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Description jointe a une demande de t
BREVET BELGE déposée par : Franz REMY ayant pour objet : Moteur électrique ä récupération Qualification proposée : BREVET D'INVENTION
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Moteur électrique à récupération -------------------------------- La présente invention concerne un moteur électrique à récupération destin à la propulsion de voitures automo- biles et d'autres mécanismes.
Le but de l'invention est de procurer un moteur économique, silencieux et non polluant. Ce but est atteint par un moteur qui comprend plusieurs unités motrices dont les rotors sont calés sur le même arbre moteur avec un decalage angulaire prédéterminé entre eux et un collecteur commun également monté sur l'arbre moteur. Le stator de chaque unité motrice comporte un nombre prédéterminé d'électroaimants répartis sur le pourtour du stator avec un écartement angulaire fixe, les noyaux de ces électro-aimants portant chacun un enroulement primaire et un enroulement secondairedisposescoaxialement l'un autour de l'autre, ces electro-aimants étant divisés en plusieurs groupes (par exemple trois) dans chacun desquels les enroulements primaires d'une part et les enroulements secondaires d'autre part sont connectés en série.
Le rotor de chaque unité motrice porte un nombre prédéterminé d'electro- aimants répartis sur le pourtour du rotor avec un écartement angulaire fixe et disposés de telle façon que lorsque le rotor tourne autour de l'axe de l'arbre moteur commun, les extrémités polaires de ces électro-aimants du rotor se déplacent en regard des extrémités polaires des électroaimants du stator avec un faible entrefer entre elles, les noyaux des électro-aimants du rotor portant chacun un
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enroulement-primai et un enroulement secqndairedisposs L"r- coaxialement l'un autour de l'autre, ces electro-aimants étant divisés en plusieurs groupes (par exemple deux) dans chacun desquels les enroulements primaires d'une part et
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les enroulements secondaires d'autre part sont connectés
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en série.
Les enroulements primaire sds electro-aimants ,
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de chaque groupe d'électro-aimants du stator et du rotor sont connectés à des elements distincts du collecteur afin d'etre alimentés successivement par une source de tension alternative.
L'invention est exposée en détail dans ce qui suit sur un exemple d'exécution illustré aux dessins ci-annexés.
Dans ces dessins : . la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un mode d'exé- cution du moteur selon l'invention ; . la figure 2 est une vue suivant la ligne 11-11 de la figure 1 ; . la figure 3 est une vue suivant la ligne 111-111 de la figure 1 ; . la figure 4 est une vue à plus grande échelle du collecteur du moteur de la figure 1 ; . la figure 5 est une vue suivant la ligne V-V de la figure 4 ; . la figure 6 montre la répartition des connexions au collecteur de la figure 4 ; . la figure 7 est un schéma linéaire montrant les positions relatives des électro-aimants dans les trois unités motrices du moteur de la figure 1 ;
. les figures 8 ä 11 montrent quatre positions relatives successives des électro-aimants d'une unité motrice du moteur de la figure 1 pour illustrer le fonctionnement du moteur.
Le moteur illustré ä la figure 1 se compose de trois unites motrices 100, 200. 300 montées sur un meme arbre moteur 3 et d'un collecteur 10 monté l'extrémité de l'arbre moteur.
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Chaque unite motrice comprend un stator 1 constitué de deux couronnes coaxiales 1A, 1ss entre lesquelles est disposé un rotor 2 calé sur l'arbre moteur 3. Les couronnes 1A et 1B du stator ont un profil en U et portent chacune un certain nombre d'électro-aimants 4 répartis sur le pourtour de la couronne avec un écartement angulaire fixe, par exemple douze électro-aimants avec un écartement angulaire de 300.
Les électro-aimants 4 sont logés ä frottement dur dans des encoches 9 formées dans les couronnes 1A et 1B (figure 2).
Leurs noyaux sont avantageusement formés : avec des extrémites polaires plus larges que les noyaux.
Le rotor 2 est formé de deux plateaux rigides parallèles 2A, 2B solidaires d'un manchon 5 cale sur l'arbre moteur 3 ä l'aide de clavettes 6 par exemple. Les plateaux 2A et 2B présentent sur leur pourtour des encoches 20 destinées à loger et retenir les extrémités d'un nombre d'électroaimants différent du nombre d'electro-aimants fixes sur chaque couronne du stator, par exemple huit electro-aimants répartis sur le pourtour du rotor avec un écartement angulaire de 450 (figure 3). Ces électro-aimants sont par -exemple retenus rigidement au moyen d'une coiffe en fer doux 8 fixée sur les plateaux 2A et 2B.
Les électro-aimants 4 et 7 sont montés de telle façon que lorsque le rotor 2 tourne autour de l'axe de l'arbre moteur 3, les extrémités polaires des electro-aimants 7 se déplacent entre les extrémités polaires des électroaimants 4 du stator avec un faible entrefer entre elles.
