FR3096648A1

FR3096648A1 - Roue motorisée compacte comportant un moteur sans balai à cage tournante embarquant un pack de batterie connecté au contrôleur du moteur via un connecteur tournant.

Info

Publication number: FR3096648A1
Application number: FR1905796A
Authority: FR
Inventors: Jannick Jacques SIMERAY
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-12-04

Abstract

Roue à moteur sans balai et rotor cage tournante externe pour la mobilité électrique dont les batteries sont réparties autour du rotor pour optimiser la compacité et alimentent le circuit de contrôle du moteur via un contacteur tournant. Fig pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Roue motorisée compacte comportant un moteur sans balai à cage tournante embarquant un pack de batterie connecté au contrôleur du moteur via un connecteur tournant.

Le moteur le plus standard pour la mobilité électrique et celui qui délivre le plus de couple dans sa catégorie de prix est celui de l’hoverboard ou de la trottinette électrique fabriqué à plus de 100 millions d’exemplaires. Ce moteur dont le rotor a par exemple un diamètre extérieur de 124 mm est couramment équipé d’un pneu de 170 mm de diamètre. Les versions à fort couple ont un rotor large de 70 mm et les cellules de batteries les plus courantes ont un diamètre de 18.6 mm par 65 mm de long.

Objet de l’invention.

Intégrer ce moteur sans balai, son contrôleur, un pack de batteries et leur carte de gestion dans le moindre volume et la moindre largeur. Réaliser un module propulseur complet et autonome de diamètre légèrement augmenté, par exemple de 30 mm.

Ce module peut alors à lui seul à l’avant ou à l’arrière ou par deux assurer la propulsion d’une trottinette électrique dès lors qu’un câble ou une liaison Bluetooth transmets la commande.

Ce module complet peut aussi stabiliser un monocycle électrique minimaliste compact et étroit ou de design par exemple sphérique.

L’homme de l’art aurait naturellement Fig. 8 logé les batteries 11 dans une couronne solidaire de l’axe 15 et du stator 14 entourant le rotor 12. Cette couronne serait portée et reliée à l’axe de la roue et au stator par le biais d’un flanc unique non tournant déporté par exemple à gauche.

Ces batteries non tournantes seraient donc prises en sandwich entre deux parties tournantes, le rotor 12 portant les aimants 13 et le pneu 51 qui les entoure. Ledit pneu serait alors nécessairement relié au stator par un flanc unique déporté par exemple à droite. Ce rotor 12 tournerait autour de l’axe 15 non-tournant grâce à deux roulements à bille 22.

Cette structure alternant parties tournantes et non tournantes en sandwich serait complexe fragile et couteuse. Le pneu en porte à faux ferait levier sur le flanc déporté à gauche et le fragilise. Les jeux fonctionnels augmenteraient le diamètre total.

Cette complexité résulterait du dictat que les batteries ne doivent pas tourner car elles sont électriquement reliées au contrôleur de moteur qui lui-même contrôle le stator non tournant de ce type de moteur sans balai. L’homme de l’art se fondant sur un raisonnement qualitatif n’alimenterait pas un moteur sans balai avec un balai faisant connecteur tournant et qui annulerait l’avantage acquis par l’absence de balais.

Pourtant si ce dictat est remis en cause dans l’invention et les batteries tournent avec le rotor leur circuit de gestion d’équilibrage et de protection et elles sont connectés au contrôleur de moteur via un connecteur tournant.

Ce sont des critères quantitatifs qu’appliquent l’invention. Un connecteur galette tournant à 500 tours par minute de diamètre 50 millimètres à deux contacts seulement intégré sur une carte par exemple de gestion et d’équilibrage des batteries et constitué de pistes annulaires et dorées en vis à vis d’une multiplicité de balais, n’oppose pas plus de résistance qu’une cellule de la batterie : environ 10 milliohms. Si ce connecteur est isolé de l’humidité et reste lubrifié, il est durable au-delà de la vie des batteries.

