EP3084928A2 - Machine électromagnétique à élements à circuits électromagnétiques optimisés intégrés à des pistes sous forme de lignes crénelées annulaires - Google Patents

Machine électromagnétique à élements à circuits électromagnétiques optimisés intégrés à des pistes sous forme de lignes crénelées annulaires

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EP3084928A2
EP3084928A2 EP14828030.8A EP14828030A EP3084928A2 EP 3084928 A2 EP3084928 A2 EP 3084928A2 EP 14828030 A EP14828030 A EP 14828030A EP 3084928 A2 EP3084928 A2 EP 3084928A2
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EP
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track
electromagnetic
circuits
magnetic
elements
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14828030.8A
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Inventor
Bernard Perriere
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SAVE Innovations
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Publication date
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to the field of electromagnetic machines called “rotating”, that is to say equipped with a rotor and a stator.
  • the subject of the invention is more particularly an electromagnetic machine of new design.
  • a stator comprising a plurality of coils each formed of a winding of turns in which a current is induced when the rotor associated with the stator and provided with magnets is rotated.
  • the current generated is then a function of the coils used and the magnets used.
  • the winding of the coils is made along an axis substantially perpendicular to a polar face of a rotor magnet.
  • the coils do not maximize the interaction between a magnet and an associated coil.
  • the winding of a coil is long to achieve. Connecting coils together in the context of a miniaturized stator is a tedious step in the context of the realization of the stator.
  • the object of the present invention is to propose a solution that overcomes all or part of the disadvantages listed above.
  • This aim is particularly attained by the appended claims and more particularly by an electromagnetic machine comprising two first elements, preferably identical, each comprising:
  • At least one second electrically conductive track arranged in the form of an annular crenellated line so as to form a second plurality of electromagnetic circuits able to interact with at least one magnetic element of the electromagnetic machine, said second track being formed along said first corresponding track and such that the circuits of the second plurality of electromagnetic circuits are each disposed between two successive circuits of the first plurality of electromagnetic circuits, and in that the first two elements are arranged on either side of a second element along an axis of rotation associated with a relative rotational movement, said second element being provided with at least one magnetic element arranged in such a way interacting with the circuits of at least one of the first two elements during the relative rotational movement between said at least one of the first two elements and the second element.
  • said at least one first track comprises a plurality of electrically conductive transverse flanks each extending between a first discontinuous lateral edge of the first track and a second discontinuous lateral edge of the first track, each circuit of the first plurality of electromagnetic circuits having a pair of adjacent transverse flanks of the first track, and, for each first element, said at least one second track has a plurality of electrically conductive transverse flanks each extending between a third discontinuous lateral edge of the second track and a fourth discontinuous lateral edge of the second track, each circuit of the second plurality of electromagnetic circuits having a pair of adjacent transverse flanks of the second track, in particular the third discontinuous lateral edge is located between the first and second the discontinuous lateral edges and the second discontinuous lateral edge is located between the third and fourth discontinuous edges.
  • the first discontinuous lateral edge is formed by a plurality of first electrically conductive segments each connecting two transverse flanks of the first track
  • the second discontinuous lateral edge is formed by a plurality of second electrically conductive segments each connecting two transverse flanks of the first track
  • the third discontinuous lateral edge is formed by a plurality of third electrically conductive segments each connecting two transverse flanks of the second track,
  • the fourth discontinuous lateral edge is formed by a plurality of fourth electrically conductive segments each connecting two transverse flanks of the second track, and for each first element, the first and fourth segments each have a length greater than those of each of the second and second segments; third segments.
  • each first element comprises a stack of first tracks and a stack of second tracks, in particular extending in parallel directions.
  • each magnetic element of the second element is located so as to interact, during a complete revolution of one of the first or second elements around an associated axis of rotation, with each circuit of the second element. said at least one first track and / or each circuit of said at least one second track.
  • each magnetic element has, in particular parallel to the conductive tracks, a section such that at all times the relative rotational movement, said magnetic element next to at most two transverse flanks of a couple of first and second tracks.
  • the machine may have an overlapping configuration in which each circuit of the first plurality of electromagnetic circuits and the second plurality of electromagnetic circuits is opposite a corresponding magnetic element.
  • the machine may comprise two additional elements each comprising: at least one first electrically conductive track in the form of an annular crenellated line so as to form a first plurality of electromagnetic circuits capable of interacting with at least a magnetic element of the electromagnetic machine, - at least a second electrically conductive track arranged in the form of an annular crenellated line so as to form a second plurality of electromagnetic circuits capable of interacting with at least one magnetic element of the electromagnetic machine, said second track being formed along said corresponding first track and such that the circuits of the second plurality of electromagnetic circuits are each disposed between two successive circuits of the first plurality of electromagnetic circuits, and in that said two additional elements radially surround the second element.
  • the machine may comprise an operating configuration in which the interaction of each magnetic element with at least one corresponding circuit of the first element allows generation of an electric current within said corresponding circuit.
  • the machine may comprise an operating configuration in which the circuits interact with at least one magnetic element (201) in order to generate the relative rotational movement.
  • the second element comprises a plurality of magnetic elements arranged so as to present, opposite the first element, alternately a positive pole and a negative pole so that, during the relative rotational movement, when all The first plurality of electromagnetic circuits are each interacting with positive poles, all the circuits of the second plurality of electromagnetic circuits are each interacting with negative poles.
  • said at least one magnetic element, or each of the magnetic elements never comes opposite the first, second, third and fourth discontinuous edges.
  • the invention also relates to a turbine comprising an electromagnetic machine as described and wherein the second element forms a rotor capable of being rotated by a fluid.
  • FIG. 1 is a front view of an electromagnetic machine element according to an embodiment of the invention, in particular intended to be used to recover an axial magnetic flux,
  • FIG. 2 is a partial view of FIG. 1 showing a local enlargement of the electromagnetic machine element
  • FIG. 3 is a side view of an electromagnetic machine element according to another embodiment of the invention, in particular intended to be used to recover a radial magnetic flux,
  • FIG. 4 is a perspective view of an electromagnetic machine according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 5 illustrates an enlarged view of part of FIG. 4,
  • FIG. 6 illustrates an electromagnetic machine forming a turbine
  • the element 100 of electromagnetic machine notably forming a stator or rotor, comprises at least a first electrically conductive track 101 in the form of an annular crenellated line so as to form a first plurality of electromagnetic circuits 1 02 capable of interacting with at least one magnetic element (not shown in FIGS. 1 and 2) of the electromagnetic machine.
  • the element 100 further comprises at least a second electrically conductive track 103 arranged in the form of an annular crenellated line so as to form a second plurality of electromagnetic circuits 104 capable of interacting with at least one magnetic element of the electromagnetic machine.
  • Said second track 103 is formed along said corresponding first track 101 and such that circuits 104 of the second plurality of electromagnetic circuits are each disposed between two successive circuits 102 of the first plurality of electromagnetic circuits.
  • the electromagnetic machine may comprise a plurality of magnetic elements.
  • Each magnetic element is advantageously a dipolar magnet. That is to say a magnet comprising a north face and a south face, the field lines from the magnetic field of the magnet extending between the north and south poles of said magnet.
  • electromagnettic circuit is meant here a circuit behaving similarly to a turn of a coil in the context of its interaction with a magnetic element such as a dipole magnet.
  • the circuit may be an armature in which electrical current is generated during the interaction with the magnetic element in the context of an electromagnetic machine operating as an electric power generator.