Les noyaux de ces électro-aimants 4 et 7 portent chacun un enroulement primaire et un enroulement secondaire disposés coaxialement l'un autour de l'autre. Les électroaimants 4 du stator sont divisés en trois groupes de quatre et dans chaque groupe les enroulements primaires d'une part et les enroulements secondaires d'autre part sont connectés en série. Les électro-aimants 7 du rotor sont divisés en deux groupes de quatre et dans chaque
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groupe les enroulements primaires d'une part et les enroulements secondaires d'autre part sont connectés en série.
Numérotant les electro-aimants de chaque couronne du stator de 401 à 412, les trois groupes du stator comprennent les électro-aimants suivants : . groupe 1 : électro-aimants 401,404, 407,410 . groupe 2 : 11 " 403, 406, 409, 412 . groupe 3 : " " 402, 405, 408, 411 Numérotant les électro-aimants du rotor de 701 ä 708, ces électro-aimants se répartissent en deux groupes que l'on appellera groupe 4 et groupe 5 :
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t . groupe 4 : électro-aimants 701, 703, 705, 707 . groupe 5 : " " 702, 704, 706, 708 Les rotors 2 des trois unités motrices 100, 200, 300 sont calés sur l'arbre moteur 3 avec un décalage angulaire de 50 entre eux :
les électro-aimants de chaque groupe du rotor de l'unité motrice 200 sont décalés de 50 par rapport aux électro-aimants correspondants du rotor de l'unité motrice 100 et les électro-aimants de chaque groupe du rotor de l'unité motrice 300 sont décalés de 50 par rapport aux électro-aimants correspondants du rotor de l'unité motrice 200. Par exemple, se reportant à la figure 7 qui montre les positions relatives des électroaimants fixes et mobiles des trois unités motrices 100, 200 300 en développement linéaire, on voit que l'électro-aimant
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mobile 701 de l'unité motrice 200 est décalé de 50 par rapport à l'électro-aimant mobile 701 de l'unité motrice 100 et que l'électro-aimant mobile de l'unité motrice 300 est décalé de 50 par rapport à electro-aimant mobile 701 de l'unité motrice 200.
Les enroulements des électro-aimants fixes 4 et mobiles 7 des unités motrices sont reliés électriquement à un collecteur 10 monté à l'extrémité de l'arbre moteur 3 (figure 1).
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Le collecteur est montré plus en details aux figures 4 et 5.
Le collecteur 10 comprend trois plateaux 11, 12, 13 fixés sur l'arbre moteur 3 et neuf bagues 21 à 29 fixées sur un manchon isolant 30 monté autour de l'arbre moteur. Chaque plateau tel que 11 est composé de deux disques 14,15 sur le pourtour desquels sont formées 72 alvéoles dans chacune desquelles est logé un plot 16. Sur les 72 plots, vingtquatre sont en cuivre et relies à des conducteurs électriques s'étendant radialement dans les cavités intérieures du plateau. Sur le bord périphérique des plateaux sont montés trois balais 17, 18, 19 reliés aux phases d'un générateur de tension triphasée.
Les trois plateaux 11,12, 13 sont ca1és sur l'arbre 3 de telle manière que les plots de cuivre du plateau 12 soient décalés angulairement de 50 par rapport aux plots de cuivre du plateau 11 et que les plots de cuivre du plateau 13 soient décalés angulairement de 50 par rapport aux plots de cuivre du plateau 12. Les plots de cuivre de chaque plateau sont relies électriquement à des groupes de bagues distincts parmi les bagues 21 ä 29 au moyen de conducteurs électriques courant dans une encoche formée sur l'arbre moteur 3.
La répartitions des connexions entre les plots de cuivre des plateaux 11 à 13 et les bagues 21 à 29 est illustrée par le tableau de la figure 6. Les nombres en tête du tableau désignent les trois platezux 11, 12, 13 ; les chiffres arabes à droite du tableau désignent les plots successifs des plateaux et entre parenthbses les numéros des bagues ; les chiffres romains ä gauche du tableau désignent les unités motrices. Les hachures identifient les plots de cuivre actifs c'est-à-dire les plots connectés à un groupe d'érectro-aimants. Le premier plot du plateau 11 est relié à la bague 21, le deuxième plot du plateau 12 est relie la bague 22, et le troisième plot du plateau 13 est relie à la bague 23.
Le quatrième plot du plateau 11, le cinquième plot du plateau 12 et le sixième plot du plateau 13 sont reliés respectivement aux bagues 24,25 et 26. Le septième plot du plateau 11, le huitième plot du
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plateau 12 et le neuvième plot du plateau 13 son reliés respectivement aux bagues 27,28 et 29. Les autres plots sont reliés successivement aux bagues 21 à 29 suivant le même processus.
