FR2857796A1 - Dispositif electro-magneto-mecanique transformant l'energie magnetique d'aimants permanents en travail mecanique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif électro-magnéto-mécanique transformant l'énergie magnétique d'aimants permanents ou supraconducteurs en travail mécanique, comprenant :- deux blocs aimantés (1) et (2),identiques,mobiles,travaillant en répulsion magnétique ;- un système élastique (4,7,5,8) et (14,17,15,18) permettant aux deux blocs aimantés (1),(2),de se déplacer latéralement ;- un dispositif de guidage (3,4,5,6) et (3,14,15,16) ;- quatre bobines (20),(22) et (21),(23) ;- un élément (10) en alliage magnétique doux.L'élément en alliage magnétique doux (10) est retiré,puis introduit dans l'espace (13) compris entre les deux blocs aimantés (1),(2),positionnés en répulsion magnétique, avec une force F2 ,F'2 ,provoquant un mouvement de va et vient des deux blocs aimantés (1), (2) avec une force F1, F'1 supérieure à F2, F'2.

Description

La présente invention concerne un dispositif électromagnéto-mécanique qui

permet de transformer l'énergie magnétique d'aimants permanents ou supraconducteurs en

travail mécanique et en énergie électrique.

Cette invention trouve ses principales applications dans le domaine des ressources énergétiques.

A l'heure actuelle il n'existe pas de dispositif connu de ce type, antérieur à l'invention.

Le dispositif de l'invention utilise judicieusement des 10 matériaux magnétiques doux et des matériaux magnétiques durs en tirant avantage de leurs propriétés magnétiques.

Dans certains matériaux ferromagnétiques ou alliages, l'application d'un champ magnétique externe relativement faible provoque un important réalignement des domaines 15 magnétiques. Cependant lorsqu'on retire le champ externe le matériau ne retient qu'une faible portion du champ produit. Ces matériaux sont des matériaux magnétiques à faible énergie ou matériaux magnétiques doux.

Dans d'autres matériaux ferromagnétiques ou alliages à 20 base de terres rares tels que le néodyme-fer-bore ou le samarium-cobalt, un champ magnétique externe relativement élevé est requis pour provoquer l'alignement magnétique des domaines magnétiques, mais en raison des forces de rétention internes, une grande partie de l'orientation 25 acquise par les domaines magnétiques demeure lorsque le champ magnétique externe est retiré. Ces matériaux sont des matériaux magnétiques à haute énergie ou matériaux magnétiques durs.

L'invention propose un dispositif permettant d'exploiter l'énergie magnétique d'aimants à base de terres rares comme par exemple des aimants samariumcobalt ou néodyme-fer-bore. Les aimants samarium-cobalt ou néodyme-fer-bore présentent un champ coercitif intrinsèque Hc très élevé qui les rend particulièrement 35 résistants à la désaimantation.

Une fois aimanté un aimant samarium-cobalt ou néodymefer-bore peut, d'une certaine manière, être considéré comme une source d'énergie magnétique de longue durée.

L'avantage du dispositif de l'invention se caractérise 40 par sa mobilité, sa longue durée de vie, son coût de réalisation relativement peu élevé et son absence de pollution. En effet un simple blindage constitué d'une tôle en fer doux suffit à confiner le champ magnétique à l'intérieur du dispositif et à éviter de polluer l'environnement.

L'invention propose donc un moyen pratique et particulièrement intéressant de transformer l'énergie magnétique interne d'aimants permanents en travail mécanique et en énergie électrique grâce à la 10 réalisation d'un dispositif électro-magnéto-mécanique Ce dispositif comprend principalement: -deux blocs aimantés en matériau magnétique dur, identiques, mobiles, travaillant en répulsion magnétique; -un système élastique permettant aux deux blocs aimantés, de se déplacer latéralement; -un dispositif de guidage; -quatre bobines; -un élément en alliage magnétique doux.

Dans une première réalisation l'invention propose plus particulièrement un dispositif électro-magnétomécanique qui comprend deux blocs aimantés cylindriques travaillant en répulsion magnétique, libres de se déplacer latéralement grâce à un système élastique et 25 guidés à l'intérieur d'un cylindre creux non magnétique.

Un élément en alliage magnétique doux est retiré, puis introduit dans l'espace compris entre les deux blocs aimantés, provoquant un mouvement de va et vient des deux blocs aimantés. De plus le mouvement de va et vient 30 des deux blocs aimantés en alliage magnétique dur génère de l'énergie électrique à l'intérieur des bobines.

Dans une variante de cette première réalisation un barreau magnétique doux est introduit partiellement dans l'espace compris entre les deux aimants positionnés en 35 répulsion, puis retiré grâce à un système de levier inter-appui, provoquant un mouvement de va et vient orienté principalement sur un bloc aimanté.

Dans une seconde réalisation l'invention propose un dispositif électromagnéto-mécanique constitué de deux 40 ensembles identiques au dispositif de la première réalisation mais travaillant en alternance. L'élément en alliage magnétique doux est fixé sur une roue dentée et la rotation de cette roue dentée provoque un mouvement de va et vient alternatif des deux couples d'aimants.

