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Cette invention a pour objet une génératrice de courant électrique d'une conception nouvelle. Elle permet de produire le courant électrique moyennant la mise en oeuvre d'une force motrice étonnamment moindre que celle qui est requise par les génératrices traditionnelles.
Le principe universellement appliqué dans ces dernières, pour transformer une énergie mécanique en énergie électrique, consiste à faire déplacer un ou un groupe de conducteurs élec- .triques dans un champ magnétique en vue d'induire, dans ledit conducteur ou groupe de conducteurs, une force électro-motrice dont le sens peut être uniformisé par des moyens divers.
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Les génératrices traditionnelles comportent donc, quelle que soit leur exécution, au moins un moyen capable de créer un champ magnétique, au moins un conducteur généralement sous la forme de bobinage et un moyen pour créer un mouvement relatif tel que/ ledit conducteur coupe ou traverse ledit champ magnétique.
Contrairement à cette disposition traditionnelle, la géné- ratrice, objet de la présente invention, est essentiellement basée sur la découverte faite par le Demandeur que des effets surprenants sont obtenus lorsque le conducteur ou le groupe de conducteurs est mis en mouvement le long d'une orbite extérieu- re---- au champ magnétique créé entre des aimants permanents ou, plus généralement, entre des masses ferro-magnétiques en rela- tion avec lesdits aimants permanents.
Ces conducteurs, par exemple sous la forme d'enroulements, prennent appui sur un ou des noyaux dont les dimensions, respectivement la disposition par rapport aux polarités opposées des aimants permanents, respecti- vement des masses ferro-magnétiques en relation avec lesdits aimants permanents, sont telles qu'elles placent lesdits conduc- teurs ou groupes de conducteurs ou enroulements en dehors du champ magnétique. En effet, de cette disposition résulte que, dans lesdits conducteurs, groupe de conducteurs ou bobinage, est induit un courant électrique dont la quantité et la puissance sont invraisemblablement élevées par rapport à la quantité d'é- nergie mise en oeuvre pour produire le mouvement relatif entre les éléments inducteurs et les éléments induits de cette généra- trice d'une conception nouvelle.
On pourra mettre en mouvement soit les éléments inducteurs, soit les éléments induits, soit les deux.
Les éléments inducteurs se présenteront généralement sous la forme d'un support sur lequel sont fixés des aimants perma- nents en relation avec des masses ferro-magnétiques ou autres de caractéristiques similaires.
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Ces supports seront soit fixes soit, de préférence, capables d'être entgraînés en rotation rapide. Ils seront fixés sur un axe commun de part et d'autre des éléments induits et d'une telle manière que leur aimant permanent ou masse ferro-magnéti- que respective soit disposée an polarité inversée, c'est-à-dire qu'un pôle quelconque de l'un des supports soit placé en regard d'un pôle opposé du support voisin. Les éléments Indue-- teurs et aimants permanents peuvent être disposés mutuellement de manières essentiellement variables : parallèlement, radiaux, juxtaposés, en paquets, transversaux, etc...
Les masses magné- tiques ou ferro-magnétiques peuvent être disposées, par rapport auxdits aimants permanents, de manières également variables : par exemple, elles peuvent être disposées en tête desdits aimants permanents ou bien être alternées avec ceux-ci ou bien encore être disposées radialement et, d'une façon générale, être dis- posées de toute autre manière adéquate en tenant compte, e.a., de la nécessité d'un équilibre dynamique de l'ensemble, notamment si les éléments inducteurs font partie du rotor.
Les éléments induits se présenteront généralement sous la forme de masses ou noyaux magnétiques ou ferro-magnétiques entourés de bobinages adéquats formant conducteurs dans lesquels le courant électrique est induit. Ces masses magnétiques ou ferro-magnétiques ou noyaux seront généralement tels que leurs surfaces transversales correspondent pratiquement à la section droite du champ magnétique créé entre les aimants permanents on les masses ferro-magnétiques de polarité inverse, comme exposé précédemment, les conducteurs ou enroulements se trouvant, ipso facto, disposés en dehors de ce champ magnétique. Selon que les éléments inducteurs seront fixes ou rotatifs, lesdits éléments induits seront conditionnés de manière à être, respec- tivement, rotatifs ou fixes.
Ou bien ils pourront être condition- nés de manière à pouvoir tourner en sens inverse du sens de rota- tion des éléments inducteurs.Ces masses magnétiques ou ferro-magné-
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tiques ou noyaux entourés de leur bobinage seront disposés d'une manière équidistante autour de l'axe de rotation de la génératrice, le nombre de ces éléments induits étant essentiel- lement variable au prorata des applications, respectivement des résultats désirés.
