FR3077170A1 - HELIO-VOLTAIC SENSOR AND DEVICE FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY COMPRISING SUCH A SENSOR - Google Patents
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Abstract
Ce capteur (2) comprend une enceinte étanche (10) délimitant un vide partiel (12), un ensemble rotatif (6) monté pivotant autour d'un axe de rotation à l'intérieur de l'enceinte étanche, et une ailette (40) solidaire de l'ensemble rotatif, l'ailette (40) présentant une face (44) relativement sombre et une face (42) relativement claire, le capteur (2) comprenant un premier élément magnétique solidaire de l'enceinte étanche (10) et un second élément magnétique solidaire de l'ensemble rotatif (6), au moins l'un des premier et second éléments magnétiques comportant un enroulement (46) apte à être électriquement connecté à un circuit électrique de récupération (78) d'une énergie électrique.This sensor (2) comprises a sealed enclosure (10) delimiting a partial vacuum (12), a rotating assembly (6) pivotally mounted about an axis of rotation inside the sealed enclosure, and a fin (40). ) integral with the rotary assembly, the fin (40) having a relatively dark face (44) and a relatively light face (42), the sensor (2) comprising a first magnetic element integral with the sealed enclosure (10) and a second magnetic element integral with the rotary assembly (6), at least one of the first and second magnetic elements having a winding (46) adapted to be electrically connected to an electrical circuit (78) for recovering an energy electric.
Description
Capteur hélio-voltaïque et dispositif de génération d’énergie électrique comprenant un tel capteurSolar photovoltaic sensor and electrical energy generation device comprising such a sensor
L'invention concerne le domaine des capteurs, en particulier des capteurs photovoltaïques, et des dispositifs de génération d'énergie électrique comprenant de tels capteurs.The invention relates to the field of sensors, in particular photovoltaic sensors, and devices for generating electrical energy comprising such sensors.
On connaît aujourd'hui des capteurs photovoltaïques capables de convertir une énergie lumineuse en une énergie électrique. De manière classique, l'énergie électrique générée par des capteurs photovoltaïques est sous la forme d’un courant électrique continu.Photovoltaic sensors are known today capable of converting light energy into electrical energy. Conventionally, the electrical energy generated by photovoltaic sensors is in the form of direct electric current.
Bien que de tels capteurs photovoltaïques soient aujourd'hui communément utilisés, ils présentent un faible rendement. Le coût d’exploitation de tels capteurs est donc trop élevé. En outre, ils ne conviennent pas pour la génération d'un courant électrique alternatif.Although such photovoltaic sensors are commonly used today, they have a low efficiency. The cost of operating such sensors is therefore too high. In addition, they are not suitable for generating an alternating electric current.
D'un tout autre côté, un radiomètre de Crookes convertit une énergie lumineuse en une énergie mécanique. Un radiomètre de Crookes se compose généralement d'une ampoule délimitant un vide partiel. Un ensemble rotatif comprenant plusieurs ailettes est monté pivotant à l'intérieur de l'ampoule. Les ailettes comprennent une face relativement sombre et une face relativement claire. Sous l'effet d'un rayonnement lumineux, l'ensemble rotatif est entraîné en rotation par rapport à l'ampoule.On the other hand, a Crookes radiometer converts light energy into mechanical energy. A Crookes radiometer generally consists of a bulb delimiting a partial vacuum. A rotary assembly comprising several fins is pivotally mounted inside the bulb. The fins have a relatively dark side and a relatively light side. Under the effect of light radiation, the rotary assembly is rotated relative to the bulb.
Les radiomètres de Crookes sont aujourd'hui exposés dans des musées ou dans des écoles comme une curiosité scientifique ou dans un but purement éducatif.Crookes radiometers are today exhibited in museums or schools as a scientific curiosity or for purely educational purposes.
Au vu de ce qui précède, l'invention a pour but de pallier les inconvénients précités liés aux capteurs photovoltaïques.In view of the above, the invention aims to overcome the aforementioned drawbacks related to photovoltaic sensors.
Plus particulièrement, l'invention a pour but de permettre la conversion d'une énergie lumineuse en une énergie électrique par un capteur de conception simple et présentant un meilleur rendement, tout en permettant la génération d'un courant électrique alternatif.More particularly, the invention aims to allow the conversion of light energy into electrical energy by a sensor of simple design and having better efficiency, while allowing the generation of an alternating electric current.
A cet effet, il est proposé un capteur comprenant une enceinte étanche délimitant un vide partiel, un ensemble rotatif monté pivotant autour d'un axe de rotation à l'intérieur de l’enceinte étanche, et une ailette solidaire de l’ensemble rotatif, l’ailette présentant une face relativement sombre et une face relativement claire, le capteur comprenant un premier élément magnétique solidaire de l’enceinte étanche et un second élément magnétique solidaire de l’ensemble rotatif, au moins l'un des premier et second éléments magnétiques comportant un enroulement apte à être électriquement connecté à un circuit électrique de récupération d'une énergie électrique.To this end, a sensor is proposed comprising a sealed enclosure delimiting a partial vacuum, a rotary assembly mounted to pivot about an axis of rotation inside the sealed enclosure, and a fin secured to the rotary assembly, the fin having a relatively dark face and a relatively clear face, the sensor comprising a first magnetic element secured to the sealed enclosure and a second magnetic element secured to the rotary assembly, at least one of the first and second magnetic elements comprising a winding capable of being electrically connected to an electrical circuit for recovering electrical energy.