  • the circuit can generate a magnetic field by voluntary application of an electric current passing through said circuit, when interacting with the magnetic element (s), the electromagnetic machine then operates as a motor.
  • the electromagnetic machine is typically a rotating machine comprising a stator and a rotor.
  • the electromagnetic machine may be of axial magnetic flux type (preferably at least a part of the dipolar magnetic elements is then arranged such that the axis passing through the two magnetic poles of each of the magnetic elements of said at least a part of the elements magnetic is parallel to an axis of rotation A1 of the rotor of the electromagnetic machine and the tracks are arranged so as to face a pole of each magnetic element) and / or radial magnetic flux (preferably at least a portion of the magnetic elements dipoles is then located so that the axis passing through the two magnetic poles of each of the magnetic elements of said at least a portion of the magnetic elements is perpendicular to an axis of rotation A1 of the rotor of the electromagnetic machine and the tracks are arranged so to face a pole of each element ma gnetic, alternatively the axes of the magnetic elements are similar to those of the axial magnetic flux but the tracks will be arranged so as to interact with the field lines
  • a pair of tracks comprising a first track and a second track is such that the first and second tracks are advantageously included in the same surface, preferably flat (for example in the plane of FIGS. 1 and 2) in order to exploit a axial magnetic flux, or cylindrical circular section ( Figure 3) to exploit a radial magnetic flux.
  • the first element (s) are such that the first plurality of circuits and the second plurality of circuits do not overlap / overlap in a direction normal to the plane including a pair of first and second tracks.
  • the first and second tracks are shaped (in whole or in part) in the form of a band having a section, in a plane perpendicular to the elongation at least local of the strip, square or rectangular.
  • the strip then has a main face, intended to face one or more magnetic elements, perpendicular to the direction directing the thickness of the strip.
  • the transverse dimensions of the main face of the strip according to its elongation at least local, preferably at any point on the track concerned, are greater than the dimension defining the thickness of the strip.
  • said at least one first track 101 comprises a plurality of electrically conductive transverse flanks 105 each extending between a first discontinuous lateral edge 106 (shaped along the dotted line in FIG. 2) of the first lane 101 and a second discontinuous lateral edge 107 (shaped along the dotted line l 2 in FIG. 2) of the first lane 101.
  • Each circuit 102 of the first plurality of electromagnetic circuits has a pair of adjacent transverse flanks 105 of the first track 101.
  • said at least one second track 103 includes a plurality of electrically conductive transverse flanks 108 each extending between a third discontinuous side edge 109 (shaped as the dashed line 3 in Figure 2) of the second track 103 and a fourth batch lateral margin 1 10 (shaped as the dashed line 4 in Figure 2) of the second track 103.
  • Each circuit 104 of the second plurality of electromagnetic circuits comprises a pair of transverse sides 108 adjacent to the second track 103
  • the discontinuous lateral edges are of course electrically conductive.
  • the band described above may comprise an elongation at least local for each discontinuous edge and each transverse side.
  • At least the transverse flanks of the first and second tracks 101, 103 have a square or rectangular section in the form of a bar.
  • This shape of section makes it possible to maximize the result of the interaction between a circuit and a magnetic element during its passage opposite the circuit.
  • the discontinuous lateral edges serving as a simple electrical conductor, their sections may be circular or square or rectangular.
  • the first and second tracks 101, 103 are advantageously dimensioned so that each transverse flank is part of only one circuit.
  • each circuit is separated from an adjacent circuit of the same track by a distance such that the element (s) magnetic (s) can not be opposite two adjacent transverse flanks of two separate circuits of the same track.
  • parasitic effects could reduce or nullify the efficiency of the electromagnetic machine.
  • the third discontinuous lateral edge 109 is located between the first and second discontinuous lateral edges 106 and 107, and the second discontinuous lateral edge 107 is located between the third and fourth discontinuous edges 109 and 1 10.
  • the first discontinuous lateral edge 106 is formed by a plurality of first electrically conductive segments 1 1 1 each connecting two transverse flanks 105 of the first track 101.
  • the second discontinuous lateral edge 107 is formed by a plurality of second electrically conductive segments 1 12 each connecting two transverse flanks 105 of the first track 101.
  • the third discontinuous lateral edge 109 is formed by a plurality of third electrically conductive segments 1 13 each connecting two transverse flanks 108 of the second track 103.
  • the fourth discontinuous lateral edge 1 10 is formed by a plurality of fourth electrically conductive segments 1 4 connecting each of two transverse flanks 108 of the second track 103.
  • the first and fourth segments (1 1 1, 1 14) each have a length greater than that of each of the second and third segments (1 12, 1 13). More generally, this condition on the segment lengths allows adjacent transverse flanks of two adjacent circuits (i.e., directly connected by a first segment within the first track frame or by a fourth segment within the scope of the first segment. third track) not to form an electromagnetic circuit in the sense as defined above. In other words, the magnetic element can not interact with the transverse flanks of two adjacent circuits of the same track. Such an interaction would induce parasitic effects which reduce or cancel the efficiency of the electromagnetic machine.
  • first track is conferred by the fact that for each transverse side of the first track, outside the transverse flanks of the ends of the first track, said transverse flank is connected on the one hand to a previous transverse flank by a first segment and secondly to a next transverse flank by a second segment.
  • first track, first segment and second segment may be replaced respectively by second track, third segment and fourth segment.
  • the element comprises a stack of first tracks and a stack of second tracks.
  • the stacks extend in parallel directions.
  • two tracks of the same stack are separated by an electrical insulator.
  • the stacks referred to above are in accordance with an axis of rotation of the rotor of the electromagnetic machine.
  • the stacks referred to above are in a direction perpendicular to an axis of rotation of the rotor of the electromagnetic machine.
  • the first, second, third and fourth discontinuous lateral edges of a first track and a second associated track are respectively included along each other.
  • Said first, second, third and fourth circles are staggered along the same axis (forming in particular the axis of rotation of the rotor of the electromagnetic machine) and each have a radius of the same length.
  • the first, second, third and fourth discontinuous lateral edges of a first track and a second associated track are respectively included along each other.
  • Said first, second, third and fourth circles are included in the same plane and have the same center (in particular through which the axis of rotation of the rotor of the electromagnetic machine can pass).
  • the radius of the first circle is greater than the radius of the third circle, itself greater than the radius of the second circle, itself greater than the radius of the fourth circle.
  • the element referred to above and comprising the first and second tracks is a stator of the electromagnetic machine.
  • the invention also relates to an electromagnetic machine, as illustrated in FIGS. 4 and 5, comprising at least a first element 100, in particular a stator, as described previously, and a second element 200, including a rotor, provided with at least one magnetic element 201 arranged to interact with the circuits (the circuits of the first plurality of circuits and the second plurality of electromagnetic circuits) of the first element 100 during a relative rotational movement between the first 100 and second 200 elements.
  • relative movement of rotation between the first and second elements 100, 200 is meant that there is an axis of rotation A1 (visible in Figures 1, 3, 4 and 6) around which turns one of said first and second elements then that the other of said first and second elements remains fixed.
  • the first element 100 comprises a stack of first tracks 101 and second tracks 103.
  • first tracks 101 and second tracks 103 are only a particular example, in fact a single first track 101 and a single second track 103 would have just as well could be used.
  • the second element 200 may comprise at least one blade 202 as illustrated in FIG. 6. Therefore, the second element 200 forms a rotor of the electromagnetic machine and the first element 100 forms the stator of the electromagnetic machine.
