FR2995743A1

FR2995743A1 - Side induction toric generator i.e. dynamo, for generating direct current for e.g. space application, has coils constituting stator of generator and having switches to connect coils in series to obtain direct current voltage generator

Info

Publication number: FR2995743A1
Application number: FR1202516A
Authority: FR
Inventors: Ruy Jean Bardot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-03-21
Also published as: FR2995744A1; FR2995744B1

Abstract

The generator has a rotor comprising notches, and aluminum disks (3) fixed at sides of the rotor so as to form a flattened cylinder. Neodymium magnets are placed in the notches and directed toward the rotor to produce uniform and invariable induction flow. Coils (6) are positioned in a concentric way around the rotor according to an axis passing by center of the rotor. The coils constitute a stator of the generator. Each coil is equipped with a diode and switches to electrically connect the regrouped coils in series so as to obtain a direct current voltage generator.

Description

Le domaine technique de la présente invention, ci-dessous dénommée « Générateur Torique à Induction Latérale », concerne une machine génératrice de courant continu ou générateur du même genre que la dynamo mais dont la conception et la configuration mécanique spécifique qui neutralise le couple résistant, permet de générer un courant électrique avec un très haut rendement. L'état de la technique antérieure concernant la dynamo classique est que dans son principe elle est l'inverse d'un moteur, ce qui implique que le couple résistant qu'il faut vaincre pour produire du courant est sensiblement identique à celui du couple qui donne sa force à un moteur.The technical field of the present invention, hereinafter referred to as "Lateral Induction Toric Generator", relates to a machine generating direct current or generator of the same kind as the dynamo but whose design and specific mechanical configuration that neutralizes the resisting torque, allows to generate an electric current with a very high efficiency. The state of the art concerning the conventional dynamo is that in principle it is the opposite of an engine, which implies that the resisting torque that must be overcome to produce current is substantially identical to that of the torque that gives strength to an engine.

Cette transformation par la dynamo classique d'un travail mécanique en courant électrique est obtenu avec un rendement bas. La machine ici dénommée « Générateur Torique à Induction Latérale », objet de la présente invention, permet d'apporter une solution technique au problème technique posé par la transformation par la dynamo classique d'un travail 15 mécanique en courant électrique avec un rendement bas. La machine est constituée principalement d'un rotor inducteur entraîné par un moteur et d'un stator ou induit présentant les caractéristiques suivantes. Le rotor inducteur est constitué d'un anneau en acier doux comportant 8 inducteurs formés d'aimants permanents à sa périphérie. 20 Le rotor inducteur comporte deux disques d'aluminium disposés de part et d'autre de celui-ci de façon à former un cylindre aplati muni d'un axe de rotation en son centre. Le stator ou induit est constitué de bobines positionnées de façon concentrique autour du rotor inducteur selon un axe passant par le centre du rotor et les centres 25 géométriques des faces avant et arrière des bobines. Les bobines ainsi juxtaposées forment un tore. Au centre du stator de forme torique les aimants inducteurs dont les pôles Nord sont orientés vers l'extérieur du rotor, génèrent une induction dans les bobines lorsque le rotor est mis en rotation par le moteur d'entraînement. 30 Dans le stator de forme torique, les lignes d'inductions sont concentrées à l'intérieur des bobines et non plus en partie à l'extérieur comme dans le cas ou le stator ne serait constitué que d'une bobine unique ou de plusieurs bobines suffisamment éloignées les unes des autres pour ne pas pouvoir interagir entre elles comme des bobines de Helmholtz.This transformation by the conventional dynamo of a mechanical work in electric current is obtained with a low yield. The machine here called "Lateral Induction Toric Generator", which is the subject of the present invention, makes it possible to provide a technical solution to the technical problem posed by the transformation by the conventional dynamo of a mechanical work in electrical current with a low efficiency. The machine consists mainly of an inductor rotor driven by a motor and a stator or armature having the following characteristics. The inductor rotor consists of a mild steel ring with 8 inductors formed of permanent magnets at its periphery. The inductor rotor has two aluminum discs disposed on either side thereof to form a flattened cylinder provided with an axis of rotation at its center. The stator or armature is constituted by coils concentrically positioned around the inductor rotor along an axis passing through the center of the rotor and the geometrical centers of the front and rear faces of the coils. The coils thus juxtaposed form a torus. In the center of the toroidal stator the inductor magnets whose North poles are oriented towards the outside of the rotor, generate an induction in the coils when the rotor is rotated by the drive motor. In the toroidal stator, the inductance lines are concentrated inside the coils and no longer outside, as in the case where the stator consists only of a single coil or several coils. sufficiently distant from each other not to be able to interact with each other like Helmholtz coils.