Avec un tel capteur, l'ensemble rotatif est entraîné en rotation sous l'effet d'une énergie lumineuse. Grâce aux premier et second éléments magnétiques, l'énergie mécanique de l'ensemble rotatif est convertie en énergie électrique. Le capteur permet alors la conversion d'une énergie lumineuse en une énergie électrique. En outre, l'énergie électrique est récupérée par le circuit électrique de récupération et les premier et second éléments magnétiques comprenant un enroulement. Cela permet la génération d'un courant électrique alternatif.With such a sensor, the rotary assembly is rotated under the effect of light energy. Thanks to the first and second magnetic elements, the mechanical energy of the rotary assembly is converted into electrical energy. The sensor then allows the conversion of light energy into electrical energy. In addition, the electrical energy is recovered by the electrical recovery circuit and the first and second magnetic elements comprising a winding. This allows the generation of an alternating electric current.
Selon un mode de réalisation, le premier élément magnétique comprend un enroulement apte à être électriquement connecté avec le circuit électrique de récupération, le second élément magnétique comprenant un aimant permanent.According to one embodiment, the first magnetic element comprises a winding capable of being electrically connected with the electrical recovery circuit, the second magnetic element comprising a permanent magnet.
Un tel mode de réalisation permet de construire un capteur photovoltaïque simplement à partir d’un radiomètre de Crookes.Such an embodiment makes it possible to construct a photovoltaic sensor simply from a Crookes radiometer.
On peut en outre prévoir plusieurs variantes concernant la conception du second élément magnétique.We can also provide several variations on the design of the second magnetic element.
Selon une première variante, le second élément magnétique forme l’ailette.According to a first variant, the second magnetic element forms the fin.
Selon une deuxième variante, le second élément magnétique est attaché à l’ailette.In a second variant, the second magnetic element is attached to the fin.
Selon une troisième variante, le second élément magnétique est attaché à l’ensemble rotatif, le second élément magnétique étant radialement situé à l’intérieur par rapport à l’ailette.According to a third variant, the second magnetic element is attached to the rotary assembly, the second magnetic element being located radially inside with respect to the fin.
Avantageusement, le second élément magnétique est un aimant permanent plat et perpendiculaire à l’axe de rotation de l’ensemble rotatif.Advantageously, the second magnetic element is a flat permanent magnet perpendicular to the axis of rotation of the rotary assembly.
On peut en outre prévoir un socle solidaire de l’enceinte étanche, le socle comprenant deux orifices de réception d’une fiche, le premier élément magnétique étant un enroulement solidaire du socle, l’enroulement comportant deux bornes de raccordement, chaque borne de raccordement étant respectivement connectée avec un orifice de réception.It is also possible to provide a base secured to the sealed enclosure, the base comprising two orifices for receiving a plug, the first magnetic element being a winding secured to the base, the winding comprising two connection terminals, each connection terminal being respectively connected with a receiving port.
Un tel mode de réalisation permet le raccordement du premier élément magnétique au circuit électrique de récupération. Ce mode de réalisation permet d'adapter un radiomètre de Crookes pour permettre la conversion d'énergie lumineuse en énergie électrique tout en maintenant une conception simple.Such an embodiment allows the connection of the first magnetic element to the electrical recovery circuit. This embodiment makes it possible to adapt a Crookes radiometer to allow the conversion of light energy into electrical energy while maintaining a simple design.
On peut également prévoir que ledit premier élément magnétique et ledit second élément magnétique sont situés à l’intérieur de l’enceinte étanche.It can also be provided that said first magnetic element and said second magnetic element are located inside the sealed enclosure.
Avantageusement, l’enceinte étanche comprend un culot doté d’une paroi latérale et d’une paroi de fond, la paroi latérale et la paroi de fond étant respectivement électriquement reliées aux deux bornes de l’enroulement.Advantageously, the sealed enclosure comprises a base provided with a side wall and a bottom wall, the side wall and the bottom wall being respectively electrically connected to the two terminals of the winding.
Selon un autre aspect, il est proposé un kit de fabrication d’un capteur tel que défini précédemment, comprenant un premier élément magnétique apte à être rendu solidaire d’une enceinte étanche, un second élément magnétique apte à remplacer ou compléter une ailette, au moins l’un des premier et second éléments magnétiques comportant un enroulement apte à être électriquement connecté à un circuit électrique de récupération d'une énergie électrique.According to another aspect, a kit for manufacturing a sensor as defined above is proposed, comprising a first magnetic element capable of being made integral with a sealed enclosure, a second magnetic element capable of replacing or completing a fin, at at least one of the first and second magnetic elements comprising a winding capable of being electrically connected to an electrical circuit for recovering electrical energy.
