FR2618955A1

FR2618955A1 - Dispositif supraconducteur de stockage d'energie

Info

Publication number: FR2618955A1
Application number: FR8809964A
Authority: FR
Inventors: Yukio Ishigaki; Tadasi Sonobe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1989-02-03
Anticipated expiration: 2008-07-22
Also published as: US4920095A; FR2618955B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif supraconducteur de stockage d'énergie. Dans un dispositif servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs de manière à libérer l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique lorsque le cas l'exige, les aimants incluent un aimant torodal supraconducteur 1 et un aimant en forme de solénode supraconducteur 2 inscrit à l'intérieur de l'aimant 1, et sont réalisés électriquement en série l'un à l'autre. Application notamment au stockage de l'énergie électrique dans des aimants supraconducteurs sous la forme d'une énergie magnétique.

Description

La présente invention concerne un dispositif supra-

conducteur de stockage d'énergie et plus particulièrement un dispositif supraconducteur de stockage d'énergie convenant

pour stocker une énergie électrique sous la forme d'une éner-

gie magnétique dans des aimants supraconducteurs.

Jusqu'alors, on a étudié ou utilisé deux types d'ai-

mants pour réaliser des dispositifs de stockage supraconduc-

teurs classiques de stockage d'énergie. Un type d'aimant est

un système à solénoide, dans lequel on utilise un aimant supra-

conducteur du type solénoide pour stocker une énergie comme cela est décrit dans la publication spéciale "V, Stockage d'énergie à l'aide d'une bobine supraconductrice" dans the Journal of the Institue of Electrical Engineers of Japan,

Vol.101, N 6, pp. 525-529, Juin 1981. L'autre type est un sys-

tème toroîdal, dans lequel on utilise un aimant supraconduc-

teur de type toroidal pour réaliser le stockage de l'énergie comme cela est décrit dans un article de "The Business and Iechnology Daily News" publié le 6 Décembre 1983. Dans les

deux descriptions du système à solénoïde et du système toroi-

dal, on discute de la réalisation du dispositif supraconducteur

de stockage d'énergie du point de vue de son coût, dans l'hy-

pothèsee o une force électromagnétique produite par un aimant supraconducteur est encaissée par une roche solide, telle que

du granit.

Etant donné que chacun des dispositifs supraconduc-

teurs classiques de stockage d'énergie est basé sur l'hypo-

thèse que la force électromagnétique produite par un aimant surpaconducteur utilisé pour le stockage de l'énergie doit être encaissée par une roche solide extérieure, ce dispositif

ne peut pas être disposé o l'on veut en dehors d'un empla-

cementt tel que par exemple une roche solide. C'est pourquoi

dans l'art antérieur, on était confronté au problème consis-

tant en ce qu'il existait une certaine limitation du point

de vue des conditions d'emplacement.

Récemment-, un dispositif supraconducteur de sto-

ckage d ' énergie à aimants hybrides dans lequel un aimant toroidal et un aimant en forme de solénoide sont utilisés en tant qu'aimant supraconducteur de stockage d'énergie de telle sorte qu'une force centrale produite par l'aimant toroidal dans la direction du grand rayon peut être annihilé par la force de serrage produite par l'aimant en for- me de solénoîde, a été décrit dans une demande antérieure de brevet JP-A63-52401 déposée par le déposant de la présente demande. Dans le dispositif de ce type il se pose cependant un problème consistant en ce qu'un interstice est formé au niveau de la surface de contact entre l'aimant toroidal et l'aimant en forme de solénoïde étant donné que l'aimant en forme de solènoide est agencé de manière à être en contact

avec la surface circulaire de l'aimant toroidal circulaire.

En outre presque toutes ces techniques classiques concernent simplement l'agencement et la réalisation d'une

seule unité du dispositif supraconducteur de stockage d'éner-

gie. En d'autres termes il n'est nullement décrit le fait de

prévoir une pluralité de telles unités.

Jusqu'alors, la tendance consistait plutôt à former le dispositif supraconducteur de stockage d'énergie sous la forme d'une unité de grandes dimensions. En considérant par exemple une centrale d'énergie électrique, la puissance de sortie égale à des millions de kilowatts délivrés par cette

centrale est cependant produite par une pluralité de généra-

teurs électriques et non par un seul générateur électrique.