Dans une troisième réalisation l'invention propose plus particulièrement un dispositif électro-magnétomécanique constitué de deux paires d'aimants identiques, mobiles, travaillant en répulsion magnétique. Un ensemble rotatif comprenant une pièce en alliage magnétique doux 10 autour de laquelle est enroulée une bobine disposant d'accès électriques permet de faire fonctionner le dispositif en moteur générateur.

Dans une quatrième réalisation l'invention propose plus particulièrement un dispositif électro-magnéto15 mécanique mettant en oeuvre deux solénoïdes supraconducteurs identiques, mobiles, libres de se déplacer latéralement, guidés et travaillant en répulsion magnétique.

Les caractéristiques et avantages de l'invention 20 ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles: -les figures 1 et 2 représentent une expérience préliminaire utile pour la mise en oeuvre de l'invention; 25 -les figures 3 et 4 représentent une vue longitudinale d'une première réalisation du dispositif selon l'invention, utilisant deux aimants travaillant en répulsion magnétique; -la figure 5 représente une vue en coupe longitudinale 30 d'une variante de la première réalisation de l'invention utilisant un système de levier inter-appui.

-les figures 6 et 7 représentent une vue en coupe longitudinale ainsi que le détail de la partie centrale d'une deuxième réalisation du dispositif selon 35 l'invention utilisant deux couples d'aimants travaillant alternativement en répulsion magnétique; -les figures 8 et 9 représentent une vue en coupe longitudinale d'une troisième réalisation du dispositif selon l'invention utilisant quatre aimants travaillant 40 en répulsion magnétique; -les figures 10 et 11 représentent une vue en coupe longitudinale d'une quatrième réalisation du dispositif selon l'invention utilisant des aimants constitués de bobines supraconductrices mobiles, travaillant en répulsion magnétique.

L'expérience préliminaire réalisée et illustrée en partie aux figures 1 et 2 va permettre une meilleure compréhension du fonctionnement de l'invention décrite en détails par la suite.

Dans le montage représenté sur la figure 1 les deux aimants(41),(42), sont identiques et présentent deux faces Nord-Nord en vis à vis. Ils sont disposés en répulsion magnétique et libres de se déplacer à l'intérieur d'un cylindre creux (43) en plastique transparent. Le poids Pi de l'aimant supérieur (42) correspond à la force P1 et la distance entre les deux aimants est alors égale à Dl.

Dans le montage représenté sur la figure 2, on 20 applique sur l'aimant (42), un poids (44) appelé P2 ayant pour valeur 20 fois Pi. La distance entre les deux aimants devient alors égale à D2.

Cette expérience montre que, lorsqu'on rapproche les deux aimants (41), (42), positionnés en répulsion magnétique à la distance D2, il existe entre eux une force de répulsion magnétique égale à environ fois Pi; Pi représentant le poids d'un aimant.

Une première réalisation de l'invention est représentée aux figures 3 et 4.

Dans cette réalisation le dispositif électro-magnétomécanique représenté partiellement sur les figures 3 et 4 comprend principalement: -Deux blocs aimantés (1), (2), en alliage magnétique dur,identiques, mobiles, travaillant en répulsion 35 magnétique. Ces deux blocs aimantés se caractérisent par un fort champ résiduel Br, un fort champ coercitif intrinsèque Hc qui leur permet de travailler en répulsion magnétique sans pratiquement se désaimanter et surtout un grand rapport entre leur force de répulsion magnétique et 40 leur poids effectif, comme par exemple des aimants en samarium-cobalt, en néodyme-fer-bore, ou tout type d'aimant présentant des caractéristiques similaires. Le rapport entre la longueur et le diamètre de ces aimants,de l'ordre de 2/1 a été déterminé pour 5 qu'ils exercent l'un sur l'autre une force de répulsion magnétique importante. Ces aimants sont positionnés l'un en face de l'autre et orientés en répulsion magnétique, c'est-à-dire que les faces des deux aimants en vis à vis, sont soit Nord10 Nord soit Sud-Sud. Dans la présente réalisation les deux blocs aimantés sont par exemple deux blocs aimantés cylindriques (1),(2) . -Ces deux aimants (1),(2), sont libres de se déplacer latéralement, grâce à un système élastique, et 15 sont guidés à l'intérieur d'un tube creux en matériau non magnétique (3).

-Un axe (4),(14), en matériau non magnétique, est solidaire de chaque aimant (1),(2).

-Cet axe (4),(14), coulisse librement à l'intérieur d'une douille à billes fermée (5),(15) , non magnétique.

-La douille à billes fermée (5), (15), est fixée à l'intérieur d'une pièce (6),(16) , elle-même fixée à l'intérieur du cylindre creux (3).

-Un premier ressort de compression (7),(17), en matériau non magnétique est monté autour de l'axe (4),(14), entre le bloc magnétique aimanté (1), (2), et une extrémité de la douille à billes fermée (5),(15).

-Un second ressort (8),(18), en matériau non magnétique 30 est également monté autour de l'axe (4),(14), entre l'autre extrémité de la douille à billes fermée (5),(15), et une pièce d'appui (9),(19), fixée sur l'axe (4) ,(14).