  • a plurality of blades 202 form a helix of the rotor.
  • the propellers then extend between the axis of rotation A1 of the rotor and an outer ring of the rotor bearing (or formed by) magnetic elements intended to interact with the circuits of the first element 100.
  • a turbine may comprise an electromagnetic machine as described and in which the second element 200 forms a rotor capable of being rotated by a fluid.
  • the first element 100 then forms the stator of the electromagnetic machine.
  • the turbine can then be a wind turbine (the fluid is then air) or a tidal turbine (the fluid is then a liquid).
  • the second element 200 comprises a plurality of magnetic elements 201 advantageously as described above.
  • Each magnetic element 201 is then arranged so that during the rotational movement it cooperates with the different circuits of the first element 100.
  • each magnetic element 201 of the second element 200 is situated so as to interact, during a complete revolution of one of the first or second elements 100, 200 around a associated rotation (preferably a complete revolution of the second element 200 forming a rotor about its axis of rotation A1), with each circuit 102 of said at least one first track 101 and / or with each circuit 104 of said at least one second track 103 This makes it possible to ensure improved performance both in the engine mode and in the generator mode of the electromagnetic machine.
  • the electromagnetic machine is such that each magnetic element 201 has, in particular parallel to the conductive tracks, a section such that at all times the relative rotational movement, said magnetic element 201 does not come opposite to at most two transverse sides of 'a couple of first and second tracks.
  • a face of the magnetic element 201 defining a magnetic pole (north or south) of said magnetic element 201 passes next to each circuit of the magnetic element 201.
  • first element (this being especially true for each magnetic element), and this face is dimensioned such that it never covers more than two transverse flanks 105, 108 of a pair of first and second tracks of the first element 100.
  • the two transverse flanks overlapped by said magnetic element belong to either the first track, the second track or the first and second tracks.
  • said at least one magnetic element or each of the magnetic elements 201 never comes opposite the first , second, third and fourth discontinuous edges 106, 107, 109, 1 10.
  • the face of the magnetic element defining a magnetic pole (north or south) of said magnetic element 201 goes into look at each circuit of the first element (this being especially true for each magnetic element) without ever being opposite the discontinuous edges of the first and second tracks.
  • the first (s) and second (s) tracks are adapted to the shape of the magnetic element (or magnetic elements), in particular to the dimensions of the face of the element.
  • the faces of all the magnetic elements arranged opposite the first element all have the same dimensions and are such that they respect the overlapping conditions as described.
  • the shape of the face can then be square, rectangular, or trapezoidal.
  • the crenellated line form does not imply the presence of transverse flanks parallel to each other.
  • the aliasing of the line may be such that the slots have a shape tending towards the omega or the sinus.
  • the transverse flanks can each extend along different radii of the same circle.
  • the electromagnetic machine has an overlapping configuration in which each circuit 102, 104 of the first plurality of electromagnetic circuits and the second plurality of electromagnetic circuits is opposite a corresponding magnetic element 201.
  • each circuit 102, 104 of the first plurality of electromagnetic circuits and the second plurality of electromagnetic circuits is opposite a corresponding magnetic element 201.
  • the magnetic elements 201 are arranged as illustrated in FIG. 4, that is to say so as to form a magnetic ring closed.
  • the second element 200 may comprise a plurality of magnetic elements 201 staggered, in particular at regular intervals, along an annular line (forming for example a circle) centered on the axis of rotation A1.
  • the second element 200 comprises a plurality of magnetic elements 201 arranged so as to present, opposite the first element 100, alternately a positive pole and a negative pole so that, during the relative rotational movement, when all the circuits of the first plurality of electromagnetic circuits are each interacting with positive poles, all the circuits of the second plurality of electromagnetic circuits are each interacting with negative poles.
  • the electromagnetic machine can operate in motor or generator mode.
  • the electromagnetic machine may comprise an operating configuration in which the interaction of each magnetic element 201 with at least one corresponding circuit of the first element 100 enables generation of an electric current within said corresponding circuit.
  • the machine The electromagnetic device may comprise, alternatively or in combination with the current generation mode, an operating configuration in which the circuits (or at least one circuit) interact with at least one magnetic element 201 to generate the relative rotational movement.
  • the electromagnetic machine may comprise, as illustrated schematically in FIG. 7, two first elements 100a, 100b, preferably identical, as described and disposed on either side of the second element 200 along an axis of rotation A1 associated with the relative rotational movement.
  • the element 200 forms the rotor and the elements 100a, 100b form two stators.
  • one of the first two elements is configured to face one of the magnetic poles of a magnetic element during the relative rotational movement while the other of the first two elements is configured to make opposite the other of the magnetic poles of said magnetic element.
  • the electromagnetic machine comprises the first two elements 100a, 100b
  • said at least one magnetic element 201, and in particular each magnetic element 201 of the second element 200 is arranged so as to interact with the circuits of at least one of the first two elements 100a, 100b and preferably with the circuits of the first two elements 100a, 100b during the relative rotational movement between the first and second elements 200
  • the rotational movement is said to be relative between the first two elements 100a and 100b which preferentially form a stator and the second element 200 which preferably forms a rotor.
  • each of the first elements cooperates with the same second element in a similar way, notwithstanding the fact that the magnetic polarities for the same magnetic element are reversed.
  • all that has been said in the present description with respect to the cooperation between the first element 100 and the second element 200 applies to the first two elements 100a, 100b when they are arranged on either side of the second element 200.
  • the electromagnetic machine may also include, in addition to the first two elements 100a, 100b, a two additional elements 100c 100d (FIG. 7) each formed by another electromagnetic machine element as described (that is, i.e. having first and second tracks) and radially surrounding the second member 200.
  • one of the additional members 100c is configured to interact with a first magnetic pole of an element.
  • the other of the additional elements is configured to interact with a second magnetic pole (opposite the first pole) of said magnetic element.
  • the plane P1 is here perpendicular to the axis of rotation A1 of the rotor preferably formed by the element 200. This makes it possible in particular to use the field lines between the two opposite magnetic poles of the same magnetic element in order to generate further more electric power.
  • the first element 100 is arranged in such a way that it surrounds the second element 200.
  • the first and second elements 100, 200 are included in the same plane P1 which is also the plane in particular rotation of the second element 200 that is to say perpendicular to the axis A1 of rotation.
  • each magnetic element has a magnetic pole facing said first element 100, and preferably the other magnetic pole is mounted on a steel ring 220.
  • the first and second tracks can be formed of copper. Such tracks can easily be made by stamping, cutting. In addition, the final shape is directly obtained without long and tedious welding steps as in the context of the coils of the prior art.
  • each of the transverse flanks of the first and / or second tracks are straight, while the segments connecting two adjacent transverse flanks of the same track are curved.
  • each element comprising the first and second crenellated tracks may comprise one or more magnetic cores arranged such that the first and second tracks are arranged between each magnetic element and all or part of the magnetic core or nuclei.
  • the masses of magnetic material, or a part of these masses can be arranged between each transverse flank of an electromagnetic circuit. The masses of magnetic material can be arranged in such a way as to reduce the residual magnetic torque.