Sur cette base, il est évident que le dispositif supraconduc-

teur de stockage d'énergie doit être subdivisé en une plura-

lité d'unités ou de dispositifs.

Un nouveau problème apparaît dans l'agencement d'une

pluralité de dispositifs de stockage d'énergie. En particu-

lier, étant donné qu'un nombre important de dispositifs de

stockage d'énergie doivent être situés au voisinage des vil-

les, la limitation des conditions d'emplacement sera plus im-

portante.

C'est pourquoi un but de la présente invention est

de fournir un dispositif supraconducteur de stockage d'éner-

gie, dans lequel une force électromagnétique produite par des aimants supraconducteurs peut être supportée sans qu'il soit nécessaire de disposer de la roche solide mentionnée précé-

demment, de manière à supprimer ainsi la limitation mention-

née ci-dessus des conditions d'emplacement.

Un autre but de la présente invention est de fournir

un dispositif supraconducteur de stockage d'énergie, dans le-

quel une pluralité d'unités de stockage d'énergie peuvent être disposées de façon efficace afin de réaliser une économie d'espace. Un autre but de la présente invention est de fournir

un dispositif supraconducteur de stockage d'énergie dans le-

quel, lorsqu'un aimant en forme de solénoîde supraconducteur est inscrit mécaniquement à l'intérieur d'un aimant toroidal supraconducteur, la surface de contact entre ces aimants est

une surface plane qui permet d'obtenir une connexion plus so-

lide. Les objectifs de la présente invention sont atteints

grâce au raccordement électrique en série d'un aimant to-

roidal supraconducteur avec un aimant en forme de solénoïde supraconducteur, qui est agencé de manière à être inscrit, du point de vue mécanique, à l'intérieur de l'aimant toroidal

supraconducteur.

En outre les objectifs, indiqués précédemment, de

la présente invention sont atteints grâce à l'utilisation d'ai-

mants supraconducteurs comprenant une pluralité d'unités, dont chacune est formée par le raccordement électrique en série d'un aimant toroldal supraconducteur à un aimant en forme de solénoïde supraconducteur agencé de manière à être inscrit,

du point de vue mécanique, dans l'aimant toroidal supracon-

ducteur qui est situé le plus à l'intérieur dans la direction du grand rayon, de sorte que la force de contraction produite par l'aimant toroidal supraconducteur dans- la direction du

grand rayon est annihilée par la force d' expansion, c'est-

à-dire la force de dilatation produite par l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur, les différentes unités étant empilées le long de l'axe de l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur.

Lorsqu'il est excité, d'une manière générale l'ai-

mant supraconducteur produit une force de contraction dans la direction du grand rayon, tandis qu'il produit une force d'expansion dans la direction du petit rayon. D'autre part,

lorsqu'il est excité, l'aimant en forme de solénoïde supra-

conducteur produit une force d' expansion dans la direction

radiale et une force de contraction dans la direction axiale.

Conformément à l'agencement mentionné précédemment de la pré-

sente invention, la force de contraction de l'aimant toroîdal supraconducteur agissant dans la direction du grand rayon peut être annihilée par la force d' expansion dans le sens radial de l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur de manière

à rendre inutile par exemple l'absorption de la force électro-

magnétique à partir de l'extérieur, comme par exemple par une

roche solide ou analogue. C'est pourquoi il est possible d'at-

teindre les objectifs indiqués précédemment de la présente invention. En empilant la pluralité d'unités supraconductrices de stockage d'énergie dans la direction axiale, la force

d'attraction axiale agissant sur les unités sert de force in-

terne de compression au niveau de la jonction entre des uni-

tés adjacentes, mais ne sert pas de force extérieure.

L'inductance théorique L d'une unité supraconductri-

ce de stockage d'énergie avant l'empilage est représentée par la relation:

L = L1 + L...(1)

i 2

dans laquelle L1 représente l'auto-inductance de l'aimant to-

roidal supraconducteur,etL2 représente l'auto-inductance de

l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur.

