) traversant le corps (5) pourvu de 3 aimants permanents (4), magnétisés axialement dans le sens de la circonférence et disposés de manière équidistante sur ladite circonférence du rotor (5) de façon à obtenir 6 pôles alternés sud-nord, d'un stator (12) en acier ou en fer doux, à l'intérieur duquel sont fixés 2 groupes (1) et (2) de 6 électroaimants ou plus à noyau de fer doux (13) s'alternant, les entrées de bobines des électroaimants étant connectées, par la masse du stator (12) ou par un circuit câblé, à une batterie (14) stockant l'énergie fournie par un panneau solaire (21), et les sorties des électroaimants étant connectées à l'arbre rotor (3) par un collecteur à 3 contacts (7) et 2 balais (8) et (9) disposés à 180°sur un plateau mobile (22) permettant le retour du courant à l'alimentation (14) grâce à un 3ème balai (15) en contact permanent avec ledit arbre de rotor (3), le plateau mobile (22) se mouvant manuellement ou par tout autre moyens automatiques, en rotation avant et arrière, permettant de déplacer les balais (8) et (9), et donc les champs magnétiques engendrés en ayant pour conséquence de modifier la vitesse, la consommation - la consommation minimum correspondant à la meilleure production - et le sens de rotation du rotor (5), ledit rotor (5), compte tenu d'une faible augmentation de température, environ + 20° pour le prototype existant, étant réalisé en plastique, en bois ou dans une matière amagnétique, son axe (3) en acier doux, participant, suivant son diamètre, au maintient des aimants (4) fixé sur sa circonférence, la magnétisation axiale des aimants (4) positionnés dans le sens de la circonférence permettant un démarrage automatique, le positionnement des aimants (4) dans le sens du rayon ne permettant pas le démarrage automatique, la tension d'alimentation conditionnant la vitesse de rotation et influant la production de courant s'ajoutant au courant de ladite alimentation (14) et créant une surtension, environ 1,8 fois la tension d'alimentation pour le prototype existant, successivement à la sortie des 2 groupes d'électroaimants (1) et (2), son intensité et sa tension étant générées par le passage des aimants (4) devant le groupe 1 (1) des 3 électroaimants non alimentés pendant que le groupe 2 (2) des 3 électroaimants entraînant le rotor (5) par attraction-répulsion des aimants (4) dudit rotor (5) est alimenté, et inversement, l'intensité et la tension étant générées par le passage des aimants (4) devant le groupe 2 (2) des 3 électroaimants non alimentés pendant que le groupe 1 (1) des 3 électroaimants entraînant le rotor (5) par attraction-répulsion des aimants (4) dudit rotor (5) est alimenté, la puissance du moteur et l'énergie produite étant en rapport avec le nombre, la forme, la taille et la puissance des aimants (4), leur positionnement sur le rotor (5), le diamètre du rotor (5), l'entrefer, le nombre, la forme et la taille des noyaux (13) des bobines constituant les électroaimants (1 et 2), le nombre de tours et le diamètre des fils des bobines, le collecteur (6), son diamètre et la largeur de ses contacts (7) déterminant également la vitesse de rotation, la production du moteur-générateur mais aussi son couple, sa puissance et sa consommation, le courant alternatif produit étant utilisable directement aux sorties (19) et (20), ou aux balais (8) et (9) des 2 groupes électroaimants (1) et (2), ou redressé par un pont de diodes (18) en un courant continu permettant, par exemple, d'alimenter une ou plusieurs batteries (17) stockant l'énergie produite qui, grâce à un onduleur le convertissant à la tension désirée, permet d'alimenter une maison d'habitation, des bureaux ou tout autre lieu nécessitant de l’électricité. Structure selon la revendication 1 caractérisée en ce que dans la forme de réalisation du rotor selon la figure 1b, les 3 blocs magnétiques constitués de 2 aimants (4) à magnétisation axiale, excentrés sur le moyeu (25) pour créer une ventilation, et d'un bloc en acier (24), sont fixés de manière équidistante sur le cylindre en fer doux ou en acier (25) recouvrant le corps (5) en plastique, donc amagnétique dudit rotor, au centre desdits blocs en fer doux ou en acier (24) sont positionnés dans le sens du rayon un ou plusieurs aimants (4R) de forme cylindrique ou autre, à magnétisation axiale, disposés comme l'indique les lettres (N) pour Nord et (S) pour Sud, le cylindre (25) en fer doux renforçant le flux magnétique des aimants (4) et (4R) en le canalisant pour maintenir par attraction magnétique lesdits aimants (4) et (4R) fixés sur sa circonférence, ledit rotor étant traversé par un axe (3) plein ou creux nécessairement métallique car utilisé pour l'alimentation ou le retour du courant. Structure selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que dans la figure 2 le balai 2 (B2) est en début de contact (7) avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des 3 électroaimants du groupe 2 (2), repoussant les aimants Nord (N) du rotor qui se met en rotation vers la droite, sens indiqué par les flèches, les aimants Sud (S) du rotor se déplaçant devant les bobines non alimentées du groupe 1 (1) en y induisant un courant récupérable au balai 1 (B1). Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que dans la figure 3, le balai 2 (B2) est en plein contact (7) avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des électroaimants du groupe 2 (2) repoussant les aimants Nord (N) et attirant les aimants Sud (S) dudit rotor qui poursuit sa rotation vers la droite, sens indiqué par les flèches, lesdits aimants (N) et (S) passant devant les bobines non alimentées du groupe 1 (1) en y induisant un courant récupérable au balai 1 (B1). Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que dans la figure 4 le balai 1 (B1) est en début de contact (7) avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des 3 électroaimants du groupe 1 (1), repoussant les aimants Nord (N) du rotor qui poursuit sa rotation vers la droite, sens indiqué par les flèches, les aimants Sud (S) du rotor se déplaçant devant les bobines non alimentées du groupe 2 (2) en y induisant un courant récupérable au balai 2 (B2). Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que dans la figure 5, le balai 1 (B1) est en plein contact avec le collecteur positionné sur l'axe (3) du rotor permettant le passage du courant en créant une magnétisation Nord des noyaux de fer doux des 3 électroaimants du groupe 1 (1) repoussant les aimants Nord (N) et attirant les aimants Sud (S) du rotor, lesdits aimants (N) et (S) passant devant les bobines non alimentées du groupe 2 (2) en y induisant un courant récupérable au balai 2 (B2). Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que ce moteur-générateur, fournissant simultanément une force mécanique et une force électrique, permet, grâce à sa vitesse variable et à l'inversion de son sens de rotation, une utilisation dans l'industrie automobile, dans l'industrie navale en le couplant à une hélice, ou encore pour l'alimentation de pompes à eau, ledit moteur-générateur étant totalement indépendant, voir Fig.1A, car alimenté par un panneau solaire (21) et une petite batterie (14) et rechargeant lui-même la grosse batterie (17) alimentant via un onduleur, un lieu de travail, d'habitation en agglomération ou hors agglomération. Structure selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le positionnement des aimants (4) en excroissance sur le moyeu (25), permet d'obtenir une ventilation des bobines.