-Quatre bobines (20),(22) et (21),(23),en fil de cuivre émaillé, sont montées à proximité des pôles des deux 35 blocs aimantés (1) ,(2), dans l'axe de déplacement des aimants.

-Un élément en alliage magnétique doux constitué par exemple d'un barreau en fer doux de très grande pureté ou d'un barreau constitué d'un empilage de tôles en alliage 40 doux spécifique pour limiter les courants de Foucault ou encore d'un barreau en alliage semi rémanent.

A l'état initial Le dispositif électro-magnétomécanique décrit dans la présente invention se trouve dans la configuration représentée partiellement sur la 5 figure 3. L'élément en alliage magnétique doux (10) est retiré de l'ouverture (13).

-Les deux blocs aimantés (1),(2), sont en état de répulsion magnétique l'un par rapport à l'autre, et se situent à une distance égale à Dl.

-Les deux ressorts (7),(17), sont comprimés.

-Les deux ressorts (8),(18), sont décompressés.

Analysons à présent le fonctionnement du dispositif électro-magnéto-mécanique faisant l'objet de la présente invention lorsque, en effectuant un mouvement de va et vient, ou rotatif, l'élément en alliage magnétique doux (10) est retiré, puis introduit dans l'ouverture (13), dans l'espace compris entre les deux aimants (1),(2) positionnés en répulsion magnétique.

Dans la configuration représentée partiellement sur 20 la figure 4 un élément en matériau magnétique doux comme par exemple du fer de très grande pureté , ou tout autre alliage magnétique doux spécifique, massif ou constitué de lamelles empilées, est introduit entièrement ou partiellement à l'intérieur de l'ouverture (13), dans l'espace compris entre les deux aimants (1),(2), positionnés en répulsion magnétique.

-Les deux aimants (1),(2), sont alors fortement attirés par la pièce en alliage magnétique doux (10), et se rapprochent l'un de l'autre à une distance égale à 30 D2.

-Les deux ressorts (7),(17), se décompressent.

-Les deux ressorts (8),(18), se compriment empêchant ainsi les deux blocs aimantés (1),(2), de buter contre les parois (11),(12), du système.

Dans la description de l'expérience précédente, représentée sur la figure 2, il a été déterminé que lorsque les deux aimants (41), (42),sont positionnés en répulsion magnétique et se situent à une distance D2 l'un par rapport à l'autre, il existe entre eux une force de 40 répulsion égale à 20 fois Pl.

L'introduction de la pièce en alliage magnétique doux (10), dans le dispositif proposé dans la présente invention permet donc avantageusement de neutraliser la force de répulsion magnétique entre les deux aimants 5 (1),(2), et de pouvoir les rapprocher l'un de l'autre par l'application d'une force relativement faible. En outre l'introduction de la pièce en alliage magnétique doux (10) rend possible, non seulement la neutralisation de la force de répulsion magnétique entre les deux aimants, 10 mais de plus l'attraction magnétique des deux aimants (1), (2) positionnes en répulsion magnétique, grâce aux propriétés magnétiques de la pièce en alliage magnétique doux (10).

Lorsque la pièce (10), en matériau magnétique doux est 15 retirée de l'ouverture (13), on se trouve alors dans la configuration représentée partiellement sur la figure 3: -Les deux blocs aimantés (1),(2), se repoussent violemment et se déplacent l'un par rapport à l'autre à une distance égale à Dl.

-Les deux ressorts (7),(17),se compriment.

-Les deux ressorts (8),(18), se décompressent.

L'innovation remarquable du dispositif décrit dans la présente invention et illustré partiellement aux figures 3 et 4, est qu'il permet de faire travailler 25 les aimants (1),(2), en répulsion magnétique et avantageusement, de mettre en évidence que la force de répulsion magnétique F1 des deux blocs aimantés (1), (2) , figure 3, est nettement supérieure à la force F2 nécessaire pour retirer de l'ouverture 30 (13) , la pièce en alliage magnétique doux (10), et que la force d'attraction magnétique F'Il des deux blocs aimantés (1), (2), figure 4, est nettement supérieure à la force F'2 nécessaire pour introduire dans l'ouverture (13), la pièce en 35 alliage magnétique doux (10) . Lorsqu'on effectue dans l'ouverture (13) du dispositif électro-magnéto-mécanique un mouvement de va et vient ou rotatif de la pièce en alliage magnétique doux (10), cela a pour résultat un mouvement de va et 40 vient des deux blocs aimantés en alliage magnétique dur (1),(2).

Par ailleurs, le mouvement de va et vient des deux blocs en alliage magnétique dur (1), (2), provoque une variation des lignes de flux magnétique à l'intérieur des quatre bobines (20),(22), et (21),(23) , générant ainsi de l'énergie électrique. Cette première réalisation de l'invention peut être utilisée dans de nombreuses applications et notamment comme levier de force magnétique dans des 10 systèmes de commande d'ouverture et de fermeture manuels secours sans consommation électrique.