L'inductance théorique L des deux unités empilées est L'inducance horique 2 dsdu ntseple s représentée par la relation: L2' = 2(L1 + L2) + 2kL2 = 2L + 2kL2...(2)

dans laquelle k est un coefficient de couplage entre les ai-

mants adjacents en forme de solénoidesLl,L2 des deux unités. Il ressort à l'évidence des relations indiquées plus

haut que, dans le cas de l'empilage des deux unités, l'induc-

tance théorique augmente de 2kL2.

Comme décrit plus haut, dans le cas de l'empilage

d'un nombre n d'unités, l'énergie de stockage augmente de ma-

nière à être supérieure à une valeur multipliée par un fac-

teur n.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente

invention ressortiront de la description donnée ci-après pri-

se en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure lA représente une vue en plan d'une coupe longitudinale montrant la structure schématique d'aimants en

tant que première forme de réalisation du dispositif supra-

conducteur de stockage d'énergie conforme à la présente in-

vention; - la figure lB représente une coupe longitudinale prise dans la direction lB-lB sur la figure 1A;

- la figure 2 représente un exemple du schéma du cir-

cuit électrique équivalent des aimants disposés selon la dis-

position de la figure 1; - la figure 3 montre un autre exemple du schéma du circuit électrique équivalent des aimants disposés selon la disposition de la figure 1;

- la figure 4 représente une coupe longitudinale mon-

trant la structure schématique des aimants en tant que secon-

de forme de réalisation du dispositif supraconducteur de sto-

ckage d'énergie selon la présente invention; - la figure 5 représente une vue en perspective du dispositif de la figure 4;

- la figure 6 représente une coupe longitudinale mon-

trant la structure schématique d'aimants en tant que troisiè-

me forme de réalisation du dispositif supraconducteur de sto-

ckage d'énergie conforme à la présente invention;

- la figure 7 représente une coupe longitudinale mon-

trant l'agencement schématique d'aimants en tant que quatriè-

me forme de réalisation du dispositif supraconducteur de sto-

ckage d'énergie conforme à la présente invention;

- la figure 8 représente le schéma d'un circuit élec-

trique équivalent des aimants disposés selon le dispositif de la figure 7, et

- la figure 9 représente une coupe longitudinale mon-

trant la structure schématique d'aimants en tant que cinquiè-

me forme de réalisation du dispositif supraconducteur de sto-

ckage d'énergie selon la présente invention.

En se référant aux dessins, on va décrire de façon détaillée la présente invention en se référant aux formes de

réalisation préférées de cette dernière.

En se référant aux figures 1A et lB, on y voit re-

présentée une première forme de réalisation d'un dispositif

supraconducteur de stockage d'énergie selon la présente in-

vention dans lequel il est prévu un aimant toroidal supracon-

ducteur 1 et un aimant en forme de solénoîde supraconducteur

2. Dans cette forme de réalisation, l'aimant en forme de so-

lénoide supraconducteur cylindrique 2 est disposé à l'inté-

rieur de l'aimant toroidal supraconducteur 1 possédant une

section en forme de-D (désigné ci-après sous le terme de "ai-

mant toroidal supraconducteur possédant une section en forme

de D"), le long de la partie circonférentielle la plus inté-

rieure dans la direction du grand rayon de cet aimant toroî-

dal, repéré par la flèche A sur la figure 1A, de manière à être inscrit dans l'aimant toroidal 1 comme cela est illustré

sur les figures 1A et lB afin de former un dispositif supra-

conducteur de stockage d'énergie. En se référant à la figure 2, on y voit représenté un circuit électrique équivalent du dispositif dans lequel l'aimant toroidal supraconducteur 1 possédant une section en forme de D et l'aimant en forme de

solénolde supraconducteur cylindrique 2 sont raccordés en sé-

rie, et dans lequel une source d'énergie électrique d'exci-

tation commune 3, non représentée sur les figures 1A et lB, est prévue de telle sorte que le dispositif peut être utilisé

comme dispositif supraconducteur de stockage d'énergie.