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Abstract

Une machine électromagnétique (100) comporte deux premiers éléments comportant chacun : au moins une première piste (101) électriquement conductrice se présentant sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une première pluralité de circuits électromagnétiques (102) aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique; au moins une deuxième piste (103) électriquement conductrice agencée sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une deuxième pluralité de circuits électromagnétiques (104) aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique, ladite deuxième piste (103) étant formée le long de ladite première piste (101) correspondante et de telle sorte que les circuits (104) de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques soient chacun disposé entre deux circuits (102) successifs de la première pluralité de circuits électromagnétiques. Un deuxième élément muni d'au moins un élément magnétique est disposé entre les deux premiers éléments.

Description

Machine électromagnétique à éléments à circuits électromagnétiques optimisés intégrés à des pistes sous forme de lignes crénelées annulaires
Domaine technique de l'invention
L'invention concerne le domaine des machines électromagnétiques dites « tournantes », c'est-à-dire équipées d'un rotor et d'un stator.
L'invention a pour objet plus particulièrement une machine électromagnétique de nouvelle conception.
État de la technique
Dans le domaine de l'électromagnétisme, et notamment des machines tournantes, il est usuel d'utiliser un stator comportant une pluralité de bobines formées chacune d'un enroulement de spires dans lesquelles un courant est induit lorsque le rotor associé au stator et muni d'aimants est mis en rotation. Le courant généré est alors fonction des bobines utilisées et des aimants utilisés. L'enroulement des bobines est réalisé selon un axe sensiblement perpendiculaire à une face polaire d'un aimant du rotor.
Les bobines ne permettent pas de maximiser l'interaction entre un aimant et une bobine associée. De plus, le bobinage d'une bobine est long à réaliser. Relier des bobines entre elles dans le cadre d'un stator miniaturisé est une étape fastidieuse dans le cadre de la réalisation du stator.
Objet de l'invention
Le but de la présente invention est de proposer une solution qui remédie à tout ou partie des inconvénients listés ci-dessus. On tend vers ce but notamment par les revendications annexées et plus particulièrement grâce à une machine électromagnétique comprenant deux premiers éléments, préférentiellement identiques, comportant chacun :
- au moins une première piste électriquement conductrice se présentant sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une première pluralité de circuits électromagnétiques aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique,
- au moins une deuxième piste électriquement conductrice agencée sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une deuxième pluralité de circuits électromagnétiques aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique, ladite deuxième piste étant formée le long de ladite première piste correspondante et de telle sorte que les circuits de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques soient chacun disposé entre deux circuits successifs de la première pluralité de circuits électromagnétiques, et en ce que les deux premiers éléments sont disposés de part et d'autre d'un deuxième élément selon un axe de rotation associé à un mouvement relatif de rotation, ledit deuxième élément étant muni d'au moins un élément magnétique agencé de telle sorte à interagir avec les circuits d'au moins l'un des deux premiers éléments lors du mouvement relatif de rotation entre ledit au moins l'un des deux premiers éléments et le deuxième élément.
Selon une réalisation, pour chaque premier élément, ladite au moins une première piste comporte une pluralité de flancs transversaux électriquement conducteurs s'étendant chacun entre un premier bord latéral discontinu de la première piste et un deuxième bord latéral discontinu de la première piste, chaque circuit de la première pluralité de circuits électromagnétiques comportant un couple de flancs transversaux adjacents de la première piste, et, pour chaque premier élément, ladite au moins une deuxième piste comporte une pluralité de flancs transversaux électriquement conducteurs s'étendant chacun entre un troisième bord latéral discontinu de la deuxième piste et un quatrième bord latéral discontinu de la deuxième piste, chaque circuit de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques comportant un couple de flancs transversaux adjacents de la deuxième piste, notamment le troisième bord latéral discontinu est situé entre les premier et deuxième bords latéraux discontinus et le deuxième bord latéral discontinu est situé entre les troisième et quatrième bords discontinus.
Notamment, pour chaque premier élément : le premier bord latéral discontinu est formé par une pluralité de premiers segments électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux de la première piste, - le deuxième bord latéral discontinu est formé par une pluralité de deuxièmes segments électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux de la première piste,
- le troisième bord latéral discontinu est formé par une pluralité de troisièmes segments électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux de la deuxième piste,
- le quatrième bord latéral discontinu est formé par une pluralité de quatrièmes segments électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux de la deuxième piste, et, pour chaque premier élément, les premiers et quatrièmes segments présentent chacun une longueur supérieure à celles de chacun des deuxièmes et troisièmes segments.
Par exemple, chaque premier élément comporte un empilement de premières pistes et un empilement de deuxièmes pistes, notamment s'étendant dans des directions parallèles.
Selon une mise en œuvre, que chaque élément magnétique du deuxième élément est situé de telle sorte à interagir, au cours d'une révolution complète de l'un des premier ou deuxième éléments autour d'un axe de rotation associé, avec chaque circuit de ladite au moins une première piste et/ou avec chaque circuit de ladite au moins une deuxième piste.
Notamment, chaque élément magnétique présente, notamment parallèlement aux pistes conductrices, une section telle que en tout instant du mouvement relatif de rotation, ledit élément magnétique ne vient en regard d'au plus deux flancs transversaux d'un couple de première et deuxième pistes.
En outre, la machine peut présenter une configuration de recouvrement dans laquelle chaque circuit de la première pluralité de circuits électromagnétiques et de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques est en regard d'un élément magnétique correspondant.
Selon une réalisation particulière, la machine peut comporter deux éléments additionnels comportant chacun : - au moins une première piste électriquement conductrice se présentant sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une première pluralité de circuits électromagnétiques aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique, - au moins une deuxième piste électriquement conductrice agencée sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une deuxième pluralité de circuits électromagnétiques aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique, ladite deuxième piste étant formée le long de ladite première piste correspondante et de telle sorte que les circuits de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques soient chacun disposé entre deux circuits successifs de la première pluralité de circuits électromagnétiques, et en ce que lesdits deux éléments additionnels entourent radialement le deuxième élément.
En outre, la machine peut comporter une configuration de fonctionnement dans laquelle l'interaction de chaque élément magnétique avec au moins un circuit correspondant du premier élément permet une génération d'un courant électrique au sein dudit circuit correspondant.
Notamment, la machine peut comporter une configuration de fonctionnement dans laquelle les circuits interagissent avec au moins un élément magnétique (201 ) en vue de générer le mouvement relatif de rotation.
Selon une réalisation, le deuxième élément comporte une pluralité d'élément magnétiques agencés de telle sorte à présenter, face au premier élément, alternativement un pôle positif et un pôle négatif de telle sorte que, au cours du mouvement relatif de rotation, lorsque tous les circuits de la première pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles positifs, tous les circuits de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles négatifs. Préférentiellement, au cours du mouvement relatif de rotation, ledit au moins un élément magnétique, ou chacun des éléments magnétiques, ne vient jamais en regard des premier, deuxième, troisième et quatrième bords discontinus. L'invention est aussi relative à une turbine comprenant une machine électromagnétique telle que décrite et dans laquelle le deuxième élément forme un rotor apte à être mis en rotation par un fluide.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de face d'un élément de machine électromagnétique selon un mode d'exécution de l'invention notamment destiné à être utilisé pour récupérer un flux magnétique axial,
- la figure 2 est une vue partielle de la figure 1 montrant un agrandissement local de l'élément de machine électromagnétique,
- la figure 3 est une vue de côté d'un élément de machine électromagnétique selon un autre mode d'exécution de l'invention notamment destiné à être utilisé pour récupérer un flux magnétique radial,
- la figure 4 est une vue en perspective d'une machine électromagnétique selon un mode d'exécution de l'invention,
- la figure 5 illustre une vue agrandie d'une partie de la figure 4,
- la figure 6 illustre une machine électromagnétique formant une turbine,
- les figures 7 et 8 illustrent des variantes de réalisation de la machine électromagnétique.