Selon encore un autre aspect, il est proposé un procédé de fabrication d’un capteur tel que défini précédemment, dans lequel on connecte mécaniquement un premier élément magnétique avec une enceinte étanche, on remplace ou on complète une ailette avec un second élément magnétique, au moins l’un des premier et second éléments magnétiques comportant un enroulement apte à être électriquement connecté à un circuit électrique de récupération d'une énergie électrique.According to yet another aspect, a method of manufacturing a sensor as defined above is proposed, in which a first magnetic element is mechanically connected with a sealed enclosure, a fin is replaced or completed with a second magnetic element, at at least one of the first and second magnetic elements comprising a winding capable of being electrically connected to an electrical circuit for recovering electrical energy.
Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif de génération d’énergie électrique comprenant un circuit électrique de récupération d'une énergie électrique et au moins un capteur tel que défini précédemment, le capteur étant électriquement connecté au circuit électrique de récupération.According to another aspect, an electrical energy generation device is proposed comprising an electrical circuit for recovering electrical energy and at least one sensor as defined above, the sensor being electrically connected to the electrical recovery circuit.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of nonlimiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue de dessus d'un capteur selon un premier mode de réalisation de l'invention,FIG. 1 is a top view of a sensor according to a first embodiment of the invention,
- la figure 2 est une vue en coupe selon le plan II-II du capteur de la figure 1,FIG. 2 is a sectional view along the plane II-II of the sensor of FIG. 1,
- la figure 3 est une vue de face d'un ensemble rotatif d'un capteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,FIG. 3 is a front view of a rotary assembly of a sensor according to a second embodiment of the invention,
- la figure 4 est une vue de face d'un ensemble rotatif d’un capteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention,FIG. 4 is a front view of a rotary assembly of a sensor according to a third embodiment of the invention,
- la figure 5 est une vue en coupe d’un capteur selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, selon le même plan de coupe que la figure 2,FIG. 5 is a sectional view of a sensor according to a fourth embodiment of the invention, according to the same section plane as FIG. 2,
- la figure 6 est une vue en coupe d’un capteur selon un cinquième mode de réalisation de l’invention, selon le même plan de coupe que les figures 2 et 5,FIG. 6 is a sectional view of a sensor according to a fifth embodiment of the invention, according to the same section plane as FIGS. 2 and 5,
- la figure 7 est une vue en coupe d’un capteur selon un sixième mode de réalisation de l’invention, selon le même plan de coupe que les figures 2, 5 et 6, etFIG. 7 is a sectional view of a sensor according to a sixth embodiment of the invention, according to the same section plane as FIGS. 2, 5 and 6, and
- la figure 8 est une vue schématique d'un dispositif de génération d'énergie électrique selon un aspect de l'invention.- Figure 8 is a schematic view of an electrical energy generation device according to one aspect of the invention.
En référence aux figures 1 et 2, on a schématiquement représenté un capteur 2. Le capteur 2 a pour fonction de convertir une énergie lumineuse en une énergie électrique. Le capteur 2 comporte notamment un bâti 4 et un ensemble rotatif 6 pivotant par rapport au bâti 4.With reference to FIGS. 1 and 2, a sensor 2 has been schematically represented. The function of sensor 2 is to convert light energy into electrical energy. The sensor 2 comprises in particular a frame 4 and a rotary assembly 6 pivoting relative to the frame 4.
On définit une base vectorielle orthonormale directe 8 attachée au bâti 4. La base 8 est constituée d'un vecteur x, d'un vecteur y et d'un vecteur z . Le capteur 2 est de forme globalement axisymétrique par rapport à un axe parallèle au vecteur z . Le plan de coupe II-II est perpendiculaire au vecteur x.We define a direct orthonormal vector base 8 attached to the frame 4. The base 8 consists of a vector x, a vector y and a vector z. The sensor 2 is generally axisymmetric in shape with respect to an axis parallel to the vector z. The section plane II-II is perpendicular to the vector x.
Dans la présente demande, les termes « inférieur », « supérieur », « horizontal » et « vertical » seront compris comme se référant par rapport à la base 8 lorsque le capteur 2 est orienté normalement, c'est-à-dire en supposant le vecteur z dirigé verticalement vers le haut.In the present application, the terms "lower", "upper", "horizontal" and "vertical" will be understood as referring to the base 8 when the sensor 2 is oriented normally, that is to say assuming the vector z directed vertically upwards.
Sauf indication contraire, les termes « axial », « axialement », « radial » et « radialement » seront compris comme se référant relativement par rapport à l’axe de symétrie vertical du capteur 2.Unless otherwise indicated, the terms "axial", "axially", "radial" and "radially" will be understood as referring relatively to the vertical axis of symmetry of the sensor 2.
Le bâti 4 comprend une ampoule 10. L’ampoule 10 est axisymétrique autour de l’axe de symétrie du capteur 2. L'ampoule 10 forme une enceinte étanche délimitant un espace intérieur 12 et un espace extérieur 14. L'espace 12 contient de l'air soumis à un vide partiel. L'ampoule 10 comporte une aiguille 16. L'aiguille 16 s’étend dans l'espace 12 parallèlement au vecteur z. L'aiguille 16 coïncide sensiblement avec l’axe de symétrie de l'ampoule 10.The frame 4 comprises a bulb 10. The bulb 10 is axisymmetric around the axis of symmetry of the sensor 2. The bulb 10 forms a sealed enclosure delimiting an interior space 12 and an exterior space 14. The space 12 contains the air subjected to a partial vacuum. The bulb 10 includes a needle 16. The needle 16 extends in space 12 parallel to the vector z. The needle 16 substantially coincides with the axis of symmetry of the bulb 10.