Conformément à l'agencement mentionné précédemment, l'aimant toroidal supraconducteur 1 possédant une section en

forme de D est excité par la source d'énergie électrique d'ex-

citation 3 de manière à produire une force électromagnétique réalisant une contraction dans la direction du grand rayon,

tandis que l'aimant en forme de solénoîde supraconducteur cy-

lindrique 2 est excité de manière à produire de ce fait une

force électromagnétique en sens inverse de la force électro-

magnétique produite par l'aimant toroidal supraconducteur 1

possédant une section en forme de D. Les forces électromagné-

tiques mentionnées précédemment peuvent s'annihiler récipro-

quement si l'on choisit de façon adaptée le nombre d'enroule-

ments des deux aimants et analogues. Par conséquent, l'absorp-

tion de la force électromagnétique par une roche solide, qui

était essentielle dans le dispositif supraconducteur classi-

que d'énergie de stockage, devient inutile de sorte que la limitation du point de vue des conditions d'emplacement dans le dispositif supraconducteur de stockage d'énergie peut être

supprimé.

En se référant à la figure 3, on y voit représenté un autre circuit dans lequel: des sources indépendantes

d'énergie électrique d'excitation 3a et 3b sont prévues res-

pectivement pour l'aimant toroidal supraconducteur 1 possé-

dant une section en forme de D et l'aimant en forme de solé-

noide supraconducteur cylindrique 2. Des détecteurs 4a et 4b comme par exemple des détecteurs de contraintes sont prévus

respectivement pour l'aimant toroidal supraconducteur 1 pos-

sédant une section en forme de D et pour l'aimant en forme de solénolde supraconducteur cylindrique 2, et il est prévu un dispositif de commande 5 servant à contrôler les signaux des détecteurs 4a et 4b et à commander le signal de sortie

des sources d'énergie électrique d'excitation 3a et 3b, cor-

respondant aux signaux dépassant un niveau prédéterminé de manière à équilibrer de ce fait les deux forces électromagné- tiques. En se référant à la figure 4, on y voit représentée une seconde forme de réalisation de la présente invention, dans laquelle l'aimant toroidal supraconducteur possède une forme circulaire en coupe (cet aimant est désigné ci-après sous le terme de "aimant toroîdal supraconducteur à section

circulaire"). Sur la figure 5 on a représenté une vue en pers-

pective de l'objet de la figure 4. Comme cela est représenté sur les dessins, l'aimant toroidal supraconducteur à section

circulaire 6 est équipé d'un support 7 disposé en son inté-

rieur de manière à former, du point de vue schématique, un

aimant toroîdal supraconducteur possédant une section en for-

me de D. Dans cette forme de réalisation, l'aimant en forme

de solénoïde supraconducteur cylindrique 2 mentionné précé-

demment est disposé par rapport à l'aimant toroMdal supracon-

ducteur résultant possédant une section en forme de D de la même manière que cela est décrit précédemment de façon à

obtenir de ce fait le même effet.

L'emplacement du dispositif supraconducteur de sto-

ckage d'énergie doit être déterminé d'une manière appropriée en rapport avec la ligne principale d'alimentation en énergie

électrique, étant donné que le dispositif est utilisé initia-

lement pour le fonctionnement du système d'alimentation en énergie électrique. Cependant le dispositif classique devait être établi moyennant l'hypothèse principale selon laquelle il devait être établi sur une roche solide. Conformément à la présente invention, la force de contraction de l'aimant

toroîdal supraconducteur est annihilée par la force d'expan-

sion de l'aimant en forme de solénoide supraconducteur, de

sorte que l'absorption de la force électromagnétique par la ro-

che extérieure devient inutile, ce qui permet de disposer le

dispositif à l'emplacement le plus efficace pour le fonction-

nement du système d'énergie électrique. En outre la présente invention permet de réaliser un dispositif supraconducteur de stockage d'énergie possédant une densité d'énergie de sto- ckage très élevée, étant donné que l'énergie magnétique peut être stockée dans deux aimants, à savoir l'aimant toroidal

supraconducteur et l'aimant en forme de solénoïde supracon-

ducteur.