Une variante particulièrement intéressante de cette première réalisation est représentée à la figure 5. Le montage de base est sensiblement identique à celui 15 représenté aux figures 3 et 4 à la différence qu'une certaine dissymétrie a été introduite au niveau des ressorts de compression (7) et (17) de telle manière que lorsque l'élément magnétique doux (10) est introduit partiellement dans l'espace (13), le bloc aimanté (1) est 20 systématiquement attiré et le bloc magnétique (2) repoussé. En outre l'élément magnétique doux (10) est constitué par exemple d'un barreau parallélépipédique en fer doux de très grande pureté et de longueur L. Dans le montage de l'invention le barreau en fer doux 25 (10) fait partie d'un système de levier inter-appui. Dans ce levier interappui la force appliquée F et la résistance R sont de part et d'autre de l'appui A. L'avantage mécanique AM d'un système de levier est le rapport des bras de levier: AM est égal à la distance de l'appui à la force appliquée FA divisée par la distance de l'appui à la résistance

RA

AM = FA/RA Dans le cas du montage représenté partiellement sur la 35 figure 5 le rapport des distances FA/RA est par exemple égal à : 0,125/0,025 soit un avantage mécanique AM = 5.

Il sera donc nécessaire d'exercer une force F plus faible que celle due à la résistance R pour décoller le barreau en fer doux (10) du bloc aimanté (1).

Le système de l'invention représenté à la figure 5 fonctionne de la manière suivante: A l'état initial le montage est dans la configuration représentée sur la figure 3. Le barreau en fer doux (10) est retiré de l'espace (13). Les deux blocs aimantés sont 5 en répulsion magnétique et situés à une distance Dl l'un par rapport à l'autre.

Lorsque le barreau en fer doux (10) est introduit partiellement dans l'espace (13), l'aimant (1) vient se coller fortement au barreau en fer doux (10) et l'aimant 10 (2) est repoussé.

Dans ce montage de l'invention, grâce au levier interappui, il est nécessaire d'appliquer une force F moindre pour décoller le barreau en fer doux et provoquer ainsi la répulsion des deux aimants (1) et (2). 15 Le bloc 25 représente un moteur.

Le bloc 24 représente un dispositif connu de l'homme de l'art, permettant de transformer le mouvement circulaire du moteur 25 en mouvement vertical alternatif de haut en bas et de bas en haut.

Lorsque le moteur 25 est mis en marche il en résulte un mouvement puissant de va et vient du bloc aimanté (1) et un mouvement moindre du bloc aimanté (2).

Le bloc 26 représente un dispositif permettant de transformer le mouvement horizontal de va et vient de 25 l'aimant (1) en mouvement circulaire.

Le bloc 27 représente un système mécanique, ou une génératrice de courant couplé au bloc 26.

A titre d'exemple non limitatif une réalisation suivant l'invention représentée à la figure 5, utilisant deux 30 aimants Néodyme-Fer-Bore de diamètre égal à 28,5 millimètres et de longueur égale à 60 millimètre ainsi qu'un barreau en fer doux d'épaisseur égale à 5 millimètres et de longueur égale à 200 millimètres, nécessite une force F'2 de l'ordre de 1 Newton appliquée 35 au point F du barreau (10) en fer doux pour introduire partiellement le dit barreau dans l'espace (13) compris entre les deux aimants (1), (2) positionnés en répulsion magnétique. L'introduction partielle du barreau (10) dans l'espace (13) provoque alors l'attraction du bloc aimanté 40 (1) au niveau de l'extrémité R du barreau (10) avec une - 10 force d'attraction F'l de l'ordre de 80 Newton.

Une fois le bloc aimanté (1) attiré par le barreau (10) en fer doux, une force F2 de l'ordre de 3 Newton appliquée au point F du barreau (10) permet de décoller 5 l'aimant (1) du barreau (10) provoquant la répulsion du bloc aimanté (1) avec une force de répulsion F1 de l'ordre de 15 Newton.

Une deuxième réalisation de l'invention est représentée aux figures 6 et 7. Avantageusement cette version de 10 l'invention met en oeuvre deux ensembles identiques au dispositif de la première réalisation décrite précédemment en détails, mais travaillant en alternance.

En effet lorsque les deux aimants (1) et (2) représentés sur la figure 6B, sont attirés par la pièce (10) en 15 alliage magnétique doux, les deux aimants (1) et (2) représentés sur la figure 6-A, se trouvent en répulsion magnétique, et inversement lorsque les deux aimants (1) et (2) représentés sur la figure 6-A sont attirés par la pièce (10) en alliage magnétique doux les deux aimants 20 (1) et (2) représentés sur la figure 6-B se trouvent en répulsion magnétique.

Cette réalisation représentée partiellement aux figures 6 et 7 comprend principalement: -Deux dispositifs A et B, figure 6, identiques au 25 dispositif de la première réalisation décrite précédemment en détails et représentée aux figures 3 et4.

-Une roue dentée (24) en matériau non métallique et non magnétique dans laquelle est enserrée la pièce (10) en alliage magnétique doux. Cette roue dentée est située au 30 centre du dispositif de la figure 6,et montrée en détails sur la figure 7.