Description de modes préférentiels de l'invention L'élément formant rotor ou stator décrit ci-après diffère de l'état de la technique en ce que les bobines sont remplacées par des pistes crénelées préférentiellement sensiblement plates.
Comme illustré aux figures 1 et 2, l'élément 100 de machine électromagnétique, formant notamment stator ou rotor, comporte au moins une première piste 101 électriquement conductrice se présentant sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une première pluralité de circuits électromagnétiques 1 02 aptes à interagir avec au moins un élément magnétique (non représenté aux figures 1 et 2) de la machine électromagnétique. L'élément 100 comporte en outre au moins une deuxième piste 103 électriquement conductrice agencée sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une deuxième pluralité de circuits électromagnétiques 104 aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique. Ladite deuxième piste 103 est formée le long de ladite première piste 101 correspondante et de telle sorte que les circuits 1 04 de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques soient chacun disposé entre deux circuits successifs 102 de la première pluralité de circuits électromagnétiques.
On comprend alors que la machine électromagnétique peut comporter une pluralité d'éléments magnétiques. Chaque élément magnétique est avantageusement un aimant dipolaire. C'est-à-dire un aimant comprenant une face nord et une face sud, les lignes de champs issues du champ magnétique de l'aimant s'étendant entre les pôles nord et sud dudit aimant. Par « circuit électromagnétique », on entend ici un circuit se comportant de manière similaire à une spire d'une bobine dans le cadre de son interaction avec un élément magnétique tel un aimant dipolaire. En fait, le circuit peut être un induit dans lequel est généré du courant électrique lors de l'interaction avec l'élément magnétique dans le cadre d'une machine électromagnétique fonctionnant tel un générateur de courant électrique. Alternativement, le circuit peut générer un champ magnétique par application volontaire d'un courant électrique traversant ledit circuit, lors de l'interaction avec le ou les élément(s) magnétique(s), la machine électromagnétique fonctionne alors comme un moteur.
La machine électromagnétique est typiquement une machine tournante comprenant un stator et un rotor. La machine électromagnétique pourra être de type à flux magnétique axial (préférentiellement au moins une partie des éléments magnétiques dipolaires est alors agencée de telle sorte que l'axe passant par les deux pôles magnétiques de chacun des éléments magnétiques de ladite au moins une partie des éléments magnétiques est parallèle à un axe de rotation A1 du rotor de la machine électromagnétique et les pistes sont agencées de telle sorte à faire face à un pôle de chaque élément magnétique) et/ou à flux magnétique radial (préférentiellement au moins une partie des éléments magnétiques dipolaires est alors située de telle sorte que l'axe passant par les deux pôles magnétiques de chacun des éléments magnétiques de ladite au moins une partie des éléments magnétiques est perpendiculaire à un axe de rotation A1 du rotor de la machine électromagnétique et les pistes sont agencées de telle sorte à faire face à un pôle de chaque élément magnétique, alternativement les axes des éléments magnétiques sont similaires à ceux du flux magnétique axial mais les pistes seront agencées de telle sorte à interagir avec les lignes de champs entre les deux pôles magnétiques de chaque élément magnétique). Avantageusement, un couple de pistes comportant une première piste et une deuxième piste est tel que les première et deuxième pistes sont avantageusement incluses dans une même surface, préférentiellement plane (par exemple dans le plan des figures 1 et 2) en vue d'exploiter un flux magnétique axial, ou cylindrique à section circulaire (figure 3) en vue d'exploiter un flux magnétique radial.
En particulier, le ou les premier(s) élément(s) sont tels que la première pluralité de circuits et la deuxième pluralité de circuits ne se recouvrent/superposent pas selon une direction normale au plan incluant un couple de première et deuxième pistes.
Préférentiellement, les première et deuxième pistes sont conformées (en tout ou partie) sous la forme d'une bande présentant une section, dans un plan perpendiculaire à l'allongement au moins local de la bande, carrée ou rectangulaire. La bande comporte alors une face principale, destinée faire face à un ou plusieurs éléments magnétiques, perpendiculaire à la direction orientant l'épaisseur de la bande. Les dimensions transversales de la face principale de la bande selon son allongement au moins local, préférentiellement en tout point de la piste concernée, sont supérieures à la dimension définissant l'épaisseur de la bande.
Selon une mise en œuvre particulière, ladite au moins une première piste 101 comporte une pluralité de flancs transversaux 1 05 électriquement conducteurs s'étendant chacun entre un premier bord latéral discontinu 106 (conformé selon la ligne en pointillés sur la figure 2) de la première piste 101 et un deuxième bord latéral discontinu 107 (conformé selon la ligne en pointillés l2 sur la figure 2) de la première piste 101 . Chaque circuit 102 de la première pluralité de circuits électromagnétiques comporte un couple de flancs transversaux adjacents 105 de la première piste 101 . En outre, ladite au moins une deuxième piste 103 comporte une pluralité de flancs transversaux 108 électriquement conducteurs s'étendant chacun entre un troisième bord latéral discontinu 109 (conformé selon la ligne en pointillés l3 sur la figure 2) de la deuxième piste 103 et un quatrième bord latéral discontinu 1 10 (conformé selon la ligne en pointillés l4 sur la figure 2) de la deuxième piste 103. Chaque circuit 104 de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques comporte un couple de flancs transversaux 108 adjacents de la deuxième piste 103. Les bords latéraux discontinus sont bien entendu électriquement conducteurs.
On comprend que, pour chaque piste, la bande décrite ci-avant peut comporter un allongement au moins local pour chaque bord discontinu et chaque flanc transversal.
De préférence, au moins les flancs transversaux des première et deuxième pistes 101 , 103 présentent une section carrée ou rectangulaire en forme de barreau. Cette forme de section permet de maximiser le résultat de l'interaction entre un circuit et un élément magnétique lors de son passage en regard du circuit. Les bords latéraux discontinus servant de simple conducteur électrique, leurs sections peuvent être circulaires ou carrées ou rectangulaires.
Les première et deuxième pistes 101 , 103 sont avantageusement dimensionnées de telle sorte que chaque flanc transversal ne fait partie que d'un seul circuit. Autrement dit, chaque circuit est séparé d'un circuit adjacent d'une même piste d'une distance telle que le, ou les, élément(s) magnétique(s) ne puissent pas être en regard de deux flancs transversaux adjacents de deux circuits distincts de la même piste. Dans le cas contraire, des effets parasites pourrait diminuer ou rendre nul le rendement de la machine électromagnétique.
Sur l'exemple de réalisation des figures 1 à 3, le troisième bord latéral discontinu 109 est situé entre les premier et deuxième bords latéraux discontinus 106 et 107, et le deuxième bord latéral discontinu 107 est situé entre les troisième et quatrième bords discontinus 109 et 1 10.