De ce fait, les couples de torsion associés aux gradients magnétiques des flux induits à l'extérieur des bobines sont neutralisés. Le stator de forme torique, parce qu'il canalise les lignes d'inductions, peut être par analogie comparé au rotor d'un moteur ou d'une dynamo. Cependant l'absence de polarisation interdit toute possibilité d'apparition d'un couple magnétique d'interaction entre le flux d'induction produit par la couronne d'aimants périphérique du rotor et le flux induit à l'intérieur des bobines du stator de forme torique. Ainsi pour une vitesse de rotation constante maintenue par le moteur entraînant le rotor, il est possible de produire avec un très haut rendement du courant continu en ne consommant que l'énergie correspondant à l'entretient de l'énergie cinétique de rotation du rotor ainsi que celle liée aux frottements mécaniques. Les dessins schématiques annexés qui illustrent l'invention sont les suivants : Les schémas (Fig. 1), représentent en plan et de face, le principe vérifié expérimentalement par moi-même, de la production d'un courant induit dans un 20 cadre conducteur en déplacement et soumis au champ magnétique d'induction de 8 aimants (5) juxtaposés, formants une rampe magnétique. Le schéma (Fig.2), représentent en plan et en coupe, le principe vérifié expérimentalement par moi-même, de la production d'un courant induit dans un cadre conducteur soumis au champ d'induction de 16 aimants (5) juxtaposés 25 formants 2 rampes magnétiques en mouvement. Le schéma (Fig.3) représente en coupe, le principe du moteur ou de la dynamo. Le schéma (Fig.4) représente en plan et coupe, une partie du rotor du générateur. Le schéma (Fig.5A, 5B et 5C) représente en plan 3 variantes de couronne magnétique inductrice.As a result, the torsion torques associated with the magnetic gradients of the fluxes induced outside the coils are neutralized. The toroidal stator, because it channels the lines of inductions, can be by analogy compared to the rotor of an engine or a dynamo. However, the absence of polarization prohibits any possibility of occurrence of a magnetic interaction torque between the induction flux produced by the ring of peripheral magnets of the rotor and the flux induced inside the stator coils of shape ring. Thus, for a constant rotational speed maintained by the motor driving the rotor, it is possible to produce with a very high efficiency of the direct current by consuming only the energy corresponding to the maintenance of the rotational kinetic energy of the rotor and than that related to mechanical friction. The accompanying diagrammatic drawings which illustrate the invention are as follows: The diagrams (Fig. 1) show in plan and in front the principle verified experimentally by myself, of the production of a current induced in a conducting frame in displacement and subjected to the induction magnetic field of 8 magnets (5) juxtaposed, forming a magnetic ramp. The diagram (Fig.2), represent in plan and in section, the principle verified experimentally by myself, the production of a current induced in a conductive frame subjected to the induction field of 16 magnets (5) juxtaposed 25 formants 2 magnetic ramps in motion. The diagram (Fig.3) shows in section, the principle of the engine or the dynamo. The diagram (Fig.4) shows in plan and section, a portion of the rotor of the generator. The diagram (Fig.5A, 5B and 5C) shows in plan 3 variants of inductive magnetic crown.

Le schéma (Fig.6A et 6B), représente de profil et de face, le type de bobine utilisable par le générateur. Le schéma (Fig.7) représente en plan, une partie du dispositif qui est à l'origine de la production du courant du générateur.The diagram (Fig.6A and 6B) shows the profile and face, the type of coil used by the generator. The diagram (FIG. 7) represents in plan, a part of the device which is at the origin of the generation of the generator current.