Le bâti 4 comporte un socle 18. Le socle 18 est notamment constitué d'une base 20 et d'une partie cylindrique 22.The frame 4 comprises a base 18. The base 18 is in particular constituted by a base 20 and a cylindrical part 22.
La base 20 forme un disque perpendiculaire au vecteur z . La base 20 comporte notamment une surface frontale supérieure 24. Sur la surface 24, la base 20 comporte des moyens de fixation de l'ampouleThe base 20 forms a disc perpendicular to the vector z. The base 20 includes in particular an upper front surface 24. On the surface 24, the base 20 comprises means for fixing the bulb.
10. Par exemple, les moyens de fixation de l'ampoule 10 sur la base 20 peuvent comporter une douille (non représentée) taraudée montée sur la surface 24 et un culot fileté (non représenté) de l'ampoule 10. La douille et le culot coopèrent pour réaliser une fixation étanche entre la base 20 et l'ampoule 10.10. For example, the means for fixing the bulb 10 to the base 20 may comprise a threaded socket (not shown) mounted on the surface 24 and a threaded base (not shown) of the bulb 10. The socket and the base cooperate to make a tight fixing between the base 20 and the bulb 10.
L'axe de cylindricité de la partie 22 coïncide sensiblement avec l'aiguille 16. La partie 22 s'étend radialement entre une surface cylindrique intérieure 26 et une surface cylindrique extérieure 28. La partie 22 s'étend axialement depuis la base 20 jusqu'à une surface frontale supérieure 30. La distance entre les surfaces 24 et 30 est telle que la partie 22 entoure radialement l'ampoule 10.The axis of cylindricity of the part 22 substantially coincides with the needle 16. The part 22 extends radially between an internal cylindrical surface 26 and an external cylindrical surface 28. The part 22 extends axially from the base 20 to to an upper front surface 30. The distance between the surfaces 24 and 30 is such that the part 22 radially surrounds the bulb 10.
L'ensemble rotatif 6 comporte une cloche 32. La cloche 32 est de préférence réalisée en verre. La cloche 32 comprend une portion cylindrique inférieure 34 et une portion hémisphérique supérieure 36. La cloche 32 est montée sur l'aiguille 16. Plus particulièrement, la cloche 32 est disposée de telle sorte que l'aiguille 16 s’étend le long d'un axe de cylindricité de la portion 34 et qu’une extrémité supérieure de l'aiguille 16 vient en contact avec un point de la portion hémisphérique 36. De cette manière, on réalise une liaison pivot d’axe parallèle au vecteur z entre la cloche 32 et l’aiguille 16 en minimisant les frottements résultant de cette liaison.The rotary assembly 6 comprises a bell 32. The bell 32 is preferably made of glass. The bell 32 comprises a lower cylindrical portion 34 and an upper hemispherical portion 36. The bell 32 is mounted on the needle 16. More particularly, the bell 32 is arranged so that the needle 16 extends along an axis of cylindricity of the portion 34 and that an upper end of the needle 16 comes into contact with a point of the hemispherical portion 36. In this way, a pivot connection with an axis parallel to the vector z is produced between the bell 32 and the needle 16 while minimizing the friction resulting from this connection.
En référence à la figure 1, l'ensemble rotatif 6 comporte quatre tiges radiales 38. Les tiges 38 s’étendent radialement depuis une surface extérieure de la portion 34. Les tiges 38 sont situées dans un même plan horizontal. Les tiges 38 sont perpendiculaires deux à deux. Les tiges 38 ont sensiblement la même longueur Ls.Referring to Figure 1, the rotary assembly 6 comprises four radial rods 38. The rods 38 extend radially from an outer surface of the portion 34. The rods 38 are located in the same horizontal plane. The rods 38 are perpendicular two by two. The rods 38 have substantially the same length Ls.
Toujours en référence à la figure 1, l'ensemble rotatif 6 comporte quatre aimant permanents 40. Chaque aimant 40 s'étend radialement depuis une tige 38 respective. Plus particulièrement, chaque aimant 40 a une forme plane parallèle à la tige 38 respectivement associée et au vecteur z . Chaque aimant 40 comporte une première face 42 et une deuxième face 44. Quel que soit un aimant 40, lorsque l'ensemble rotatif 6 pivote dans le sens horaire (dans le plan des vecteurs x et y avec le vecteur z en avant du plan), la face 42 est située en avant du mouvement de rotation et la face 44 est située en arrière du mouvement de rotation. L’invention ne se limite évidemment pas à une rotation dans le sens horaire de l’ensemble rotatif 6, ce dernier pouvant pivoter dans le sens antihoraire par rapport au bâti 4.Still with reference to FIG. 1, the rotary assembly 6 comprises four permanent magnets 40. Each magnet 40 extends radially from a respective rod 38. More particularly, each magnet 40 has a planar shape parallel to the rod 38 respectively associated and to the vector z. Each magnet 40 has a first face 42 and a second face 44. Whatever a magnet 40, when the rotary assembly 6 pivots clockwise (in the plane of the vectors x and y with the vector z in front of the plane) , the face 42 is located in front of the rotational movement and the face 44 is located behind the rotational movement. The invention is obviously not limited to a clockwise rotation of the rotary assembly 6, the latter being able to pivot counterclockwise relative to the frame 4.