Selon une description plus détaillée, le premier bord latéral discontinu 106 est formé par une pluralité de premiers segments 1 1 1 électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux 105 de la première piste 101 . Le deuxième bord latéral discontinu 107 est formé par une pluralité de deuxièmes segments 1 12 électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux 105 de la première piste 101 . Le troisième bord latéral discontinu 109 est formé par une pluralité de troisièmes segments 1 13 électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux 108 de la deuxième piste 103. Le quatrième bord latéral discontinu 1 10 est formé par une pluralité de quatrièmes segments 1 14 électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux 108 de la deuxième piste 103. Les premiers et quatrièmes segments (1 1 1 , 1 14) présentent chacun une longueur supérieure à celle de chacun des deuxièmes et troisièmes segments (1 12, 1 13). Plus généralement, cette condition sur les longueurs des segments permet aux flancs transversaux adjacents de deux circuits adjacents (c'est-à-dire directement reliés par un premier segment dans le cadre de la première piste ou par un quatrième segment dans le cadre de la troisième piste) de ne pas former un circuit électromagnétique au sens tel que défini ci- dessus. Autrement dit, l'élément magnétique ne pourra pas interagir avec les flancs transversaux de deux circuits adjacents d'une même piste. Une telle interaction induirait des effets parasites réduisant, ou annulant, le rendement de la machine électromagnétique.
On comprend alors que la forme en ligne crénelée annulaire de la première piste est conférée par le fait que pour chaque flanc transversal de la première piste, hors les flancs transversaux des extrémités de la première piste, ledit flanc transversal est relié d'une part à un flanc transversal précédent par un premier segment et d'autre part à un flanc transversal suivant par un deuxième segment. Dans ce paragraphe, les termes première piste, premier segment et deuxième segment peuvent être remplacés respectivement par deuxième piste, troisième segment et quatrième segment.
Selon une mise en œuvre permettant de tirer au mieux parti de l'interaction entre un rotor et un stator de la machine électromagnétique, l'élément comporte un empilement de premières pistes et un empilement de deuxièmes pistes. Notamment, les empilements s'étendent dans des directions parallèles. Bien entendu, pour éviter tout court-circuit électrique, deux pistes d'un même empilement sont séparées par un isolant électrique.
Dans le cadre d'une machine électromagnétique à flux magnétique axial, les empilements visés ci-dessus le sont selon un axe de rotation du rotor de la machine électromagnétique. Dans le cadre d'une machine électromagnétique à flux magnétique radial, les empilements visés ci- dessus le sont selon une direction perpendiculaire à un axe de rotation du rotor de la machine électromagnétique. Selon un premier exemple, dans le cadre d'une machine électromagnétique à flux magnétique radial, les premier, deuxième, troisième et quatrième bords latéraux discontinus d'une première piste et d'une deuxième piste associée, sont inclus chacun respectivement le long d'un premier cercle, d'un deuxième cercle, d'un troisième cercle et d'un quatrième cercle. Lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième cercles sont échelonnés le long d'un même axe (formant notamment l'axe de rotation du rotor de la machine électromagnétique) et ont chacun un rayon de même longueur.
Selon un deuxième exemple, dans le cadre d'une machine électromagnétique à flux magnétique axial, les premier, deuxième, troisième et quatrième bords latéraux discontinus d'une première piste et d'une deuxième piste associée, sont inclus chacun respectivement le long d'un premier cercle, d'un deuxième cercle, d'un troisième cercle et d'un quatrième cercle. Lesdits premier, deuxième, troisième et quatrième cercles sont inclus dans un même plan et ont un même centre (notamment par lequel peut passer l'axe de rotation du rotor de la machine électromagnétique). Dans cet exemple le rayon du premier cercle est supérieur au rayon du troisième cercle, lui-même supérieur au rayon du deuxième cercle, lui-même supérieur au rayon du quatrième cercle.
Préférentiellement, l'élément visé ci-avant et comportant les première et deuxième pistes est un stator de la machine électromagnétique.
On comprend alors que l'invention est aussi relative à une machine électromagnétique, telle qu'illustrée aux figures 4 et 5, comprenant au moins un premier élément 100, notamment formant stator, tel que décrit précédemment, et un deuxième élément 200, notamment formant rotor, muni d'au moins un élément magnétique 201 agencé de telle sorte à interagir avec les circuits (les circuits de la première pluralité de circuits et de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques) du premier élément 100 lors d'un mouvement relatif de rotation entre les premier 100 et deuxième 200 éléments.
Par mouvement relatif de rotation entre les premier et deuxième éléments 100, 200, on entend qu'il existe un axe de rotation A1 (visible aux figures 1 , 3, 4 et 6) autour duquel tourne l'un desdits premier et deuxième éléments alors, que l'autre desdits premier et deuxième éléments reste fixe.
Sur la figure 5, le premier élément 100 comporte un empilement de premières piste 101 et de deuxièmes pistes 103. Bien entendu il ne s'agit que d'un exemple particulier, en effet une unique première piste 101 et une unique deuxième piste 103 auraient tout aussi bien pu être utilisées.
En particulier, le deuxième élément 200 peut comporter au moins une pale 202 comme illustré à la figure 6. Dès lors, le deuxième élément 200 forme un rotor de la machine électromagnétique et le premier élément 100 forme le stator de la machine électromagnétique. Dans l'exemple de la figure 6, une pluralité de pales 202 forme une hélice du rotor. Les hélices s'étendent alors entre l'axe de rotation A1 du rotor et un anneau externe du rotor portant (ou formé par) des éléments magnétiques destinés à interagir avec les circuits du premier élément 100.
On comprend alors que de manière générale, une turbine peut comprendre une machine électromagnétique telle que décrite et dans laquelle le deuxième élément 200 forme un rotor apte à être mis en rotation par un fluide. Le premier élément 100 forme alors le stator de la machine électromagnétique. La turbine peut alors être une éolienne (le fluide est alors de l'air) ou une hydrolienne (le fluide est alors un liquide).
En particulier, le deuxième élément 200 comporte une pluralité d'éléments magnétiques 201 avantageusement tels que décrits ci-avant. Chaque élément magnétique 201 est alors disposé de telle sorte que lors du mouvement de rotation il coopère avec les différents circuits du premier élément 100.
Autrement dit, selon une mise en œuvre, chaque élément magnétique 201 du deuxième élément 200 est situé de telle sorte à interagir, au cours d'une révolution complète de l'un des premier ou deuxième élément 100, 200 autour d'un axe de rotation associé (de préférence une révolution complète du deuxième élément 200 formant rotor autour de son axe de rotation A1 ), avec chaque circuit 102 de ladite au moins une première piste 101 et/ou avec chaque circuit 104 de ladite au moins une deuxième piste 103. Ceci permet d'assurer un rendement amélioré tant en mode moteur qu'en mode générateur de la machine électromagnétique.
De préférence, la machine électromagnétique est telle que chaque élément magnétique 201 présente, notamment parallèlement au pistes conductrices, une section telle que en tout instant du mouvement relatif de rotation, ledit élément magnétique 201 ne vient en regard d'au plus deux flancs transversaux d'un couple de première et deuxième pistes. Autrement dit, au cours du mouvement relatif de rotation, une face de l'élément magnétique 201 définissant un pôle magnétique (nord ou sud) dudit élément magnétique 201 passe en regard de chaque circuit du premier élément (ceci étant notamment vrai pour chaque élément magnétique), et cette face est dimensionnée de telle manière qu'elle ne recouvre jamais plus de deux flancs transversaux 105, 108 d'un couple de première et deuxième pistes du premier élément 100.
Lorsqu'un élément magnétique 201 , ou une face de ce dernier, vient en regard de deux flancs latéraux au cours de sa rotation, on entend qu'il existe alors un entrefer selon l'axe de rotation (par selon l'axe de rotation on entend parallèle en cas de flux magnétique axial et perpendiculaire en cas de flux magnétique radial) entre ledit élément magnétique et les deux flancs latéraux concernés.