Dans chacune des première et seconde formes de réa-

lisation mentionnées précédemment, grâce à l'utilisation d'un

matériau supraconducteur à haute température (température su-

périeure ou égale à celle de l'azote liquide) sous la forme d'un matériau en forme de fil pour chacun des aimants, il est possible d'obtenir un dispositif supraconducteur de stockage d'énergie à hautes performances, qui est très simple du point de vue de l'appareillage de réfrigération et du point de vue maintenance. En se référant à la figure 6, on y voit représentée une troisième forme de réalisation de la présente invention, dans laquelle l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur

cylindrique 2 est disposé de manière à entourer l'aimant to-

roîdal supraconducteur de section circulaire. 6 afin de former

de ce fait un dispositif supraconducteur de stockage d'éner-

gie. Un circuit électrique équivalent du dispositif de la fi-

gure 6 est formé de la manière indiquée sur la figure 2, sur

laquelle l'aimant toroidal supraconducteur à section circu-

laire 6 et l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur cy-

lindrique 2 sont raccordés en série, et sur laquelle la sour-

ce d'énergie électrique d'excitation commune 3 est prévue de

manière que le dispositif puisse servir de dispositif supra-

conducteur de stockage d'énergie. Lorsqu'il est excité, l'ai-

mant toroîdal supraconducteur à section circulaire 6 produit une force centripète contractant le rayon total et une force de dilatation augmentant les rayons individuels de l'aimant toroîdal 6 et de l'aimant en forme de solénoide 2. D'autre

part, l'aimant en forme de:;olénoide supraconducteur 2 pro-

duit une force de dilatation augmentant le rayon total et une force de pincement étant donné qu'on a la même direction de circulation du courant. Par conséquent la force de dilatation

de l'aimant toroidal supraconducteur 6 et la force de pince-

ment de l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylin-

drique 2 peuvent s'annihiler réciproquement. Simultanément la force centripète de l'aimant toroidal supraconducteur 6 et la force de dilatation de l'aimant en forme de solénolde

supraconducteur 2 peuvent s'annihiler réciproquement. Par con-

séquent l'encaissement de la force électromagnétique par la

roche solide, qui était essentiel dans le dispositif supra-

conducteur classique de stockage d'énergie, devient inutile

de sorte que la limitation du point de vue des conditions d'em-

placement dans le dispositif supraconducteur de stockage

d'énergie peuvent être supprimées.

En se référant à la figure 7, on y voit représentée une quatrième forme de réalisation de la présente invention,

dans laquelle deux unités de stockage d'énergie d'un disposi-

tif de stockage d'énergie sont empilées moyennant l'interpo-

sition d'un support 8.

Chacune de ces unités est formée par le mise en place de l'aimant en forme de solénoide supraconducteur cylindrique

2 de manière qu'il soit inscrit à l'intérieur de l'aimant to-

roidal supraconducteur 1 possédant une section en forme de D, au niveau de sa circonférence la plus intérieure, dans la direction du grand rayon de cet aimant toroidal. Un circuit

électrique équivalent du dispositif de la figure 7 est re-

présenté sur la figure 8, sur laquelle les bobines 1' et 2' sont équivalentes, du point de vue électrique, respectivement

aux aimants toroidaux supraconducteurs 1 possédant une sec-

tion en forme de D et aux aimants en forme de solénoidessupra-

conducteurs cylindriques 2, qui sont raccordés en série, et une source d'énergie électrique d'excitation commune 3 est lé prévue de sorte que le dispositif peut être utilisé en tant

que dispositif supraconducteur de stockage d'énergie. Lors-

qu'il est excité, l'aimant toroîdal supraconducteur 1 possé-

dant une section en forme de D produit une force électroma-

gnétique réalisant une contraction dans la direction du grand

rayon. D'autre part, l'aimant en forme de solénoïde supracon-

ducteur cylindrique 2 produit une force électromagnétique di-

rigée en sens inverse de la force électromagnétique produite par l'aimant toroîdal supraconducteurl possédant une section

en forme de D. Par conséquent les deux forces électromagné-

tiques peuvent s'annihiler réciproquement dans le cas o on prévoit de façon adaptée le nombre de spires des aimants et analogues. Bien que cette forme de réalisation représente le