Quel que soit un aimant 40, la face 42 est relativement claire par rapport à la face 44. Plus particulièrement, les faces 42 sont de couleur blanche et les faces 44 sont de couleur noire.Whatever a magnet 40, the face 42 is relatively clear compared to the face 44. More particularly, the faces 42 are white and the faces 44 are black.
En référence à la figure 2, la partie 22 comporte un enroulement statorique 46. L'enroulement 46 entoure radialement l'ensemble rotatif 6 et en particulier les aimants 40. L'enroulement 46 peut être constitué d'un fil de cuivre enroulé autour de l'axe de cylindricité de la partie 22. L’enroulement 46 comprend une première extrémité 48 et une deuxième extrémité 50.With reference to FIG. 2, the part 22 comprises a stator winding 46. The winding 46 radially surrounds the rotary assembly 6 and in particular the magnets 40. The winding 46 may consist of a copper wire wound around the axis of cylindricity of the part 22. The winding 46 comprises a first end 48 and a second end 50.
La partie 22 comporte un premier orifice de réception 52 et un second orifice de réception 54. Les orifices 52 et 54 sont destinés à recevoir chacun une fiche (non représentée) d'un circuit électrique. Les orifices 52 et 54 sont délimités par une paroi cylindrique réalisée en un matériau électriquement conducteur. Respectivement, le matériau conducteur des orifices 52, 54 est électriquement connecté avec les extrémités 48, 50. De cette manière, il est possible de connecter un circuit électrique aux bornes de l'enroulement 46.The part 22 comprises a first reception orifice 52 and a second reception orifice 54. The orifices 52 and 54 are intended each to receive a plug (not shown) of an electrical circuit. The orifices 52 and 54 are delimited by a cylindrical wall made of an electrically conductive material. Respectively, the conductive material of the orifices 52, 54 is electrically connected with the ends 48, 50. In this way, it is possible to connect an electrical circuit to the terminals of the winding 46.
Lorsque le capteur 2 est soumis à une énergie lumineuse, les aimants 40 sont entraînés en rotation autour de l'aiguille 16 à la manière des ailettes d'un radiomètre de Crookes. La rotation des aimants 40 excite des électrons circulant dans l'enroulement 46. Cette excitation génère une énergie électrique sous la forme d’un courant électrique alternatif lorsqu’un circuit électrique est raccordé aux extrémités 48 et 50.When the sensor 2 is subjected to light energy, the magnets 40 are rotated around the needle 16 in the manner of the fins of a Crookes radiometer. The rotation of the magnets 40 excites electrons flowing in the winding 46. This excitation generates electrical energy in the form of an alternating electric current when an electrical circuit is connected to the ends 48 and 50.
En référence aux figures 3 et 4, on a respectivement représenté un ensemble rotatif 56 et un ensemble rotatif 64. L'ensemble rotatif 56 fait partie d'un capteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'ensemble rotatif 64 fait partie d’un capteur selon un troisième mode de réalisation de l’invention. Les bâtis respectifs des capteurs selon le deuxième mode de réalisation et selon le troisième mode de réalisation sont identiques au bâti 4 des figures 1 et 2 et ne sont en conséquence pas représentés. Sur les figures 3 et 4, les éléments identiques aux éléments des figures 1 et 2 portent les mêmes références.Referring to Figures 3 and 4, there is shown respectively a rotary assembly 56 and a rotary assembly 64. The rotary assembly 56 is part of a sensor according to a second embodiment of the invention. The rotary assembly 64 is part of a sensor according to a third embodiment of the invention. The respective frames of the sensors according to the second embodiment and according to the third embodiment are identical to the frame 4 of Figures 1 and 2 and are therefore not shown. In FIGS. 3 and 4, the elements identical to the elements in FIGS. 1 and 2 have the same references.
En référence à la figure 3, l’ensemble rotatif 56 diffère de l'ensemble rotatif 6 en ce que les quatre aimants permanents 40 sont remplacés par quatre ailettes 58 (seules trois ailettes 58 sont visibles sur la figure 3).Referring to Figure 3, the rotary assembly 56 differs from the rotary assembly 6 in that the four permanent magnets 40 are replaced by four fins 58 (only three fins 58 are visible in Figure 3).