Les bagues 21-29 sont calées sur l'arbre moteur 3 et leur bord périphérique frotte contre des balais 31-39 qui sont reliés électriquement aux électro-aimants des unités motrices 100,200 et 300. Les balais 31,32 et 33 alimentent l'unité 100, les balais 34,35 et 36 alimentent l'unité 200 et les balais 37, 38 et 39 alimentent l'unité 300. Dans chaque groupe de trois balais, le premier balai alimente le premier groupe d'électro-aimants fixes du stator (groupe 1) ainsi que le premier groupe d'électro-aimants mobiles du rotor (groupe 4), le deuxième balai alimente le deuxième groupe d'électro-aimants fixes (groupe 2) ainsi que le deuxième groupe d'électro-aimants mobiles (groupe 5) et le troisième balai alimente le troisième groupe d'électro- aimants fixes (groupe 3) et à nouveau le premier groupe d'électro-aimants mobiles (groupe 4).
La répartition pour- rait être différente pour des nombres différents d'électro- aimants mais elle doit assurer l'alimentation successive
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des groupes d'électro-aimants avec un synchronisme parfait pour le stator et le rotor de chaque unité motrice.
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Le fonctionnement de ce moteur sera compris en se reportant
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aux figures 8 a 11 qui montrent schématiquement, en develop- pement linéaire sur un plan, des positions successives des électro-aimants mobiles du rotor de l'unité motrice 100, par exemple, disposés entre les électro-aimants fixes des deux couronnes du stator. La flèche à droite des figures indique le sens de déplacement du rotor. Les hachures dési- gnent les électro-aimants qui sont actifs dans l'unité 100 durant la séquence décrite et illustrée ä titre d'exemple.
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Sur la figure 8 on voit que le groupe d'électro-aimants mobiles 701, 703, 705, 707 (groupe 4) se trouve placé avec un léger décalage en arrière par rapport au groupe d'electro
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aimants fixes 401, 404, 407, 410 (groupe 1). Si la première phase de tension est appliquée au groupe d'électro-aimants mobiles 701,703, 705, 707 et au groupe d'électro-aimants fixes correspondants 401, 404, 407,410, les pöles des électro-aimants fixes 401,404, 407, 410 attirent les pôles des électro-aimants mobiles 701, 703, 705, 707 et produisent une rotation du rotor et de l'arbre moteur de 50.
Les
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enroulements primaires alimentes produisent une induction magnétique dans les enroulements secondaires de ces électroaimants et les courants induits produisent a leur tour une induction magnétique dans les primaires des electro-aimants/ de l'unite motrice 200, d'où récupération d'energie.
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Après la rotation de l'arbre moteur de 50 les electro-aimants mobiles de l'unité 100 occupent les positions montrées à la figure 9. Les électro-aimants mobiles 701, 703, 705, 707 se trouvent placés en face des électro-aimants fixes 401, 404, 407,410. A ce moment, cest dans l'unité motrice 200,
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dont le rotor est décalé angulairement de 50 par rapport à l'unité motrice 100 comme montré à la figure 7, que les électro-aimants mobiles 701, 703, 705, 707 se trouvent en arrière de 50 par rapport aux electro-aimants fixes 401, 404, 407, 410.
Dans l'unité motrice 300, les électroaimants mobiles du même groupe 4 se trouvent alors décalés angulairement de 100 par rapport aux électro-aimants fixes du groupe 1. L'attraction des électro-aimants du rotor et du stator se produit donc maintenant dans l'unite motrice 200 et cette attraction provoque une nouvelle rotation de 58 de l'arbre moteur et des rotors et également une induction magnétique dans les enroulements primaires de l'unité motrice 300.
La nouvelle rotation de l'arbre moteur de 50 amène cette fois les électro-aimants mobiles de l'unité motrice 100 dans les positions montrées à la figure 10. En raison du decalage angulaire de 100 du rotor de l'unité motrice 300 par rapport au rotor de l'unité 100, c'est cette fois dans
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l'unite motrice 300 que les électro-aimants mobiles du groupe 4 se trouvent placés 50 en arrière par rapport aux electro-aimants fixes du groupe 1, c'est-à-dire une position identique à celle que montre la figure 8 pour l'unité motrice 100. L'attraction magnétique qui se produit cette fois dans l'unite motrice 300 amène, par une nouvelle rotation de 50, les électro-aimants mobiles de l'unité motrice 100 dans la position montrée à la figure 11.
Les électroaimants mobiles 702, 704, 706, 708 (groupe 5) se trouvent alors placés 50 en arrière par rapport aux électro-aimants fixes 403,406, 409,412 (groupe 2). Le cycle se poursuit alors de la manière décrite plus haut par attraction magnétique entre les électro-aimants fixes du groupe 2 et les électro-aimants mobiles du groupe 5 successivement dans chaque unité motrice, puis entre les electro-aimants fixes du groupe 3 (électro-aimants 402, 405, 408, 411) et les électrc aimants mobiles du groupe 4 (électro-aimants 701, 703, 705, 707) successivement dans chaque unité motrice. Ensuite le cycle se répète comme décrit dans ce qui précède.