Ainsi, en tout instant de la rotation d'un des éléments magnétiques, les deux flancs transversaux chevauchés par ledit élément magnétique appartiennent : soit à la première piste, soit à la deuxième piste, soit aux première et deuxième pistes.
Préférentiellement, et toujours dans l'expectative d'améliorer et/ou de maximiser le rendement de la machine électromagnétique, au cours du mouvement relatif de rotation, ledit au moins un élément magnétique ou chacun des éléments magnétiques 201 ne vient jamais en regard des premier, deuxième, troisième et quatrième bords discontinus 106, 107, 109, 1 10. Autrement dit, au cours de la rotation du rotor, la face de l'élément magnétique définissant un pôle magnétique (nord ou sud) dudit élément magnétique 201 passe en regard de chaque circuit du premier élément (ceci étant notamment vrai pour chaque élément magnétique) sans jamais être en regard des bords discontinus des première et deuxième pistes. En vue d'optimiser le rendement de la machine électromagnétique, les première(s) et deuxième(s) pistes sont adaptées à la forme de l'élément magnétique (ou des éléments magnétiques), notamment aux dimensions de la face de l'élément magnétique 201 (formant notamment un pôle magnétique) en regard du premier élément 100 lors du mouvement de rotation. En particulier, les faces de tous les éléments magnétiques disposées en regard du premier élément ont toutes les mêmes dimensions et sont telles qu'elles respectent les conditions de chevauchement tels que décrites. La forme de la face peut alors être carrée, rectangulaire, ou encore trapézoïdale.
Ainsi, de manière générale applicable à tout ce qui a été dit précédemment, la forme en ligne crénelée n'implique pas la présence de flancs transversaux parallèles entre eux. Le crénelage de la ligne peut être tel que les créneaux ont une forme tendant vers le oméga ou le sinus. En particulier, les flancs transversaux peuvent chacun s'étendre le long de rayons différents d'un même cercle.
Selon une mise en œuvre particulière, la machine électromagnétique présente une configuration de recouvrement dans laquelle chaque circuit 102, 104 de la première pluralité de circuits électromagnétiques et de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques est en regard d'un élément magnétique 201 correspondant. Autrement dit, on a autant d'éléments magnétiques que de circuits électromagnétiques contenus dans un couple de première et deuxième pistes. Ceci permettant un rendement maximisé de la machine électromagnétique.
Préférentiellement, les éléments magnétique 201 sont agencés comme illustré à la figure 4, c'est-à-dire de sorte à former un anneau magnétique fermé. Autrement dit, le deuxième élément 200 peut comporter une pluralité d'éléments magnétiques 201 échelonnés, notamment à intervalles réguliers, le long d'une ligne annulaire (formant par exemple un cercle) centrée sur l'axe de rotation A1 .
En particulier, le deuxième élément 200 comporte une pluralité d'élément magnétiques 201 agencés de telle sorte à présenter, face au premier élément 100, alternativement un pôle positif et un pôle négatif de telle sorte que, au cours du mouvement relatif de rotation, lorsque tous les circuits de la première pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles positifs, tous les circuits de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles négatifs. Par ailleurs, au cours du mouvement relatif de rotation, lorsque tous les circuits de la première pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles négatifs, tous les circuits de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles positifs. Comme évoqué précédemment, la machine électromagnétique peut fonctionner en mode moteur ou générateur. Ainsi, la machine électromagnétique peut comporter une configuration de fonctionnement dans laquelle l'interaction de chaque élément magnétique 201 avec au moins un circuit correspondant du premier élément 100 permet une génération d'un courant électrique au sein dudit circuit correspondant._En outre, la machine électromagnétique peut comporter, alternativement ou en combinaison avec le mode de génération de courant, une configuration de fonctionnement dans laquelle les circuits (ou au moins un circuit) interagissent avec au moins un élément magnétique 201 en vue de générer le mouvement relatif de rotation. Afin d'optimiser le rendement en profitant des deux faces (autrement dit des deux pôles opposés) des éléments magnétiques, la machine électromagnétique peut comporter, comme illustré schématiquement à la figure 7, deux premiers éléments 100a, 100b, préférentiellement identiques, tels que décrits et disposés de part et d'autre du deuxième élément 200 selon un axe de rotation A1 associé au mouvement relatif de rotation. Préférentiellement, ici l'élément 200 forme le rotor et les éléments 100a, 100b forment deux stators. Ici, l'un des deux premiers éléments est configuré de sorte à faire face à l'un des pôles magnétiques d'un élément magnétique au cours du mouvement relatif de rotation tandis que l'autre des deux premiers éléments est configuré de sorte à faire face à l'autre des pôles magnétiques dudit élément magnétique.
Ainsi, on comprend des différentes figures et de ce qui a été dit ci-dessus que, lorsque la machine électromagnétique comporte les deux premiers éléments 100a, 100b, ledit au moins un élément magnétique 201 , et notamment chaque élément magnétique 201 du deuxième élément 200, est agencé de sorte à interagir avec les circuits d'au moins l'un des deux premiers éléments 100a, 100b et de préférence avec les circuits des deux premiers éléments 100a, 100b lors du mouvement relatif de rotation entre les premiers et deuxième éléments 200. En fait, le mouvement de rotation est dit relatif entre les deux premiers éléments 100a et 100b qui forment préférentiellement stator et le deuxième élément 200 qui forme préférentiellement rotor. Il en résulte que chacun des premiers éléments coopère avec un même deuxième élément de manière similaire, nonobstant le fait que les polarités magnétiques pour un même élément magnétique sont inversées. Autrement dit, tout ce qui a été dit dans la présente description relativement à la coopération entre le premier élément 100 et le deuxième élément 200 s'applique aux deux premiers éléments 100a, 100b lorsqu'ils sont disposés de part et d'autre du deuxième élément 200.
Selon un perfectionnement possible, la machine électromagnétique peut aussi comporter, notamment en plus des deux premiers éléments 100a, 100b, un deux éléments additionnels 100c 100d (figure 7) formés chacun par un autre élément de machine électromagnétique tel que décrit (c'est- à-dire comportant des première(s) et deuxième(s) pistes) et entourant radialement le deuxième élément 200. Dans ce cas, l'un des éléments additionnels 100c est configuré de sorte à interagir avec un premier pôle magnétique d'un élément magnétique tandis que l'autre des éléments additionnel est configuré de sorte à interagir avec un deuxième pôle magnétique (opposé au premier pôle) dudit élément magnétique. Le plan P1 est ici perpendiculaire à l'axe de rotation A1 du rotor formé préférentiellement par l'élément 200. Ceci permet notamment d'utiliser les lignes de champs entre les deux pôles magnétiques opposés d'un même élément magnétique en vue de générer encore plus de courant électrique.
Selon une variante illustrée à la figure 8, le premier élément 100 est disposé de telle sorte qu'il entoure le deuxième élément 200. Autrement dit, les premier et deuxième éléments 100, 200 sont inclus dans un même plan P1 qui est aussi le plan de rotation notamment du deuxième élément 200 c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe A1 de rotation. Dans ce cas, chaque élément magnétique présente un pôle magnétique face audit premier élément 100, et préférentiellement l'autre pôle magnétique est monté sur un anneau 220 en acier. De manière générale applicable à tout ce qui a été dit ci-avant, les première et deuxième pistes peuvent être formées en cuivre. De telles pistes peuvent aisément être réalisées par emboutissage, découpage. En outre, la forme finale est directement obtenue sans de longues et fastidieuses étapes de soudure comme dans le cadre des bobines de l'art antérieur.