Quelle que soit une ailette 58, l'ailette 58 est constituée d'une platine cartonnée 60 et d'un aimant permanent 62. La platine 60 et l’aimant 62 ont sensiblement la même forme plane carrée. La platine 60 et l’aimant 62 sont attachés par un sommet à une tige radiale 38 respective. Quelle que soit une ailette 58, lorsque l'ensemble rotatif 56 pivote dans le sens horaire (dans le plan des vecteurs x et y avec le vecteur z en avant du plan), la platine 60 est située en avant du mouvement de rotation et l’aimant 62 est situé en arrière du mouvement de rotation.Whatever a fin 58, the fin 58 consists of a cardboard plate 60 and a permanent magnet 62. The plate 60 and the magnet 62 have substantially the same square planar shape. The plate 60 and the magnet 62 are attached by an apex to a respective radial rod 38. Whatever a fin 58, when the rotary assembly 56 pivots clockwise (in the plane of the vectors x and y with the vector z in front of the plane), the plate 60 is located in front of the rotational movement and l magnet 62 is located behind the rotational movement.
Les platines 60 sont de couleur relativement claire par rapport aux aimants 62. Plus particulièrement, les platines 60 sont de couleur blanche alors que les aimants 62 sont de couleur noire.The plates 60 are relatively light in color compared to the magnets 62. More particularly, the plates 60 are white while the magnets 62 are black.
Ainsi, l'ensemble rotatif 56 comporte comme l'ensemble rotatif 6 une pluralité d'ailettes comportant une face relativement sombre et une face relativement claire. Comme l'ensemble rotatif 6, l'ensemble rotatif 56 est entraîné en rotation lorsqu'il est soumis à une source d'énergie lumineuse. Grâce aux aimants 62, il en résulte la génération d'un courant électrique alternatif par l'enroulement 46.Thus, the rotary assembly 56 comprises, like the rotary assembly 6, a plurality of fins comprising a relatively dark face and a relatively light face. Like the rotary assembly 6, the rotary assembly 56 is rotated when subjected to a source of light energy. Thanks to the magnets 62, this results in the generation of an alternating electric current by the winding 46.
En référence à la figure 4, l'ensemble rotatif 64 comporte quatre platines cartonnées 66 (seules trois platines sont visibles sur la figure 4). Les platines 66 comportent une première face 68 et une deuxième face 70. Quelle que soit une platine 66, lorsque l'ensemble rotatif 64 pivote dans le sens horaire (dans le plan des vecteurs x et y avec le vecteur z en avant du plan), la face 68 est située en avant du mouvement de rotation et la face 70 est située en arrière du mouvement de rotation.With reference to FIG. 4, the rotary assembly 64 comprises four cardboard plates 66 (only three plates are visible in FIG. 4). The plates 66 have a first face 68 and a second face 70. Whatever a plate 66, when the rotary assembly 64 pivots clockwise (in the plane of the vectors x and y with the vector z in front of the plane) , the face 68 is located in front of the rotational movement and the face 70 is located behind the rotational movement.
Les faces 68 sont de couleur relativement claire par rapport aux faces 70. Plus particulièrement, les faces 68 sont de couleur blanche alors que les faces 70 sont de couleur noire.The faces 68 are of a relatively light color compared to the faces 70. More particularly, the faces 68 are of white color while the faces 70 are of black color.
Dans les exemples illustrés sur les figures 3 et 4, les platines 60 et 66 sont cartonnées. Toutefois, on peut bien entendu sans sortir du cadre de l'invention envisager tout autre type de matériau, de préférence un matériau léger et pouvant être facilement coloré d'une couleur claire ou sombre.In the examples illustrated in Figures 3 and 4, the plates 60 and 66 are cardboard. However, it is of course without departing from the scope of the invention to envisage any other type of material, preferably a light material which can be easily colored with a light or dark color.
Axialement en dessous des tiges 38, l'ensemble rotatif 64 comporte quatre tiges radiales 72 supplémentaires. Les tiges 72 s’étendent respectivement parallèlement aux tiges 38. La longueur I72 des tiges 72 est strictement inférieure à la longueur I38. Dans l'exemple illustré, la longueur I72 est comprise entre un quart et trois quarts de la longueur I38, et de préférence sensiblement égale à la moitié de la longueur I38.Axially below the rods 38, the rotary assembly 64 comprises four additional radial rods 72. The rods 72 extend respectively parallel to the rods 38. The length I72 of the rods 72 is strictly less than the length I38. In the example illustrated, the length I72 is between a quarter and three quarters of the length I38, and preferably substantially equal to half of the length I38.
L'ensemble rotatif 64 comporte quatre aimants 74 (trois aimants sont visibles sur la figure 4). Les aimants 74 ont une forme sensiblement plane perpendiculaire au vecteur z .The rotary assembly 64 comprises four magnets 74 (three magnets are visible in FIG. 4). The magnets 74 have a substantially planar shape perpendicular to the vector z.
L'ensemble rotatif 64 comporte comme l'ensemble rotatif 6 et l'ensemble rotatif 56 une pluralité d'ailettes comportant une face relativement sombre et une face relativement claire. Comme les ensembles rotatifs 6 et 56, l'ensemble rotatif 64 est entraîné en rotation lorsqu'il est soumis à une source d'énergie lumineuse et génère un courant électrique alternatif par l'enroulement 46.The rotary assembly 64 includes, like the rotary assembly 6 and the rotary assembly 56, a plurality of fins having a relatively dark face and a relatively light face. Like the rotary assemblies 6 and 56, the rotary assembly 64 is driven in rotation when it is subjected to a source of light energy and generates an alternating electric current by the winding 46.