-Un axe (25), en matériau non magnétique,est solidaire de la pièce (24).

-Cet axe (25) est monté dans deux roulements à billes 35 (26) et (27), permettant ainsi la libre rotation de la roue dentée (24).

Lorsqu'on effectue la rotation de la roue dentée (24), on obtient un mouvement de va et vient alternatif des deux couples d'aimants (1),(2), figure 6-A, et 40 (1), (2),figure 6-B. - 11

Une troisième réalisation de l'invention permettant avantageusement d'augmenter la puissance du dispositif électro-magnéto-mécanique consiste à utiliser la configuration représentée aux figures 8 et 9.

Cette configuration se différencie de celle représentée aux figures 3 et 4 en ce qu'elle utilise quatre blocs aimantés identiques (101), (102), (103),(104), mobiles, travaillant en répulsion magnétique. Dans la configuration des figures 8 et 9, représentant partiellement l'invention, les aimants sont positionnés l'un en face de l'autre et magnétiquement orientés de la manière suivante: -les aimants (101) et (102) présentent par exemple deux faces Nord-Nord en vis-à-vis et les aimants (103) et 15 (104) présentent alors deux faces Sud-Sud en vis-à-vis.

-Les aimants (101) et (103) sont fixés mécaniquement à une pièce (105) non magnétique et les aimants (102) et (104) sont fixés à une pièce (120) non magnétique.

-Les deux couples d'aimants (101),(103) et (102),(104) 20 sont libres de se déplacer latéralement grâce à unsystème élastique et sont guidés à l'intérieur de trous cylindriques réalisés à l'intérieur d'une pièce support (106) en matériau non magnétique et non métallique.

-Un axe (107), (122), en matériau non magnétique est 25 solidaire de la pièce (105),(120).

-Cet axe (107),(122),coulisse librement à l'intérieur d'une douille à billes fermée (108),(123),non magnétique.

-La douille à billes fermée (108),(123),est fixée dans une pièce support (109),(124),en matériau non magnétique. 30 -Un ressort de compression (110),(125), en matériau non magnétique est monté autour de l'axe (107), (122),entre la pièce (105),(106) et une extrémité de la douille à billes fermée (108),(123).

-Deux ressorts (111) et (112), en matériau non magnétique sont montés respectivement autour des aimants (101) et (103).

-Deux autres ressorts (126) et (127) en matériau non magnétique sont montés respectivement autour des aimants (102) et (104).

-Une pièce en alliage magnétique doux (113) autour de - 12 laquelle est enroulée une bobine (114) en fil de cuivre émaillé, se trouve en position horizontale.

-Une rondelle (116), (129) comporte une partie externe en métal conducteur et une partie interne, non représentée, en matériau isolant.

-Une extrémité de la bobine (114) est reliée à la partie en métal conducteur de la rondelle (116).

-L'autre extrémité de la bobine (114) est reliée à la partie en métal conducteur de la rondelle (129). -La partie interne, en matériau isolant, de la rondelle (116),(129),est fixée sur l'axe (115),(128).

-Une première borne de connexion (117), sur laquelle est fixé un balai conducteur en bronze béryllium doré (118),lui-même en appui souple sur la partie métallique 15 externe de la rondelle (116), assure un contact électrique avec la première extrémité de la bobine (114).

-Une deuxième borne de connexion (130),sur laquelle est fixé un balai conducteur en bronze béryllium doré (131),lui-même en appui souple sur la partie métallique 20 externe de la rondelle (129), assure un contact électrique avec la deuxième extrémité de la bobine (114).

-Un axe (115),(128),fixé sur l'ensemble pièce en alliage magnétique doux (113),bobine (114),est monté dans deux roulements à billes (119) et (132), permettant ainsi 25 la libre rotation de l'ensemble, pièce en alliage magnétique doux (113),bobine (114).

-Une roue dentée (121) fixée sur l'axe (128),permet de coupler mécaniquement l'ensemble pièce en alliage magnétique doux(113),bobine(114) , à un système externe 30 d'entraînement mécanique non représenté.

Dans la configuration représentée sur la figure 8, la pièce en alliage magnétique doux (113), autour de laquelle est enroulée la bobine (114) en cuivre émaillé, se trouve en position horizontale: -Les deux paires d'aimants (101),(103) et (102),(104), positionnées en répulsion magnétique, sont simultanément attirées par la pièce en alliage magnétique doux (113).

-Les deux ressorts (110) et (125) se décompressent.

-Les quatre ressorts (111),(112) et (126), (127), se 40 compriment, empêchant ainsi les deux paires - 13 d'aimants(101), (103) et (102), (104) de frotter ou de buter sur la pièce en alliage magnétique doux (113).

Dans la configuration représentée sur la figure 9, la pièce en alliage magnétique doux (113),autour de laquelle 5 est enroulée une bobine (114) en fil de cuivre émaillé, se trouve en position verticale: -Les deux paires d'aimants (101), (103) et (102), (104) positionnées en répulsion magnétique se repoussent violemment -Les deux ressorts (110) et (125),se 10 compriment.

-Les quatre ressorts (111),(112) et (126),(127),se décompressent.