La distance séparant les masses magnétiques ou ferro- magnétiques, respectivement du stator et du rotor, ce qui cor- respond à l'entre-fers des génératrices traditionnelles,aurra, selon une caractéristique très paticulière de l'invention, être considérablement réduite par rapport aux tolérances généralement admises, sans pour cela augmenter d'une manière préjudiciable les résistances passives des masses en mouvement.
La génératrice selon l'invention sera évidemment condition- née et complétée par l'équipement technique propre à toute machine électrique et aux organes en mouvement : bâti, roulement prises de courant, moyens de fixation; etc..,..
L'invention n'est --- limitée par aucune exécution particulière en sorte que les exemples repris ci-après dans le seul but de mieux faire ressortir les caractéristiques concep- tionnelles de la génératrice, objet de l'invention, ne présentent aucun caractère limitatif.
Ces exemples sont schématisés sommairement aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 schématise aussi sommairement que possible les caractéristiques fondamentales de la génératrice, objet de l'invention; la figure 2 schématise, en coupe radiale, les éléments essentiels d'une génératrice conforme à l'invention; la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2 ; la figure est une vue de)'face d'un élément rotorique, le flasque antérieur ou couvercle étant enlevé; la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4;
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la figure 6 représente schématiquement,en coupe radiale partielle, une variante d'exécution de la génératrice,objet de l'invention; la figure 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6 ; la figure 8 est une coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 6 ;
la figure 9 représente schématiquement, en coupe radiale partielle, une deuxième variante d'exécution de la génératren, objet de l'invention; la figure 10 est une coupe selon la ligne X-X de la figure 9 ; la figure 11 est une coupe selon la ligne XI-XI de la figure 9 ; les figures 12 et 13 schématisent sommairement deux groupes appliquant la génératrice,objet de l'invention.
Comme schématisé aussi sommairement que possible à la figure 1, la génératrice selon l'invention comporte substantiel- lement des éléments inducteurs A et des éléments induits B.
L'un ou ces'deux éléments ou groupes d'éléments peuvent être rotoriques. Dans le schéma de la figure 1, on a représenté les éléments inducteurs A mobiles et les éléments induits B fixes.
Les éléments inducteurs A se présentent, en l'occurrence, sous la forme de deux disques ou roues 1 dont la périphérie est garnie d'aimants permanents 2 -ou dE? masses magnétiques ou ferro- magnétiques en relation avec des aimants permanents. Ces aimants permanents ou masses magnétiques ou ferro-magnétiques sont dis- posées d'une telle manière qu'à une polarité quelconque de l'un des éléments rotoriques correspond une polarité ;inverse de l'autre élément rotorique.
Ces éléments rotoriques sont calés sur un axe commun 3. susceptible d'être entraîné en rotation continue soit directement,
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soit par 1'intermédiaire d'une poulie reliée à un moyen d'en- traînement. Les éléments induits sont, en l'occurrence, consti- tués par des noyaux 4 autour desquels est disposé un bobinage adéquat 5.
Conformément à la caractéristique dominante de l'in- ventipn, les dimensions et-la position relative des noyaux 4 en une matière magnétique ou ferro-magnétique sont telles qu'ils absorbent, en quelque sorte, pratiquement tout le champ magné- tique développé entre les aimants permanents 2 ou masses ma néti- ques ou ferro-magnétiques mutuellement opposées, respectivement des éléments rotoriques Inducteurs -1 disposés de part et d'autre desdits éléments induits.
En créant les mouvements angulaires relatifs entre, d'une part, les éléments inducteurs 1-2 et, d'autre part, les éléments induits 4-5, on crée, dans les bobinages 5, un courant électrique dont la quantité et la puissance sont surprenantes par rapport à la faible force motrice nécessaire pour créer ce mouvement relatif. également, selon la caractéristique dominante de l'inven- tion, on remarquera que tout'le champ magnétique développé entre les masses magnétiques ou ferro-magnétiques de polarité inverse dans les élémats inducteurs se tm uve pratiquement absorbé par les noyaux 4, en sorte que la plus grande partie ou même l'entiè- reté des conducteurs ou enroulements 2 se trouve en dehors de ce champ magnétique.
Dans l'exécution des figures 2 à 5, on retrouve les éléments inducteurs A et les éléments induits B. Les éléments Inducteurs sont constitués substantiellement par les deux chambres cylindri- ,ques 6 mutuellement réunies par une jonction tubulaire 2 concen- trique à l'axe de rotation du rotor. Dans chaque chambre 6 sont disposés, en l'occurrence, deux groupes d'aimants permanents 8 adjacents, tous parallèles entre eux ; groupes d'aimants per-
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manents sont disposés d'une telle manière que les polarités des aimants disposés dans l'une des chambres 6 sont placées en opposition avec les polarités des aimants permanents disposés dans la seconde chambre 6.'Ces éléments permanents 8 dans chaque chambre sont placés entre des masses magnétiques ou ferro-magné- tiques 9.