Le schéma (Fig.8) représente en coupe, de façon très simplifiée la machine dans une enceinte refroidie à très basse température avec de l'azote ou de l'hélium liquide. Le schéma (Fig.9) représente de façon simplifiée, une vue en plan de la machine. Le schéma (Fig.10) représente les circuits électriques de redressement par diodes 10 du courant généré et de commutation des bobines en parallèle ou en série. Pour la bonne compréhension de la solution technique apportée par l'invention, il sera fait ici, en préalable à l'exposé détaillé, un rappel concernant le principe de l'induction électromagnétique. Les schémas (Fig. 1), représentent l'expérience de la production d'un courant 15 induit dans un cadre conducteur soumis au flux d'induction tze^ de 8 aimants (5) formant une rampe magnétique. Le cadre se déplace depuis l'extrémité A jusqu'à l'extrémité B de la rampe magnétique inductrice. On remarque que les flux (I)' et cl)" divergent par rapport à l'axe de symétrie magnétique du flux d'induction principal O. 20 Les flux 1' et (I)" génèrent dans les portions du conducteur concernées des courants de sens contraires dont la somme algébrique est nulle. Dans une dynamo, les conducteurs actifs coupent le flux (1) produit par l'inducteur. C'est la longueur « L » de la partie de chaque conducteur actif directement soumise au flux (1) qui est prise en compte pour le calcul de la f.é.m. d'une dynamo. 25 Ici, cette longueur « L » correspond à la longueur L des aimants (5) inducteurs dont les dimensions sont : Longueur L = 40mm, largeur I = lOmm et l'épaisseur e = 5mm Pour le calcul de la f.é.m. on utilise la formule : E=B.L.V Avec : E : (f.é.m.) force électromotrice (Volt) B : intensité du vecteur induction (Tesla) 5 L : longueur du conducteur actif (Mètre) V : vitesse (Mètre par seconde) Pour la bonne compréhension de la solution technique apportée par l'invention, il sera fait ici, en préalable à l'exposé détaillé, un rappel théorique basé sur une observation expérimentale et en rapport avec l'invention, concernant le sens du 10 courant et le sens du flux d'induction (I)' dans une bobine fixe par rapport au sens de déplacement du champ magnétique inducteur. Le schéma (Fig.2) représente en plan 3 étapes d'induction. Dans ce cas, le cadre conducteur évoqué dans le commentaire et représenté en Fig.1, symbolise une bobine fixe. 15 Deux rampes inductrices solidaires, constituées chacune de 8 aimants (5) et séparées par un espace, se déplacent sous la bobine. Ce mouvement produit un effet, constaté expérimentalement, équivalent à celui qui consiste à déplacer, en sens inverse, la bobine d'une extrémité à l'autre des rampes magnétiques. 20 Le flux d'induction (1) des deux rampes inductrices, génère une force électromotrice de type courant continue dans les spires de la bobine, maximum à l'approche des extrémités A, B, et C, D, et minimum au passage au centre de chacune des rampes magnétiques, soit aux points à égale distance des points A, B, et C, D. Ainsi, entre les points A et B puis B et C puis C et D, le courant circule dans les 25 sens indiqués par les flèches. Pour la bonne compréhension de la solution technique apportée par l'invention, il sera fait ici, en préalable à l'exposé détaillé, un rappel concernant le principe de fonctionnement du moteur électrique et réciproquement de la dynamo, du fait de la réversibilité du phénomène. 30 La (Fig.3) représente de façon schématique un rotor de moteur ou de dynamo qui permet de comprendre le principe qui permet de produire un travail mécanique moteur généré par le couple moteur dans le cas du moteur ou un travail mécanique résistant généré par le couple résistant dans le cas de la dynamo. Une façon purement abstraite de calculer le couple est de considérer que la force électromagnétique ou « force de Laplace » pourrait être créée par le flux d'induction (1) du stator et agirait sur les conducteurs logés dans des encoches sur le rotor et traversés par le courant d'intensité. En réalité, le flux d'induction (1) du stator est pratiquement nul sur les conducteurs logés dans des encoches et par conséquent n'agit pas sur eux. L'origine du couple moteur ou résistant est bien en réalité la magnétisation 10 transversale du rotor. Ainsi, la masse ferromagnétique du rotor qui concentre le flux électromagnétique induit D' se comporte comme un dipôle magnétique en interaction avec le flux d'induction D du stator. La force électromagnétique ou « force de Laplace », résultante macroscopique des 15 vecteurs force de Lorentz microscopiques, qui se manifeste en périphérie des conducteurs actifs et qui, par effet de cumulation, est à l'origine de la formation du flux induit 0', est par conséquent supplantée par la force du couple magnétique d'interaction entre le flux d'induction es et le flux induit (1)'. Ainsi la force électromagnétique se manifeste en un lieu de l'espace qui n'est pas 20 celui où elle a pris naissance. Les caractéristiques techniques propres à l'invention sont les suivantes : Suivant schéma (Fig.4), Le rotor (1) est constitué d'un anneau en acier doux de diamètre extérieur 310mm, de diamètre intérieur 262mm et d'épaisseur 40mm. Le rotor (1) comporte à sa périphérie 80 encoches (2) identiques de largueur 25 10.3mm et de profondeur 2.5mm. Le rotor (1) comporte deux disques d'aluminium (3) d'épaisseur 3mm et de diamètre 315mm disposés et fixé par vissage de part et d'autre du rotor (1) de façon à former un cylindre aplati muni d'un axe de rotation (4) en son centre. Les 64 aimants (5) identiques de forme parallélépipédiques sont de type Néodyme 30 et de dimensions : Longueur = 40mm, largueur = 10mm, épaisseur = 5mm. 2 9 9 5 74 3 6 Les 64 aimants (5) sont disposés dans 64 encoches (2) du rotor (1) Les 64 aimants (5) possèdent une rémanence ou densité de flux magnétique permanent d'une valeur d'environ 1 Tesla soit 10 000 Gauss. Les 64 aimants (5) sont polarisés dans le sens de l'épaisseur. 