Lorsque un mouvement rotatif de l'ensemble pièce en alliage magnétique doux (113),bobine (114),est effectué à 15 l'aide d'un système mécanique externe d'entraînement, non représenté, couplé à la roue dentée (121), solidaire de l'axe (128), cela a pour résultat un mouvement de va et vient des deux paires d'aimants (101),(103) et (102),(104).

Le mouvement rotatif de l'ensemble pièce en alliage magnétique doux (113), bobine (114), provoque une variation des lignes de flux magnétique générant ainsi de l'énergie électrique à l'intérieur de la bobine (114). Cette énergie électrique peut être récupérée sur 25 les bornes de connexion (117) et (130) reliées électriquement à la bobine (114).

Par ailleurs le mouvement de va et vient des quatre aimants (101),(103) et (102),(104),provoque une variation des lignes de flux magnétique générant ainsi de l'énergie 30 électrique à l'intérieur des huit bobines (133),(137),(134),(138) et (135),(139),(136),(140).

Cette énergie électrique, après traitement par un circuit électronique connu de redressement et de filtrage non représenté, peut être soit utilisée directement, soit 35 stockée dans une batterie.

Cette réalisation peut être également utilisée en moteur générateur. Ce dispositif peut être alimenté soit en courant alternatif, soit en courant continu grâce aux bornes d'accès (117) et (130).

Dans la version alimentée en courant alternatif il est possible de minimiser les pertes de ce dispositif en le faisant travailler par exemple à la résonance. La fréquence de fonctionnement est alors donnée par la formule bien connue en électronique: F= 1/2uIT F étant la fréquence de fonctionnement en Hertz, L la valeur de la bobine (114) en Henry, et C la valeur en Farad d'un condensateur branché en parallèle sur la bobine (114). Dans la version alimentée en courant 10 continu, les rondelles (116) et (129) sont usinées avec deux fentes isolées et la technique connue de l'homme de l'art des moteurs à courant continu peut être utilisée pour ce dispositif.

L'avantage de cette troisième utilisation de 15 l'invention utilisée en moteur électrique est qu'il permet d'obtenir un mouvement circulaire disponible au niveau de la roue dentée (121),un mouvement de va et vient disponible au niveau des deux axes (107) et (122),et enfin de l'énergie électrique disponible au 20 niveau des huit bobines (133), (137), (134), (138), et (137),(138),(139),(140).

Dans une variante simplifiée de cette réalisation, non représentée en détails, il est possible d'utiliser deux aimants en forme de U et de supprimer les bobines 25 (135),(139),(136) et (140). Une quatrième réalisation de l'invention particulièrement puissante est

représentée aux figures 10 et 11. Cette réalisation met en oeuvre des aimants constitués de solénoïdes supraconducteurs (201), (202), identiques, mobiles, travaillant en répulsion magnétique.

Il est bien connu que la génération de champs magnétiques importants de l'ordre de plusieurs Tesla peut se réaliser à l'aide d'aimants supraconducteurs. Ces 35 aimants comprennent généralement une bobine d'un fil conducteur très fin constitué par exemple d'un alliage spécial à base de Niobium Titane NbTi.

Cette bobine est refroidie grâce à de l'hélium liquide aux environs de 269 degré Centigrade. A cette 40 température la résistance du fil conducteur devient nulle et le courant circulant dans la bobine peut être très élevé avec une perte par effet joule nulle. Cette technique permet de réaliser des champs magnétiques très importants sans consommation électrique, la seule 5 contrainte étant de garder le solénoïde supraconducteur à une température proche de la température de l'hélium liquide. La technologie actuelle permet la fabrication de solénoïdes supraconducteurs de un à plusieurs mètres de diamètre pouvant générer des champs magnétiques de 10 plusieurs Tesla. De tels solénoïdes peuvent avantageusement être utilisés dans le dispositif de l'invention, représenté aux figures 10 et 11, dans la réalisation de centrales d'énergie électrique.

Dans cette réalisation le dispositif électro-magnéto15 mécanique représenté partiellement sur les figures 10 et 11 comprend principalement: -deux solénoïdes supraconducteurs (201) et (202), identiques, mobiles, travaillant en répulsion magnétique.

-Ces deux solénoïdes supraconducteurs (201) et (202)sont refroidis grâce à un réservoir d'hélium liquide (211), (223),et alimentés en courant continu grâce à une source de courant électrique (212),(224).

-Les deux solénoïdes supraconducteurs (201)et(202) sont 25 libres de se déplacer latéralement grâce à un système élastique et sont guidés à l'intérieur d'un dispositif de guidage (203), (204), en matériau non magnétique.

-Un axe (205), (217), en matériau non magnétique est solidaire de chaque solénoïde supraconducteur(201),(202). 30 -Cet axe (205),(217),coulisse librement à l'intérieur d'une douille à billes fermée (206),(218),non magnétique.

-Cette douille à billes fermée (206),(218), est fixée à l'intérieur d'un support (207),(219).

-Un premier ressort de compression (208), (220),en 35 matériau non magnétique est monté autour de l'axe (205),(217), entre le solénoïde supraconducteur (201), (202), et une extrémité de la douille à billes fermée (206),(218).