Préférentiellement, et de manière applicable à tout ce qui a été dit ci- dessus, chacun des flancs transversaux des première et/ou deuxième pistes sont droits, tandis que les segments reliant deux flancs transversaux adjacents d'une même piste sont incurvés.
Par ailleurs, en vue d'améliorer le rendement de la machine électromagnétique, l'homme du métier pourra ajouter à chaque élément comportant les première et deuxième pistes crénelées des masses de matériau magnétique permettant de concentrer les flux. Par exemple, l'élément comportant les première et deuxième pistes crénelées pourra comporter un ou plusieurs noyaux magnétiques agencés de telle sorte que les première et deuxième pistes soient disposées entre chaque élément magnétique et tout ou partie du, ou des, noyaux magnétiques. En particulier, les masses de matériau magnétique, ou une partie de ces masses, peuvent être disposées entre chaque flanc transversal d'un circuit électromagnétique. Les masses de matériau magnétique peuvent être disposées de telle sorte à diminuer le couple magnétique résiduel.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Machine électromagnétique comprenant deux premiers éléments (100a, 100b), préférentiellement identiques, comportant chacun :
- au moins une première piste (101 ) électriquement conductrice se présentant sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une première pluralité de circuits électromagnétiques (102) aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique,
- au moins une deuxième piste (103) électriquement conductrice agencée sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une deuxième pluralité de circuits électromagnétiques (104) aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique, ladite deuxième piste (103) étant formée le long de ladite première piste (101 ) correspondante et de telle sorte que les circuits (104) de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques soient chacun disposé entre deux circuits (102) successifs de la première pluralité de circuits électromagnétiques, et en ce que les deux premiers éléments (100a, 100b) sont disposés de part et d'autre d'un deuxième élément (200) selon un axe de rotation (A1 ) associé à un mouvement relatif de rotation, ledit deuxième élément (200) étant muni d'au moins un élément magnétique (201 ) agencé de telle sorte à interagir avec les circuits d'au moins l'un des deux premiers éléments (100) lors du mouvement relatif de rotation entre ledit au moins l'un des deux premiers éléments (100a, 100b) et le deuxième élément (200).
2. Machine électromagnétique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, pour chaque premier élément, ladite au moins une première piste (101 ) comporte une pluralité de flancs transversaux électriquement conducteurs s'étendant chacun entre un premier bord latéral discontinu (106) de la première piste (101 ) et un deuxième bord latéral discontinu (107) de la première piste (101 ), chaque circuit (102) de la première pluralité de circuits électromagnétiques comportant un couple de flancs transversaux (105) adjacents de la première piste (101 ), et en ce que, pour chaque premier élément, ladite au moins une deuxième piste (103) comporte une pluralité de flancs transversaux (108) électriquement conducteurs s'étendant chacun entre un troisième bord latéral discontinu (109) de la deuxième piste (103) et un quatrième bord latéral discontinu (1 10) de la deuxième piste (103), chaque circuit (104) de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques comportant un couple de flancs transversaux (108) adjacents de la deuxième piste (103), notamment le troisième bord latéral (109) discontinu est situé entre les premier et deuxième bords latéraux discontinus (106, 107) et le deuxième bord latéral discontinu (107) est situé entre les troisième et quatrième bords discontinus (109, 1 10).
3. Machine selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour chaque premier élément :
- le premier bord latéral discontinu (106) est formé par une pluralité de premiers segments (1 1 1 ) électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux (105) de la première piste (101 ), - le deuxième bord latéral discontinu (107) est formé par une pluralité de deuxièmes segments (1 12) électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux (105) de la première piste (101 ), - le troisième bord latéral discontinu (109) est formé par une pluralité de troisièmes segments (1 13) électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux (108) de la deuxième piste (103),
- le quatrième bord latéral discontinu (1 10) est formé par une pluralité de quatrièmes segments (1 14) électriquement conducteurs reliant chacun deux flancs transversaux (108) de la deuxième piste (103), et en ce que, pour chaque premier élément, les premiers et quatrièmes segments (1 1 1 , 1 14) présentent chacun une longueur supérieure à celles de chacun des deuxièmes et troisièmes segments (1 12, 1 13).
4. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque premier élément comporte un empilement de premières pistes et un empilement de deuxièmes pistes, notamment s'étendant dans des directions parallèles.
5. Machine selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisée en ce que chaque élément magnétique (201 ) du deuxième élément (200) est situé de telle sorte à interagir, au cours d'une révolution complète de l'un des premier ou deuxième éléments (100, 200) autour d'un axe de rotation associé, avec chaque circuit (102) de ladite au moins une première piste (101 ) et/ou avec chaque circuit (104) de ladite au moins une deuxième piste (103).
6. Machine selon la revendication 2 et l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque élément magnétique (201 ) présente, notamment parallèlement aux pistes conductrices, une section telle que en tout instant du mouvement relatif de rotation, ledit élément magnétique (201 ) ne vient en regard d'au plus deux flancs transversaux d'un couple de première et deuxième pistes (101 ,103).
7. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente une configuration de recouvrement dans laquelle chaque circuit (102, 104) de la première pluralité de circuits électromagnétiques et de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques est en regard d'un élément magnétique (201 ) correspondant.
8. Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte deux éléments additionnels (100c, 100d) comportant chacun :
- au moins une première piste (101 ) électriquement conductrice se présentant sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une première pluralité de circuits électromagnétiques (102) aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique,
- au moins une deuxième piste (103) électriquement conductrice agencée sous la forme d'une ligne crénelée annulaire de sorte à former une deuxième pluralité de circuits électromagnétiques (104) aptes à interagir avec au moins un élément magnétique de la machine électromagnétique, ladite deuxième piste (103) étant formée le long de ladite première piste (101 ) correspondante et de telle sorte que les circuits (104) de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques soient chacun disposé entre deux circuits (102) successifs de la première pluralité de circuits électromagnétiques, et en ce que lesdits deux éléments additionnels entourent radialement le deuxième élément (200).
9. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une configuration de fonctionnement dans laquelle l'interaction de chaque élément magnétique (201 ) avec au moins un circuit correspondant du premier élément (100) permet une génération d'un courant électrique au sein dudit circuit correspondant.
10. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une configuration de fonctionnement dans laquelle les circuits interagissent avec au moins un élément magnétique (201 ) en vue de générer le mouvement relatif de rotation.
1 1 . Machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième élément (200) comporte une pluralité d'élément magnétiques (201 ) agencés de telle sorte à présenter, face au premier élément (100), alternativement un pôle positif et un pôle négatif de telle sorte que, au cours du mouvement relatif de rotation, lorsque tous les circuits (102) de la première pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles positifs, tous les circuits (1 04) de la deuxième pluralité de circuits électromagnétiques sont chacun en interaction avec des pôles négatifs.
1 2. Machine selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au cours du mouvement relatif de rotation, ledit au moins un élément magnétique (201 ), ou chacun des éléments magnétiques (201 ), ne vient jamais en regard des premier, deuxième, troisième et quatrième bords discontinus.
1 3. Turbine comprenant une machine électromagnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le deuxième élément (200) forme un rotor apte à être mis en rotation par un fluide.
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