5 Les 64 aimants (5) sont orientés de façon identique avec le pôle Nord vers l'extérieur du rotor (1) de façon à produire un flux d'induction uniforme et invariable. Les lignes d'induction de polarité Sud sont concentrées dans la masse en acier doux du rotor (1). L'assemblage des aimants (5) avec le rotor (1) consiste à introduire les 64 aimants (5) dans 64 encoches (2) par groupe de huit aimants (5) consécutifs séparés par un intervalle de 2 encoches (2). Cet assemblage constitue la couronne magnétique inductrice du rotor (1). Suivant schéma (Fig. 5A, 5B et 5C), trois autres variantes de couronne magnétique inductrice du rotor (1) sont possibles.The diagram (FIG. 8) shows in section, very simply, the machine in an enclosure cooled at very low temperature with nitrogen or liquid helium. The diagram (Fig. 9) shows in a simplified way a plan view of the machine. The diagram (FIG. 10) represents the diode rectifying electrical circuits 10 of the generated current and switching of the coils in parallel or in series. For a good understanding of the technical solution provided by the invention, it will be done here, in advance of the detailed presentation, a reminder concerning the principle of electromagnetic induction. The diagrams (Fig. 1) show the experience of producing an induced current in a conductive framework subjected to the induction flux of eight magnets (5) forming a magnetic ramp. The frame moves from end A to end B of the inductive magnetic ramp. It is noted that the flows (I) 'and cl) "diverge with respect to the axis of magnetic symmetry of the main induction flux O. The flows 1' and (I)" generate currents in the portions of the conductor concerned. of opposite meanings whose algebraic sum is zero. In a dynamo, the active conductors cut the flux (1) produced by the inductor. It is the length "L" of the part of each active conductor directly subjected to the flow (1) which is taken into account for the calculation of the emf. of a dynamo. Here, this length "L" corresponds to the length L of the inductor magnets (5) whose dimensions are: Length L = 40mm, width I = 10mm and thickness e = 5mm For the calculation of the emf . we use the formula: E = BLV With: E: (f.e.m.) electromotive force (Volt) B: intensity of the induction vector (Tesla) 5 L: length of the active conductor (Meter) V: speed (Meter by second) For a good understanding of the technical solution provided by the invention, it will be done here, in advance of the detailed description, a theoretical reminder based on an experimental observation and in connection with the invention, concerning the meaning of the invention. current and the direction of the induction flux (I) 'in a fixed coil relative to the direction of displacement of the inductive magnetic field. The diagram (FIG. 2) shows in plan 3 steps of induction. In this case, the conductive frame mentioned in the commentary and shown in Fig.1, symbolizes a fixed coil. Two integral inductor ramps, each consisting of 8 magnets (5) and separated by a space, move under the coil. This movement produces an effect, found experimentally, equivalent to that which consists in moving, in the opposite direction, the coil from one end to the other of the magnetic ramps. The induction flux (1) of the two induction ramps generates a continuous current-type electromotive force in the turns of the coil, at the maximum approach of the ends A, B, and C, D, and at least at the transition to center of each of the magnetic ramps, ie at points equidistant from points A, B, and C, D. Thus, between points A and B and then B and C and then C and D, the current flows in the 25 directions indicated by the arrows. For a good understanding of the technical solution provided by the invention, it will be done here, prior to the detailed presentation, a reminder about the principle of operation of the electric motor and reciprocally the dynamo, because of the reversibility of the phenomenon . The (FIG. 3) diagrammatically represents an engine or dynamo rotor which makes it possible to understand the principle which makes it possible to produce a mechanical engine work generated by the engine torque in the case of the engine or a resistant mechanical work generated by the engine. resistant torque in the case of the dynamo. A purely abstract way of calculating the torque is to consider that the electromagnetic force or "Laplace force" could be created by the induction flux (1) of the stator and act on the conductors housed in notches on the rotor and traversed by the current of intensity. In fact, the induction flux (1) of the stator is virtually zero on the conductors housed in notches and therefore does not act on them. The origin of the driving or resisting torque is actually the transverse magnetization of the rotor. Thus, the ferromagnetic mass of the rotor which concentrates the electromagnetic flux induced D 'behaves like a magnetic dipole interacting with the induction flux D of the stator. The electromagnetic force or "Laplace force", a macroscopic result of the microscopic Lorentz force vectors, which manifests itself at the periphery of the active conductors and which, by the effect of cumulation, is at the origin of the formation of the induced flux O '. is therefore supplanted by the force of the magnetic interaction torque between the induction flux es and the induced flux (1) '. Thus the electromagnetic force manifests itself in a place of space that is not the one where it originated. The technical characteristics of the invention are as follows: According to the diagram (FIG. 4), the rotor (1) consists of a mild steel ring with an outside diameter of 310 mm, an inside diameter of 262 mm and a thickness of 40 mm. The rotor (1) has at its periphery 80 notches (2) identical width 10.3mm and 2.5mm depth. The rotor (1) comprises two aluminum discs (3) of thickness 3 mm and diameter 315 mm arranged and fixed by screwing on either side of the rotor (1) so as to form a flattened cylinder provided with an axis rotation (4) at its center. The 64 identical parallelepiped shaped magnets (5) are of Neodymium type 30 and of dimensions: Length = 40mm, width = 10mm, thickness = 5mm. The 64 magnets (5) are arranged in 64 slots (2) of the rotor (1) The 64 magnets (5) have a remanence or density of permanent magnetic flux of a value of about 1 Tesla that is 10 000 Gauss. The 64 magnets (5) are polarized in the direction of the thickness. The 64 magnets (5) are oriented identically with the north pole outwardly of the rotor (1) so as to produce a uniform and invariable induction flux. South polarity induction lines are concentrated in the mild steel mass of the rotor (1). The assembly of the magnets (5) with the rotor (1) consists in introducing the 64 magnets (5) in 64 notches (2) in groups of eight consecutive magnets (5) separated by a gap of 2 notches (2). This assembly constitutes the inductive magnetic crown of the rotor (1). According to the diagram (FIGS. 5A, 5B and 5C), three other variants of inductive magnetic ring of the rotor (1) are possible.