Cette roue est alors nouvelle et inventive car elle ne comporte que deux parties, la partie stator avec l’axe et la carte de contrôle, la partie rotor avec les batteries et leur carte de gestion, le rotor et le pneu, et les aimants, enfin l’interface : le connecteur tournant. Ces deux parties sont robustes massives et compactes.

La faible vitesse de rotation de ce connecteur son faible diamètre, ainsi que l’absence des commutations associées au moteur à courant continu, font que ce connecteur tournant ne dégrade la fonction du moteur sans balai et n’augmente pas significativement la résistance électrique de sa connexion à la batterie.

L’invention est une combinaison inventive et nouvelle car improbable ou incongrue, elle permet la compacité et simplifie beaucoup la structure par rapport au choix naturel de l’homme de l’art. Elle réalise en quelque sorte un moteur sans balai avec un balai tolérable.

La Fig. 1 représente la solution et un pack de batteries 11 fixées autour du rotor 12 portant les aimants 13. Ce sous-ensemble tourne autour du stator 14 solidaire de son axe 15. Ce pack de batteries peut comporter une ou plusieurs rangées.

La Fig. 2 représente la carte de gestion 21 du stator 14 et un roulement à bille 22.

La Fig. 3 représente un exemple de réalisation d’un collecteur tournant, en 31 un support élastique, par exemple silicone adossé à la carte 21, et deux anneaux conducteurs 32 et 33, l’un relié au plus de la carte 21 et l’autre au moins.

La Fig. 4 en 41 un système de gestion des batteries adossé ou pas à un couvercle rigide par exemple en aluminium. Ce circuit gère l’équilibrage des batteries, leur protection contre les sur-courants surtension et sous-tension et la température en disconnectant en cas de surchauffe, car le rotor chauffe.

Ce système de gestion des batteries est par exemple un circuit imprimé qui expose par exemple face aux anneaux 32 et 33 deux pistes circulaires conductrices. Sous l’effet de la pression du matériaux élastique 31 les anneaux 32 et 33 sont connectés aux deux pistes circulaires de la carte 41 et assurent un contact de faible résistance. La paroi 42 en regard de la 41 peut être une simple pièce d’aluminium. Toute autre alternative de réalisation d’un connecteur tournant est possible.

La Fig. 5 illustre un exemple non-exclusif de véhicule optimisé par cette construction, en l’occurrence une balle stabilisée et son pneu 51 en matériaux élastique entourant les batteries, une protection pour les chevilles 52, une charnière 53, un appui pédale 54 par exemple une plaque d’aluminium, le matériaux élastique 55 qui la recouvre et une encoche 56 faisant poignée de transport. Le mérite de la conception réside dans sa simplicité, le pneu entoure le rotor et les batteries en les refroidissant.

La Fig. 6 représente la même balle fermée et

La Fig. 7 la représente ouverte portée par la poignée 56.

La Fig. 8 la solution naturelle de l’homme de l’art non inventif.

Selon l’invention ladite balle peut aussi être portée par sa poignée 56 quand la pédale est repliée.

Toutes sortes de véhicules électrique bénéficient d’une motorisation totalement intégrée.

L’invention réalise une roue motorisée compacte comportant un moteur sans balai à rotor cage tournante 12 externe caractérisé en ce que

Un pack de batterie 11 entourant le rotor 12 et son circuit de protection et d’équilibrage 41 tournent avec le rotor.

Les pôles positifs et négatifs de la batterie sont électriquement reliés à un contacteur tournant

La partie fixe de ce connecteur tournant 31 32 et 33 est électriquement reliée à la carte de gestion 21.

Claims

Roue motorisée compacte comportant un moteur sans balai à rotor cage tournante 12 externe caractérisé en ce que
un pack de batterie 11 entourant le rotor 12 et son circuit de protection et d’équilibrage 41 tournent solidairement avec le rotor et le pneu.

les pôles positifs et négatifs de la batterie sont électriquement reliés à un contacteur tournant

la partie fixe de ce connecteur tournant 31, 32 et 33 est électriquement reliée à la carte de gestion 21.