-Un second ressort (209),(221), en matériau non 40 magnétique est également monté autour de l'axe (205),(217), entre l'autre extrémité de la douille à billes fermée (206), (218), et une pièce d'appui (210),(222),fixée sur l'axe (205),(217).Ce ressort permet de limiter la course des deux aimants supraconducteurs.

Ce dispositif fonctionne de la manière suivante: A l'état initial le dispositif électro-magnétomécanique se trouve dans la configuration représentée sur la figure 10.

-L'élément en alliage magnétique doux (215) est retiré 10 de l'ouverture (216).

-Les deux solénoïdes supraconducteurs (201), (202),sont en répulsion magnétique l'un par rapport à l'autre et se situent à une distance égale à D1.

-Les deux ressorts (208),(220), sont comprimés.

-Les deux ressorts (209),(221), sont décompresses.

Dans la configuration représentée partiellement sur la figure 11 l'élément en alliage magnétique doux (215) est introduit à l'intérieur de l'ouverture (216) dans l'espace compris entre les deux solénoïdes supraconducteurs (201),(202), positionnés en répulsion magnétique.

-Les deux solénoïdes supraconducteurs (201), (202),sont alors fortement attirés par la pièce en alliage magnétique doux (215) et se rapprochent l'un de l'autre à 25 une distance égale à D2.

-Les deux ressorts (208),(220) se décompressent.

-Les deux ressorts (209),(221),se compriment.

Lorsqu'on effectue un mouvement de va et vient ou rotatif de l'élément en alliage magnétique doux (215) dans 30 l'ouverture (216) du dispositif électro-magnétomécanique, l'absence et la présence successives de l'élément en alliage magnétique doux (215) dans l'espace (216) compris entre les deux solénoïdes supraconducteurs (201),(202), positionnes en répulsion magnétique, 35 entraînent successivement un mouvement de répulsion et d'attraction des deux aimants supraconducteurs (201),(202).

-L'élément (213),(225), représenté sur les figures 10 et 11, est un ensemble mécanique du type connu de l'homme de l'art, permettant de transformer le mouvement de va et vient des deux solénoïdes supraconducteurs (201) et (202) en mouvement circulaire.

-Le mouvement circulaire réalisé grâce a l'élément (213),(225),peut être avantageusement utilisé pour 5 entraîner un alternateur, ou un générateur de courant continu représenté par le bloc (214),(226), aux figures et 11.

Le dispositif électro-magnéto-mécanique proposé dans la présente invention constitue donc un moyen pratique et 10 original d'exploiter une nouvelle source d'énergie: l'énergie magnétique d'aimants à base de terres rares ou supraconducteurs en la transformant en travail mécanique et en énergie électrique. Ce dispositif présente l'avantage de pouvoir allier une longue durée de 15 vie, un faible coût relatif, et une absence de pollution, ce qui le rend particulièrement intéressant pour de nombreuses applications comme par exemple pour entraîner des systèmes mécaniques, des moteurs, des générateurs.

Ce dispositif peut également être utilisé comme levier de 20 force magnétique pour des commandes manuelles secours sans consommation électrique etc...

Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel, non limitatif, et que l'on pourra remplacer ses éléments 25 constitutifs par des éléments équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Les blocs aimantés pourraient par exemple être multiples et avoir une forme parallélépipédique. Le système élastique pourrait être pneumatique ou hydraulique avec un dispositif de contrôle 30 électronique. Les aimants pourraient être guidés au moyen de rails ou de paliers. L'élément en alliage magnétique permettant de neutraliser la force de répulsion magnétique entre les deux aimants pourrait être un élément magnétique doux, semi-rémanent, dur, ou être 35 constitué d'un empilage de tôles magnétiques pour limiter les courants de Foucault. Il pourrait avoir une forme cylindrique, semi-circulaire, oblongue ou autre. Cet élément pourrait être introduit soit entièrement, soit partiellement dans l'espace compris entre les deux 40 aimants positionnés en répulsion magnétique etc...

Claims (15)

REVENDICATIONS

1/Dispositif électro-magnéto-mécanique permettant de transformer l'énergie magnétique d'aimants permanents ou supraconducteurs en travail mécanique, et en énergie électrique caractérisé en ce qu'il comprend: -deux blocs aimantés (1),(2) , identiques, mobiles, positionnés l'un en face de l'autre et orientés en répulsion magnétique; -un système élastique constitué d'un axe (4),(14), 10 solidaire des deux aimants (1),(2), d'un ressort de compression (7),(17),d'un ressort de limitation de course (8),(18), et d'une douille à billes fermée (5),(17) ; -un système de guidage constitué d'un cylindre creux (3), d'un axe (4),(14), solidaire des deux aimants 15 (1),(2), et d'une douille à billes fermée (5),(17) ; -quatre bobines (20), (22) et (21),(23),montées à proximité des deux blocs aimantés (1),(2),dans l'axe de déplacement des aimants; -un élément (10) en alliage magnétique quelconque 20 permettant de neutraliser la force de répulsion magnétique lorsqu'il est introduit entièrement ou partiellement dans l'espace (13) compris entre les deux blocs aimantés (1),(2), positionnés en répulsion magnétique.