La première variante (Fig. 5A), consiste à utiliser 64 aimants (14) de section transversale de forme trapézoïdale, magnétisés Nord vers la base et Sud vers le sommet en contact avec le rotor (1) et en procédant pour leur mise en place sur le rotor (1) de la même façon, déjà décrite, que pour la première variante comportant 64 aimants de forme parallélépipédique.The first variant (Fig. 5A) consists in using 64 magnets (14) of trapezoidal cross-section, magnetized North towards the base and south towards the top in contact with the rotor (1) and proceeding to their installation. on the rotor (1) in the same way, already described, as for the first variant comprising 64 parallelepiped-shaped magnets.

Dans ce cas le profil des crénelures de séparation des encoches est également de forme trapézoïdale de façon à s'adapter à la géométrie particulière des aimants. La deuxième variante (Fig. 5B), consiste à utiliser 64 aimants (15) de section transversale en forme de segment de cylindre magnétisés diamétralement avec leur polarité Nord orientée vers l'extérieur du rotor (1).In this case the profile of the notch separation crenellations is also trapezoidal in shape so as to adapt to the particular geometry of the magnets. The second variant (Fig. 5B) is to use 64 magnets (15) of cylinder-shaped cross-section magnetized diametrically with their northward-outward polarity of the rotor (1).