En outre, les aimants 74 disposés horizontalement optimisent l'aérodynamisme de l'ensemble rotatif 64. Les aimants 74 disposés radialement à l'intérieur par rapport aux platines 66 favorisent la rotation de l'ensemble rotatif 64 en diminuant son moment d'inertie. Enfin, les aimants 74 décalés axialement vers le bas permettent de limiter la distance entre les surfaces 24 et 30, de sorte à augmenter la quantité de lumière reçue par les platines 66.In addition, the magnets 74 arranged horizontally optimize the aerodynamics of the rotary assembly 64. The magnets 74 arranged radially inside with respect to the plates 66 promote rotation of the rotary assembly 64 by reducing its moment of inertia. Finally, the magnets 74 offset axially downward make it possible to limit the distance between the surfaces 24 and 30, so as to increase the amount of light received by the plates 66.
En référence à la figure 5, il a été schématiquement représenté un capteur 82 selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques portent les mêmes références.Referring to Figure 5, there is schematically shown a sensor 82 according to a fourth embodiment of the invention. Identical elements have the same references.
Le capteur 82 diffère du capteur 2 des figures 1 et 2 en ce qu'il est dépourvu du socle 18. Le capteur 82 comprend un enroulement 84 logé à l'intérieur de l'enceinte 10. En l'espèce, l'enroulement 84 s'étend autour de l'aiguille 16. Plus précisément, l'enroulement 84 est fixé à l'aiguille 16. Grâce à l'enroulement 84 logé dans l’espace 12, on limite les pertes d'énergie électromagnétique en réduisant la distance entre les deux éléments magnétiques 40 et 84 et en l'évitant l'interposition de la paroi en verre de l'enceinte étanche 10.The sensor 82 differs from the sensor 2 in FIGS. 1 and 2 in that it does not have the base 18. The sensor 82 comprises a winding 84 housed inside the enclosure 10. In this case, the winding 84 extends around the needle 16. More precisely, the winding 84 is fixed to the needle 16. Thanks to the winding 84 housed in the space 12, the losses of electromagnetic energy are limited by reducing the distance between the two magnetic elements 40 and 84 and avoiding the interposition of the glass wall of the sealed enclosure 10.
Le capteur 82 comprend un culot 86. Le culot 86 comprend une paroi latérale 88 électriquement connectée à une première borne 90 de l'enroulement 84. Le culot 86 comprend une paroi de fond 89 électriquement connectée à une seconde borne 92 de l'enroulement 84. Le culot 86 peut coopérer par vissage avec une douille 93 montée sur un socle 94. La douille 93 comprend des connecteurs électriques (non représentés) pour relier électriquement des bornes d’un circuit électrique aux parois 88 et 89, respectivement. Cette conception du capteur 82 facilite sa mise en place et son remplacement sur le socle 94.The sensor 82 comprises a base 86. The base 86 comprises a side wall 88 electrically connected to a first terminal 90 of the winding 84. The base 86 comprises a bottom wall 89 electrically connected to a second terminal 92 of the winding 84 The base 86 can cooperate by screwing with a socket 93 mounted on a base 94. The socket 93 comprises electrical connectors (not shown) for electrically connecting terminals of an electrical circuit to the walls 88 and 89, respectively. This design of the sensor 82 facilitates its installation and its replacement on the base 94.
En référence à la figure 6, on a représenté un capteur 96 selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques portent les mêmes références.Referring to Figure 6, there is shown a sensor 96 according to a fifth embodiment of the invention. Identical elements have the same references.
Le capteur 96 diffère du capteur 82 de la figure 5 en ce que l'ensemble rotatif 32 a été remplacé par l'ensemble rotatif 64 représenté sur la figure 4.The sensor 96 differs from the sensor 82 in FIG. 5 in that the rotary assembly 32 has been replaced by the rotary assembly 64 shown in FIG. 4.
En référence à la figure 7, il a schématiquement été représenté un capteur 98 selon un sixième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques portent les mêmes références.Referring to Figure 7, there is schematically shown a sensor 98 according to a sixth embodiment of the invention. Identical elements have the same references.
A la différence du capteur 82 qui comprend un enroulement 84 contenu dans un plan perpendiculaire à la direction de l'aiguille 16, le capteur 98 comprend un enroulement 100 formant un cône autour de la direction de l'aiguille 16. Plus précisément, l'angle entre la surface du cône formé par l'enroulement 100 et la direction de l'aiguille 16 est compris entre 40° et 50°. Une telle conception de l'enroulement 100 augmente la compacité du capteur 98 et diminue encore la distance entre les éléments magnétiques 40 et 100, de sorte à limiter encore les pertes d'énergie électromagnétique.Unlike the sensor 82 which comprises a winding 84 contained in a plane perpendicular to the direction of the needle 16, the sensor 98 comprises a winding 100 forming a cone around the direction of the needle 16. More precisely, the angle between the surface of the cone formed by the winding 100 and the direction of the needle 16 is between 40 ° and 50 °. Such a design of the winding 100 increases the compactness of the sensor 98 and further decreases the distance between the magnetic elements 40 and 100, so as to further limit the losses of electromagnetic energy.