Chaque chambre 6 est extérieurement fermée par un flasque amovible, respectivement 10-11, fixé , par exemple, par des vis telles que 12. Au centre de ces flasques 10-11 sont fixés les bouts d'axe, respectivement 13-14 par lesquels le rotor porte, via les roulements, respectivement 15-16 sur les coussinets du stator B.
Le stator est schématisé, en l'occurrence, par le bâti extérieur 17 comportant, de part et d'autre, des protubérances tubulaires 18-19 dans lesquelles sont disposées les garnitures, respectivement 20-21, formant les coussinets sur 1 esquels prennent appui lesdits roulements 15-16 Contre les faces intérieures des flasques latéraux dudit bâti 17, sont flxés des anneaux, respecti- -vement 22-23, présentant!une batée circonférentielle, respec- tivement 24-25. Sur lesdits anneaux 22-23 sont immobilisées les traverses 26 foriaant les noyaux d'enroulement 27.
Ces derniers s'étendent, en l'occurrence, sur une largeur légèrement moindre que la distance qui sépare les deux chambres 6 et la dimension trans- versale de ces enroulements est telle qu'ils s'insèrent partielle- ment entre lesdites chambres.
Lesdits noyaux 26 avec leurs enroulements 27 peuvent être disposés en nombre variable mais, symétriquement, d'une manière --équidistante, auteur du rotor A.
Le bâti 17 présente une base stable schématisée en 28 qui peut également être la base ou support d'un petit moteur d'entraî- nement de l'un des axes 13 ou 14 du rotor. Dans ce but, l'un de ces axes est prolongé et peut porter une poulie réunie, par exemple, à la poulie d'un petitmoteur électrique, par une courroie- trapézoldale (ce moyen d'entraînement étant essentiellement
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variable et connu - et non représente - ).
Le rotor A étant ainsi entraîne eu rotation continue, on obtient que les aimantspermanents 8, respectivement lesmasses magnétiques ou ferro-magnétiques .2, induisent dans les bobinages gz un courant électrique. Et l'énergie représentée ar ce cou- rant électrique est sensiblement supérieure à l'énergie mise en oeuvre pour la mise en mouvement du rotor.
Dans la première variante schématisée sommairement aux figures 6, 7 et 8, le rotor A est également constitué par un une pluralité de disques ou roues 1.,montées sur l'axe d'entraî- nement 29. Chaque élément rotorique est caractérisé par une disposition radiale, en étoile, de groupes d'aimants 8 séparés par des secteurs 30 en matière ferro-magnétique. Les groupes d'aimants 8 sont disposés d'une telle manière qu'à chaque pola- rité d'un groupe correspond une même polarité du groupe suivant, mais ces polarités sont opposées à celles des groupes d'aimants permanents des éléments rotoriques voisins.
Le stator B est substantiellement constitué du bâti général 17 sur lequel sont fixées des couronnes intérieures 31 formant le support commun d'une série de noyaux 26, chaque noyau comportant un enroulement
27 et lesdits noyaux et enroulements étant disposés en regard d'au moins un élément rotorique et de préférence enrtredeux tels éléments.On peut ainsi multiplier à volonté l'alternance entre les éléments rotoriques et les éléments statoriques.
Dans l'exemple des figures 6 à 8, les noyaux 26 sont fo cnés par des tôles au ferro-silicium et cas noyaux peuvent présenter une section de toutes forme et dimensions appropriées. Dans cette . exécution également, l'entre-fens peut être extrêmement réduit et, en tout cas, sensiblement moindre que dans les génératrices usuelles.
Comme dans l'exemple précédent, le bâti général 17 repose sur une base 28 et celle-ci peut servir de support à un moyen d'entraînement du rotor,la fonctionnement de la génératrice
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étant substantiellement comme déjà décrit.
Dans les figures 9 à 11, est schématisée une deuxième variante dans laquelle le rotor A est également réalisé par un ou une pluralité de disques ou roues 1 montées sur l'axe d'en- traînement 29. Chaque élément rotorique est caractérisé par une disposition radiale, en étoile, de paquets d'aimants permanents 8 dont l'axe longitudinal est parallèle à l'axe de rotation de la génératrice, lesdits paquets étant répartis en secteurs et séparés l'un de l'autre par de , intercalaires radiaux 32 en matière ferro-magnétique. Ces disques rotoriques sont montés sur l'axe d'entraînement 29.