Leur mise en place sur le rotor (1) se fait de la même façon, déjà décrite, que pour des aimants de forme parallélépipédique. Dans ce cas les crénelures de séparation des aimants ont une hauteur de lmm pour une épaisseur de 0,5mm. La troisième variante (Fig. 5C), consiste à utiliser 128 aimants (5) identiques de 30 section transversale de forme trapézoïdale et de dimensions : Longueur = 40mm, largueur sommet = 5.8mm, largueur base = 4.6mm, épaisseur = lOmm. Ces configurations (Fig. 5A, 5B et 5C), permettent d'obtenir un champ magnétique particulièrement uniforme et invariable à la surface des rampes inductrices.Their placement on the rotor (1) is done in the same way, already described, for parallelepiped-shaped magnets. In this case the separation crenellations of the magnets have a height of 1 mm for a thickness of 0.5 mm. The third variant (FIG 5C) consists of using 128 identical magnets (5) of trapezoidal cross-sectional shape and of dimensions: length = 40 mm, vertex width = 5.8 mm, base width = 4.6 mm, thickness = 10 mm. These configurations (FIGS 5A, 5B and 5C) make it possible to obtain a particularly uniform and invariable magnetic field on the surface of the inductive ramps.

Pour autant, ces trois variantes sont beaucoup plus coûteuses à mettre en oeuvre, du fait du coût de fabrication sur mesure des types d'aimants nécessaires, beaucoup plus élevé que celui des aimants parallélépipédique. Selon la formule F = m . co2 . R Avec : F : Force centrifuge (Newton) M : Poids d'un aimant (Kg) co : Vitesse angulaire (Rad/s) R : rayon du rotor (Mètre) Il est possible de constater que pour pouvoir atteindre une vitesse de rotation 15 supérieure à 30 Tr/s, les aimants doivent être collés sur le rotor. Suivant schéma (Fig.6A), chaque bobine (6) du générateur comporte un support (7) de spires (8) constitué d'un matériau non magnétique de dimension : Longueur = 50mm, largeur = 50mm, épaisseur = 10mm. Chaque bobine (6) comporte une face avant, une face arrière, une base et un 20 sommet. Chaque bobine (6) est maintenue en place par un système de fixation sur sa partie arrière. Chaque bobine (6) est constituée de 500 spires (8) de fil de cuivre émaillé de section 0.2mm enroulées autour du support (7) sur 10 couches, soit une épaisseur 25 d'environ 2.5mm. Chaque bobine (6) est positionnée de façon concentrique autour du rotor (1), selon un axe passant par le centre du rotor (1), et les centres géométriques des faces avant et arrière. Chaque bobine (6) est décalée d'un angle de 4,5 degrés par rapport à la 30 précédente ou la suivante. 2 995 743 8 Suivant schéma électrique (Fig.10), chaque bobine (6) est équipée d'une diode qui permet de bloquer le courant de sens inverse généré au moment du passage sur la zone intermédiaires entre la série d'aimants inducteurs précédente et la série d'aimants inducteurs suivante. 5 Chaque bobine (6) est équipée également de 2 commutateurs qui permettent de connecter électriquement en série les bobines (6) par groupe de 2, 4, 5, 8, 10, 16, 20, ou 40, soit les diviseurs entiers de 80. De cette façon, il est possible d'obtenir du générateur, 8 tensions de fonctionnement continues. 10 Les 80 bobines (6) du générateur ainsi disposées constituent le stator de forme torique, de diamètre intérieur 317mm et de diamètre extérieur 425mm. Un entrefer de 1mm sépare les faces extérieures des aimants (5) de polarité Nord et fixés en périphérie du rotor (1), des sections de spires (8) situées sur la face avant des bobines (6) orientée vers le rotor (1).However, these three variants are much more expensive to implement, because of the custom manufacturing cost of the types of magnets required, much higher than that of parallelepiped magnets. According to the formula F = m. co2. R With: F: Centrifugal force (Newton) M: Weight of a magnet (Kg) co: Angular velocity (Rad / s) R: radius of the rotor (Meter) It is possible to notice that to reach a rotational speed Greater than 30 RPM, the magnets must be glued to the rotor. According to the diagram (FIG. 6A), each coil (6) of the generator comprises a support (7) of turns (8) made of a non-magnetic material of dimension: length = 50 mm, width = 50 mm, thickness = 10 mm. Each coil (6) has a front face, a back face, a base and a top. Each coil (6) is held in place by a fastening system on its rear part. Each coil (6) consists of 500 turns (8) enamelled copper wire 0.2mm section wound around the support (7) on 10 layers, a thickness of about 2.5mm. Each coil (6) is positioned concentrically around the rotor (1), along an axis passing through the center of the rotor (1), and the geometric centers of the front and rear faces. Each coil (6) is offset by an angle of 4.5 degrees from the previous one or the next. 2 995 743 8 According to the electrical diagram (FIG. 10), each coil (6) is equipped with a diode which makes it possible to block the current of the opposite direction generated at the moment of passing over the intermediate zone between the series of inductor magnets preceding and the following series of inductor magnets. Each coil (6) is also equipped with 2 switches which make it possible to connect the coils (6) electrically in series in groups of 2, 4, 5, 8, 10, 16, 20, or 40, or the entire divisors of 80 In this way, it is possible to obtain from the generator 8 continuous operating voltages. The 80 coils (6) of the generator thus arranged constitute the toroidal stator, of inner diameter 317mm and outer diameter 425mm. A gap of 1mm separates the outer faces of the magnets (5) of North polarity and fixed at the periphery of the rotor (1), sections of turns (8) located on the front face of the coils (6) facing the rotor (1) .