En référence à la figure 8, on a schématiquement représenté un dispositif de génération d'énergie électrique 76 selon un aspect de l’invention.Referring to Figure 8, there is schematically shown an electrical energy generation device 76 according to one aspect of the invention.
Le dispositif 76 comporte un circuit électrique 78, une batterie d'accumulation électrique 80 et huit capteurs 2 tel qu'illustrés sur les figures 1 et 2. Bien entendu, à la place des capteurs 2, on peut utiliser des capteurs selon le deuxième mode de réalisation, des capteurs selon le troisième mode de réalisation, des capteurs selon le quatrième mode de réalisation, des capteurs selon le cinquième mode de réalisation, des capteurs selon le sixième mode de réalisation ou encore un mélange des capteurs selon ces modes de réalisation. Bien que le dispositif 76 comporte huit capteurs, on peut également sans sortir du cadre de l’invention envisager un nombre différent de capteurs, ce nombre étant supérieur ou égal à 1 et de préférence supérieur ou égal àThe device 76 comprises an electrical circuit 78, an electrical storage battery 80 and eight sensors 2 as illustrated in FIGS. 1 and 2. Of course, in place of the sensors 2, sensors can be used according to the second mode of embodiment, sensors according to the third embodiment, sensors according to the fourth embodiment, sensors according to the fifth embodiment, sensors according to the sixth embodiment or a mixture of the sensors according to these embodiments. Although the device 76 comprises eight sensors, it is also possible without departing from the scope of the invention to envisage a different number of sensors, this number being greater than or equal to 1 and preferably greater than or equal to
2.2.
Dans l'exemple illustré sur la figure 8, les huit capteurs 2 sont raccordés en série sur le circuit 78. Lorsque le dispositif 76 est soumis à une source d'énergie lumineuse, les huit capteurs 2 génèrent un courant électrique alternatif recueilli par le circuit 78. Le circuit 78 restitue l'énergie électrique captée à la batterie d'accumulation électrique 80. On génère ainsi une énergie électrique sous la forme d'un courant électrique alternatif à partir d'une source lumineuse, pouvant par exemple être le soleil.In the example illustrated in FIG. 8, the eight sensors 2 are connected in series on the circuit 78. When the device 76 is subjected to a source of light energy, the eight sensors 2 generate an alternating electric current collected by the circuit 78. The circuit 78 restores the electrical energy captured to the electrical storage battery 80. An electrical energy is thus generated in the form of an alternating electric current from a light source, which may for example be the sun.
Bien que, dans l'exemple illustré sur la figure 8, les capteurs 2 soient connectés en série, il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, de connecter en dérivation les capteurs 2.Although, in the example illustrated in FIG. 8, the sensors 2 are connected in series, it is possible, without departing from the scope of the invention, to connect the sensors 2 bypass.
Selon un aspect supplémentaire de l'invention, il est proposé un kit (non représenté) pour réaliser un capteur 2. Le kit est notamment constitué d'aimants destinés à venir en remplacement ou en complément d’ailettes d’un radiomètre de Crookes. Par exemple, le kit peut comprendre les aimants 40, les aimants 62 ou les tiges 72 et les aimants 74. Le kit comprend également un enroulement statorique. Par exemple, le kit comprend la partie 22 du socle 18 et un moyen de fixation de la partie 22 au socle d’un radiomètre de Crookes.According to an additional aspect of the invention, a kit is proposed (not shown) for producing a sensor 2. The kit notably consists of magnets intended to replace or complement the fins of a Crookes radiometer. For example, the kit can include magnets 40, magnets 62 or rods 72 and magnets 74. The kit also includes a stator winding. For example, the kit includes part 22 of the base 18 and a means of fixing part 22 to the base of a Crookes radiometer.
Grâce à ce kit, il est possible, à partir d'un radiomètre de Crookes comprenant une ampoule, un socle et un ensemble rotatif doté d’ailettes, de réaliser un capteur tel que le capteur 2.With this kit, it is possible, using a Crookes radiometer comprising a bulb, a base and a rotary assembly provided with fins, to produce a sensor such as sensor 2.
Pour ce faire, on remplace ou on complète les ailettes du radiomètre de Crookes avec les aimants 40, avec les aimants 62 ou avec les tiges 72 et les aimants 74 du kit, selon le cas. Ensuite, on fixe le socle du radiomètre de Crookes à la partie 22 du kit. Enfin, on 5 enfonce des fiches d’un circuit électrique de récupération dans les orifices 52 et 54 de la partie 22 du kit. On obtient alors un capteur tel que le capteur 2.To do this, replace or complete the fins of the Crookes radiometer with the magnets 40, with the magnets 62 or with the rods 72 and the magnets 74 of the kit, as the case may be. Then, the base of the Crookes radiometer is fixed to part 22 of the kit. Finally, plugs of an electrical recovery circuit are inserted into the orifices 52 and 54 of part 22 of the kit. A sensor such as sensor 2 is then obtained.
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