cas o on utilise l'aimant toroîdal supraconducteur 1 possé-

dant une section en forme de D, la présente invention est ap-

plicable au cas o l'armant toroîdal supraconducteur 1 possé-

dant une section en forme de D est remplacé par un aimant su-

praconducteur 6 à section circulaire semblable à celui repré-

senté sur la figure 4 et équipé d'un support 7 formé d'un seul

tenant sur la surfdce intérieure de l'aimant toroîdai supra-

* conducteur à section circulaire 6 de manière à former un ai-

mant toroîdal supraconducteur possédant une section sensible-

ment en forme de D. Les forces d'attraction électromagnétiques agissant sur les unités respectives deviennent des forces intérieures de contraction au niveau de la jonction entre les unités de

sorte que ces forces s'annihilent réciproquement et ne se ma-

nifestent pas sous la forme d'une force extérieure. Par con-

séquent un encaissement spécifique de la force électromagné-

tique du dispositif supraconducteur de stockage d'énergie,

de forme empilée, par l'environnement extérieur devient inu-

tile. A cet égard il n'existe aucune limitation. En outre on peut empiler les unités respectives de manière à réaliser une économie de l'espace d'emplacement du dispositif. En outre

la direction d'empilage des unités n'est pas limitée. Par exem-

ple on peut empiler les unités verticalement, horizontalement

ou obliquement.

L'inductance théorique L d'une unité supraconductri-

ce de stockage d'énergie est représentée par la relation:

= L1 +2 L(1)

dans laquelle L1 représente l'auto-inductance de l'aimant to-.

roîdal supraconducteur et L2 représente le taux-inductance

de l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur.

L'inductance théorique Ln de n unités est représentée par la relation n i Ln, = n(L1 + L2) + 2L21 k... (3) i=k i+1

dans laquelle k est un coefficient de couplage entre des ai-

mants en forme de solénoides adjacents de l'unité i et de

l'unité i+l, ce coefficient de couplage satisfaisant à la re-

n n-i lation kn+l = k n n+i Il ressort à l'évidence des relations précédentes qu'on peut avoir la relation Ln,> nL. Par conséquent lors de l'empilage d'unités de stockage, on peut accroître l'unité de stockage de manière qu'elle soit supérieure à une valeur

multipliée par un facteur n.

Dans chacune des formes de réalisation mentionnées

précédemment, grâce à l'utilisation d'un matériau supracon-

ducteur à haute température (température > niveau de l'azote liquide) en tant que matériau en forme de fil pour chacun des

aimants, il est possible d'obtenir un dispositif supraconduc-

teur de stockage d'énergie à hautes performances, dont l'ap-

pareillage de réfrigération est très simple et dont la main-

tenance est très simple.

Conformément au dispositif supraconducteur de sto-

ckage d'énergie décrit plus haut, l'aimant en forme de solé-

noide supraconducteur est disposé de manière à être inscrit, du point de vue mécanique, à l'intérieur de l'aimant toroidal supraconducteur et à être raccordé électriquement en série

à cet aimant toroîdal supraconducteur. Par conséquent, lors-

qu'il est excité, l'aimant toroidal supraconducteur produit

une force de contraction dans la direction du grand rayon.

D'autre part l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur produit une force d'expansion dans la direction du rayon. La force de contraction de l'aimant toroidal supraconducteur peut

être annihilée par la force de dilatation de l'aimant en for-

me de solénoïde supraconducteur, de sorte que la force élec-

tromagnétique produite par les aimants supraconducteurs peut être supportée sans qu'il soit nécessaire de disposer d'une roche solide. Par conséquent, grâce à la présente invention, il est possible de supprimer les limitations du point de vue

des conditions d'emplacement.

Conformément à un autre aspect de la présente inven-

tion, l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur est dis-

posé de manière à entourer l'aimant toroidal supraconducteur et est raccordé électriquement en série avec ce dernier. Par

conséquent, lorsqu'il est excité, l'aimant toroîdal supracon-

ducteur produit une force de contraction dans la direction du grand rayon et une force d'expansion dans les directions des petits rayons individuels. D'autre part, lorsqu'il est

excité, l'aimant en forme de solénoîde supraconducteur pro-

duit une force d'expansion dans la direction du grand rayon

et une force de pincement dans les directions des petits ra-

yons individuels. La force de contraction de l'aimant toroî-

dal supraconducteur et la force d'expansion de l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur agissant dans la direction du grand rayon peuvent s'annihiler. Simultanément, la force d'expansion de l'aimant toroidal supraconducteur et la force

de pincement de l'aimant en forme de solénoide supraconduc-

teur agissant dans les directions des petits rayons indivi-

duels peuvent s'annihiler. Par conséquent la force électroma-

gnétique produite par les aimants supraconducteurs peut être

encaissée sans qu'il soit nécessaire de prévoir une roche so-

lide. C'est pourquoi la présente invention -permet d'éliminer

les limitations du point de vue des conditions d'emplacement.