Pour le calcul de l'intensité du vecteur induction, on utilise la formule : aretan Avec : B : intensité du vecteur induction (Tesla) L : longueur de l'inducteur (Mètre) W : largeur de l'inducteur (Mètre) D : épaisseur de l'inducteur (Mètre) Z : distance d'entrefer (Mètre) Selon cette formule et avec la distance d'entrefer Z = 1mm, la densité de flux magnétique à l'origine de l'induction dans les sections de spires situées sur la face 25 avant des bobines (6) est d'environ 0.261 Tesla soit 2610 Gauss. La densité de flux magnétique au niveau de la face arrière des bobines (6) est d'environ 0.0024 Tesla soit 24 Gauss.For the calculation of the intensity of the induction vector, we use the formula: aretan With: B: intensity of the induction vector (Tesla) L: length of the inductor (Meter) W: width of the inductor (Meter) D: thickness of the inductor (Meter) Z: gap distance (Meter) According to this formula and with the gap distance Z = 1mm, the magnetic flux density at the origin of the induction in the sections of turns located on the front face of the coils (6) is about 0.261 Tesla or 2610 Gauss. The magnetic flux density at the rear face of the coils (6) is about 0.0024 Tesla or 24 Gauss.

Le schéma (Fig.7) représente une application du principe illustré par les schémas (Fig.1 et 2), et qui est à l'origine de la production du courant du générateur objet de la présente invention. Le rotor (1), le moteur non représenté à l'extrémité de l'axe du rotor (1) ainsi que le 5 stator (7) sont maintenu en place par une structure, non représentée, composée de plans horizontaux pourvus de percements et reliés entre eux par des entretoises. Ainsi lorsque le rotor (1) muni de ses aimants (5) tourne devant les bobines (6) un courant induit circule dans les spires produisant un flux magnétique dans les 10 bobines (6). Chaque bobine (6) devient génératrice de courant continu. A chaque instant 64 bobines (6) génèrent un courant continu du sens correspondant à la polarité des aimants (5) inducteurs, tandis que 16 bobines (6) du fait du blocage par sa diode, ne génèrent aucun courant. 15 Les 64 bobines (6) en fonctionnement deviennent alors des dipôles magnétiques et interagissent entre elles comme des bobines de Helmholtz. De ce fait, les couples de torsion associés aux gradients magnétiques des flux induits à l'extérieur des bobines (6) sont neutralisés. Le stator de forme torique, parce qu'il concentre les lignes d'inductions, peut être 20 par analogie comparé au rotor d'un moteur ou d'une dynamo. Cependant l'absence de polarisation interdit toute possibilité d'apparition d'un couple magnétique résistant d'interaction entre le flux d'induction produit par la couronne d'aimants (5) périphérique du rotor (1) et le flux induit à l'intérieur des bobines (6) du stator de forme torique. 25 E symbolise la somme des courants unitaires produit en parallèle par chaque bobine (6) ou groupe de bobines génératrices de courant continu et qui peuvent être collectés. L'appareil tel qu'il est décri par l'invention est susceptible d'être fabriqué selon des échelles différentes en faisant varier le nombre et la taille des aimants ainsi que le 30 nombre et la taille des bobines qui le compose.The diagram (FIG. 7) represents an application of the principle illustrated by the diagrams (FIGS. 1 and 2), and which is at the origin of generating the current of the generator that is the subject of the present invention. The rotor (1), the motor not shown at the end of the axis of the rotor (1) and the stator (7) are held in place by a structure, not shown, composed of horizontal planes provided with penetrations and interconnected by spacers. Thus, when the rotor (1) provided with its magnets (5) rotates in front of the coils (6), an induced current flows in the turns producing a magnetic flux in the coils (6). Each coil (6) becomes a direct current generator. At each instant, 64 coils (6) generate a continuous current of the direction corresponding to the polarity of the inductor magnets (5), while 16 coils (6) due to the blocking by its diode, generate no current. The 64 coils (6) in operation then become magnetic dipoles and interact with each other like Helmholtz coils. As a result, the torsion moments associated with the magnetic gradients of the fluxes induced outside the coils (6) are neutralized. The toroidal stator, because it concentrates the lines of inductions, can be analogous to the rotor of an engine or dynamo. However, the absence of polarization prohibits any possibility of occurrence of a magnetic torque resistant interaction between the induction flux produced by the ring of magnets (5) peripheral rotor (1) and the flux induced to the inside the coils (6) of the toroidal stator. E symbolizes the sum of unit currents produced in parallel by each coil (6) or group of DC-generating coils and which can be collected. The apparatus as described by the invention is capable of being manufactured at different scales by varying the number and size of the magnets as well as the number and size of the coils that compose it.