Dans chaque disque rotorique,tous les aimants permanents 8 d'un même paquet sont disposés de manière à avoir leur polarité orientée dans le même sens mais chaque paquet d'aimants permanents 8 dont tous les aimants ont leur polarité dirigée dans un même sens se trouve interposé entre deux autres guets d'aimants permanents dont tous les aimants ont leur pola- rité également dirigée dans le même sens mais opposé par rapport au paquet considéré. Le stator B est substantiellement constitué dans l'exemple -précédent, attendu qu'on y retrouve le bâti général 17, la ou les couronnes intérieur es31, les noyaux 26 leur bobinage 27 et le support ou base 28.
On pourrait ainsi multiplier pratiquement à l'infini les exécutions, attendu que sont infinis les moyens et les disposi- tions pouvant être adoptéstant pour l'exécution du rot or A que du stator B.
Les caractéristiques du courant électrique recueillison' également infiniment variables car ces caractéristiquesdépendront la fois du conditionnement des éléments rotoriques et statoriques et des connexions réalisant les circuits dans la génératrice et la réception du courant électrique.
Ainsi, si, par exempte, dans une telle génératrice, le rotor comportait au moins un aimant radial dont les deux extrémités
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seraient de polarité inverse, et si ce rotor était entraîné en rotation, par exemple a une vitesse de l'ordre de 3.000 t/min, en présence d'une masse magnétique ou ferro-magnétique formant le noyau d'un enroulement, ledit noyau absorbant; tout ou la plus grande partie du champ magnétique, lesdi ts électro-ain nts engen- dreraient dans ledit enroulement une force électro-motroce et cela dans des conditions très particulières, attendu que ;
on seu- lement l'enroulement ou la plus grande partie de l'enroule rt échappe au champ magnétique mais que les deux pôles étant égale- ment attirés par des forces égales mutuellement opposées, l'effort nécessaire pour faire tourner le rotor est pratiquement nul, c'est-à-dire ramené aux résistances passives des roulements sur lesquels porte l'axe du rotor. Par voie de conséquence, comme il a été exposé précédemment, l'entraîneur, c'est-à-dire en l'occur- rence la distance entre les électro-aimants ou, de préférence, les masses magnétiques en contact avec lesdits électro-aimants et le noyau des bobinages,peut être ramené à un strict minimum, d'où résulte encore une'augmentation sensible de la force électro- motrice produite.
Rien ne s'oppose évidemment à produire sur les mêmes bases, conformément à l'invention, des génératrices mono-, tri- ou poly- phasées au prorata du nombre et de la position relative des ai- mants dans la génératrice.
Il est également possible de conditionner la génératrice, objet de l'invention, en sorte qu'elle produise du courant conte- nu car il suffira de disposer les aimants permanents de manière à créer pratiquement un champ magnétique continu. Etant donné la faible force motrice nécessaire pour entraîner le rotor, on pourra lorsque cet entraînement se fera par un petit moteur électrique, alimenter celui-ci par un prélèvement adéquat sur l'énergie élec- trique produite par la génératrice.
Dans le morne ordre d'idée, on pourra donc soit, comme schématisé à la figure 12, entraîner la génératrice A-B, conforme à l'invention, par un moteur électri-
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que 32 indépendant de la génératrice, les poulies 33-34, respec- tivement de la génératrice et du moteur', étant reliées par une courroie 35, dans un rapport adéquat. Ou bien, comme schématisé à la figure 13, la génératrice A-B peut être directement accou- plée, par exemple par un accouplement élastique 36, Au moteur électrique 32.
Comme on le voit, la génératrice, objet de l'invention, pourra être exécutée sous des formes et'pour des puissances infi- niment variables,le principe basique restant inchangé quelle q soit Inexécution envisagée.
L'invention s'étend à toutes ces exécutions généralement . quelconques, respectivement pour la production de courant de tornes caractéristiques,ainsi qu'à toutes les applications de cette génératrice, respectivement de la conception qui en forme la base.
REVENDICATIONS.
1,- Génératrice, caractérisée en ce qu'elle comporte un système inducteur formé d'aimants permanents et de masses magné- tiques en contact avec lesdits aimants permanents; un système induit formé par des masses magnétiques on relation avec le noyau des enroulements; un moyen pour produire un mouvement rela- tif entre lesdits systèmes inducteur et induit, les masses magné- tiques du système induit étant en forme, en dimensions et/ou en position relative, par rapport au système inducteur,telles qu'élis absorbent au moins la plus grande partie du champ magnétique du- dit système inducteur et que lesdits enroulements se trouvent au moins, pour leur plus grande partie, en dehors de ce champ 'magnétique.