Conformément à un autre aspect de la présente inven-

tion, les aimants supraconducteurs sont constitués par une pluralité d'unités, dont chacune est formée par le raccorde-

ment électrique en série de l'aimant toroidal supraconducteur à l'aimant en forme de solénoïde supraconducteur agencé de

manière à être inscrit, du point de vue mécanique, à l'inté-

rieur de l'aimant toroldal supraconducteur, la pluralité d'uni-

tés étant empilées le long de l'axe de l'aimant en forme de

solénoîde supraconducteur cylindrique. Par conséquent la plu-

ralité des unités de stockage d'énergie peuvent être dispo-

sées d'une manière efficace telle qu'on peut obtenir une éco-

nomie de place. Par conséquent la présente invention permet

de réaliser une économie d'espace de mise en place et d'ac-

croître l'énergie de stockage.

En outre, lorsque l'aimant en forme de solénoide su-

praconducteur est inscrit, du point de vue mécanique, à l'in-

térieur de l'aimant toroidal supraconducteur, la surface de contact entre les deux aimants se présente sous la forme d'un

plan étant donné que l'aimant toroidal supraconducteur possè-

de une forme de D en coupe ou sensiblement une forme de D en coupe grâce au fait qu'il est prévu un support formé d'un seul

tenant sur un aimant toroîdal supraconducteur de section cir-

culaire. Par conséquent la présente invention permet d'amé-

liorer la liaison mécanique entre les deux aimants, de maniè-

re qu'elle soit plus solide.

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Claims

REVENDICATIONS

1 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs comprennent un aimant toroIdal supraconducteur (1) et un aimant en forme de solénoïde supraconducteur (2) disposé de manière à tre inscrit à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (1), lesdits aimants (1, 2) étant raccordés électriquement

en série l'un à l'autre.

2 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un matériau en forme de fil supraconducteur à haute température pour réaliser ledit aimant toroldal supraconducteur (1) et ledit aimant en forme de solénoïde supraconducteur (2).

3 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs comprennent un aimant toro5dal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D et un aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2) disposé de manière à être inscrit à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D, lesdits aimants (1, 2) étant raccordés

électriquement en série l'un à l'autre.

4 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est prévu une source d'énergie électrique (3) servant à exciter et commander simultanément ledit aimant toroldal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D et ledit aimant en forme de solénolde supraconducteur cylindrique, qui sont

raccordés électriquement en série l'un à l'autre.

- dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 3, caractérisé en ce que des sources d'énergie électrique (3a, 3b) sont prévues de manière à exciter et commander respectivement et de façon indépendante ledit aimant toro!dal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D et ledit aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2), qui sont raccordés électriquement en série

l'un à l'autre.

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6 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des détecteurs (4a, 4b) prévus sur ledit aimant toroldal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D et sur ledit aimant en forme de solénolde supraconducteur cylindrique (2) pour détecter une contrainte et un courant électrique dans lesdits aimants (1, 2), et un dispositif de commande (5) sensible aux signaux de sortie respectifs desdits détecteurs (4a, 4b) de

manière à commander lesdites sources d'énergie (3a, 3b).

7 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on utilise un matériau en forme de fil supraconducteur à haute température pour ledit aimant toroldal supraconducteur (1) et ledit aimant en forme de solénoïde supraconducteur (2). 8 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs comprennent: un aimant toroldal supraconducteur constitué par un aimant toroldal supraconducteur (6) possédant une section de forme circulaire et un support (7) formé d'un seul tenant à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur à section circulaire (6), de manière à former une section sensiblement en forme de D; et un aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2) disposé à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (6) de manière à être inscrit dans ledit support (7), lesdits aimants (6, 2) étant

raccordés électriquement en série l'un à l'autre.