L'appareil tel qu'il est décri par l'invention est susceptible, du fait de sa grande simplicité mécanique, de pouvoir fonctionner dans une enceinte refroidie à très basse température avec de l'azote ou de l'hélium liquide. A la température de l'Azote liquide la résistivité du cuivre et réduite d'un facteur 4.The apparatus as described by the invention is likely, because of its great mechanical simplicity, to be able to operate in an enclosure cooled at a very low temperature with nitrogen or liquid helium. At the temperature of the liquid nitrogen, the resistivity of the copper is reduced by a factor of 4.

Avec de l'hélium liquide, il est possible d'obtenir la supraconductivité des bobines (6). Ainsi par diminution voir disparition de la dissipation le rendement peut être encore augmenté. Le dessin (Fig.8) représente très schématiquement l'assemblage mécanique, constitué par le rotor (1) et le stator, enfermés dans une enceinte cryogénique (11) refroidie par une échangeur thermique (13). Ainsi par construction, l'induit est traversé par le champ magnétique. Lorsque l'on refroidit les bobines (6) formants l'induit à la «température critique», des vortex se forment dans les conducteurs lors du passage à l'état supraconducteur. Cette procédure est appelée « refroidissement sous champ ».With liquid helium, it is possible to obtain the superconductivity of the coils (6). Thus by decrease see disappearance of the dissipation the yield can be further increased. The drawing (FIG. 8) very schematically represents the mechanical assembly constituted by the rotor (1) and the stator, enclosed in a cryogenic chamber (11) cooled by a heat exchanger (13). Thus by construction, the armature is crossed by the magnetic field. When the coils (6) forming the armature at the "critical temperature" are cooled, vortices are formed in the conductors during the transition to the superconducting state. This procedure is called "cooling under field".

Cette procédure nécessite l'utilisation de bobinages réalisés en matériau supraconducteur de Type 2 à la métallurgie particulière de façon à permettre d'ancrer les vortex, tels les alliages de niobium-titane ou niobium-étain par exemple, utilisés dans le domaine de l'électrotechnique supraconductrice. Dans ce cas l'entraînement du rotor par le moteur (9) fixé à l'extérieur de l'enceinte et fonctionnant à température ambiante, se fait par l'intermédiaire d'une transmission magnétique (12) constituée de plusieurs caissons (10) étanches de forme aplatis contenant les pièces rotatives et les aimants constituant le mécanisme de transmission, cela de façon à garantir la conservation des conditions de température.This procedure requires the use of windings made of Type 2 superconducting material to the particular metallurgy so as to allow to anchor vortices, such as niobium-titanium alloys or niobium-tin for example, used in the field of superconducting electrical engineering. In this case the drive of the rotor by the motor (9) fixed outside the chamber and operating at ambient temperature, is via a magnetic transmission (12) consisting of several boxes (10). sealed form of flat containing rotating parts and magnets constituting the transmission mechanism, so as to ensure the preservation of temperature conditions.

L'appareil tel qu'il est décri par l'invention est susceptible d'être utilisé entant que générateur autonome de courant continu pour un usage industriel, spatial, militaire ou particulier.The apparatus as described by the invention is capable of being used as an autonomous DC generator for industrial, space, military or particular use.