2/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément (10) est constitué d'un alliage magnétique doux ou dur permettant non seulement la neutralisation de la force de répulsion magnétique, mais de plus l'attraction magnétique des deux 30 blocs aimantés (1) et (2) lorsqu'il est introduit dans l'espace (13) compris entre les deux aimants (1), (2), orientés en répulsion magnétique.

3/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que 35 l'introduction d'un l'élément (10) en alliage magnétique doux avec une force F'2 dans l'espace (13) compris entre les deux aimants (1),(2), positionnés en répulsion magnétique, provoque l'attraction magnétique des deux blocs aimantés (1),(2), avec une force F'l supérieure à 40 F'2.

4/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que le retrait de l'élément (10) en alliage magnétique doux avec une force F2, de l'espace (13) compris entre les deux 5 aimants (1),(2), positionnes en répulsion magnétique provoque la répulsion magnétique des deux blocs aimantés (1),(2), avec une force F1 supérieure à F2.

5/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en 10 ce que l'introduction et le retrait successifs de l'élément (10) en alliage magnétique doux dans l'espace (13) compris entre les deux aimants positionnes en répulsion magnétique entraînent un mouvement de va et vient des deux blocs aimantés (1),(2).

6/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le mouvement de va et vient des deux blocs aimantés (1),(2), positionnes en répulsion magnétique, fait varier les lignes de flux magnétique à l'intérieur 20 des quatre bobines (20),(22) et (21),(23), générant ainsi de l'énergie électrique.

7/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend une roue dentée (24) dans laquelle est 25 enserrée une pièce (10) en alliage magnétique doux et que la rotation de la dite roue dentée provoque un mouvement de va et vient alterné des deux couples d'aimants (1),(2) du montage A et (1),(2) du montage B.

8/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une 30 quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend: -deux paires d'aimants (101),(103) et (102),(104) identiques,mobiles, travaillant en répulsion magnétique; -une pièce en alliage magnétique doux (113) autour de 35 laquelle est enroulée une bobine (114) ; -un dispositif de connexion électrique relié à la bobine (114), constitué de deux bornes de connexion (117),(130), deux balais conducteurs souples (118),(131), deux rondelles métalliques (116),(129) ; -un axe (115),(128), fixé sur l'ensemble,élément (113) bobine (114), et engagé dans un roulement à billes (119),(132), permettant la libre rotation de l'ensemble élément (113), bobine (114) ; -une roue dentée (121), fixée sur l'axe (128) , autorisant un couplage mécanique pour effectuer la rotation de l'ensemble élément (113), bobine (114).

9/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le mouvement rotatif de l'ensemble pièce en 10 alliage magnétique doux (113), bobine (114), provoque un mouvement de va et vient des deux paires d'aimants (101),(103) et (102),(104).

10/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en 15 ce que le mouvement rotatif de l'ensemble élément (113), bobine (114), provoque une variation des lignes de flux magnétique, générant ainsi à l'intérieur de la bobine (114) de l'énergie électrique récupérable sur les bornes (117) et(130).

11/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le mouvement des quatre aimants (101), (103) et (102), (104), provoque une variation des lignes de flux magnétique générant ainsi à l'intérieur des huit bobines 25 (133), (137),(134),(138) et (135),(139),(136),(140), de l'énergie électrique.

12/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il peut être utilisé en générateur lorsque 30 l'ensemble (113), (114) est entraîné mécaniquement,ou en moteur lorsqu'il est alimenté en courant au niveau des bornes de connexion (117),(130).

13/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en 35 ce que le dispositif comprend: -deux solénoïdes supraconducteurs (201) et (202) identiques, mobiles, travaillant en répulsion magnétique et pouvant se déplacer latéralement; -un réservoir d'hélium liquide (211),(223) ; -une alimentation de courant électrique continu (212),(224); -un système élastique constitué d'un axe (205),(217), solidaire des deux solénoïdes supraconducteurs (201),(202), d'un ressort de compression (208),(220), 5 d'un ressort de limitation de course (209), (221), d'une douille à billes fermée (206), (218) ; -un système de guidage (203),(204) ; -un élément (215) permettant de neutraliser la force de répulsion magnétique lorsqu'il est introduit dans 10 l'espace (216) compris entre les deux aimants supraconducteurs (201) et (202).

14/Dispositif électro-magnéto-mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément (215) est constitué d'un alliage 15 magnétique doux ou dur, ou d'un élément équivalent permettant non seulement la neutralisation de la force de répulsion magnétique mais de plus l'attraction magnétique des deux solénoïdes supraconducteurs (201),(202) lorsqu'il est introduit dans l'espace (216) compris entre 20 les deux aimants supraconducteurs positionnés en répulsion magnétique.

15/Dispositif électro-magnéto-mécanique suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'absence et la présence successives de l'élément 25 (215) dans l'espace (216) provoque un mouvement de va et vient des deux solénoïdes supraconducteurs (201) et (202).