9 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est prévu une source d'énergie électrique pour exciter et commander simultanément ledit aimant toroldal supraconducteur à section circulaire (6) et ledit aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2), qui sont raccordés

électriquement en série l'un de l'autre.

- Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est prévu des sources d'énergie électrique pour exciter et commander respectivement et de façon indépendante ledit aimant toroldal supraconducteur à section circulaire (6) et ledit aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2),

qui sont raccordés électriquement en série l'un de l'autre.

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11 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 10, caractérisé en outre en ce qu'il est prévu des détecteurs (4a, 4b) pour ledit aimant toroldal supraconducteur (6) possédant une section circulaire et ledit aimant en forme de solénolde supraconducteur cylindrique (2), pour détecter une contrainte et un courant électrique dans lesdits aimants (6, 2), et un dispositif de commande sensible aux signaux de sortie respectifs desdits détecteurs de manière à commander lesdites

sources d'énergie électrique.

12 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la 0 revendication 8, caractérisé en ce qu'on utilise un matériau en forme de fil supraconducteur à haute température pour ledit aimant toroldal supraconducteur à section circulaire (6) et ledit aimant en forme de

solénolde supraconducteur cylindrique (2).

13 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs incluent un aimant toroidal *0 supraconducteur (6) possédant une section transversale de forme circulaire, et un aimant en forme de solénolde supraconducteur cylindrique (2) disposé de manière à entourer ledit aimant toroldal supraconducteur (6), lesdits

aimants (2, 6) étant raccordés électriquement en série l'un à l'autre.

14 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs comprennent une pluralité d'unités, dont chacune est constituée par le raccordement électrique en série d'un aimant toroldal supraconducteur (1) avec un aimant en forme de solénolde supraconducteur (2) disposé de manière à être inscrit à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (1), les différentes unités étant empilées

le long de l'axe dudit aimant en forme de solénolde supraconducteur (2).

- Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie suivant la revendication 14, caractérisé en ce qu'on utilise un matériau en forme de fil supraconducteur à haute température pour ledit aimant toroldal supraconducteur (1) et ledit aimant en forme de solénoïde supraconducteur (2).

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16 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un courant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs sont constitués par une pluralité d'unités, dont chacune comporte un aimant toroldal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D et un aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2) disposé de manière à être inscrit à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D, lesdits aimants (1, 2) étant raccordés électriquement en série et lesdites différentes unités étant empilées dans la direction

axiale dudit aimant en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2).

17 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est prévu une source d'énergie électrique (3) servant à exciter et commander simultanément ledit aimant toroidal supraconducteur (1) possédant une section en forme de D et ledit aimant en forme de solénolde supraconducteur cylindrique (2), qui sont

raccordés électriquement en série.

18 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie selon la revendication 16, dans lequel on utilise un matériau en forme de fil supraconducteur à haute température pour ledit aimant toroldal supraconducteur (1) en forme de D et ledit aimant en forme de solénoïde

supraconducteur cylindrique (2).

19 - Dispositif supraconducteur de stockage d'énergie servant à stocker une énergie électrique sous la forme d'une énergie magnétique moyennant le passage d'un cburant électrique dans des aimants supraconducteurs en vue de libérer, lorsque le cas l'exige, l'énergie magnétique sous la forme d'une énergie électrique, caractérisé en ce que lesdits aimants supraconducteurs sont constitués par une pluralité d'unités, dont chacune comprend: un aimant toroldal supraconducteur constitué par un aimant toroldal supraconducteur (6) possédant une section de forme circulaire et un support (7) formé d'un seul tenant à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (6) possédant une section circulaire de manière à former une section sensiblement en forme de D, et un élément en forme de solénoïde supraconducteur cylindrique (2) disposé à l'intérieur dudit aimant toroldal supraconducteur (6) de manière à être inscrit à l'intérieur dudit support (7), lesdits aimants (6, 2) étant raccordés électriquement en série l'un à l'autre, et ladite pluralité d'unités étant

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empilées dans la direction axiale dudit aimant en forme de solénoïde

supraconducteur cylindrique (2).