WO2016102864A1 - Dalle productrice d'énergie électrique, appareil de production d'énergie électrique comprenant une matrice de dalles et infrastructure productrice d'énergie électrique equipée de tels appareils - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une dalle productrice d'énergie électrique comprenant : un socle (11) magnétique; un plateau (12) magnétique monté mobile par rapport au socle (11) entre une position de repos, dans laquelle le plateau (12) est maintenu écarté du socle (11) d'un écart prédéterminé, dit entrefer (e) de repos, et une position de travail, dans laquelle le plateau (12) est rapproché du socle (11) et présente avec lui un écart prédéterminé, dit entrefer (e') de travail; au moins un aimant (20) permanent porté par le socle (11) et configuré pour pouvoir générer un champ magnétique induit dans le socle (11) et le plateau (12) magnétiques; au moins une bobine (21) portée par le socle (11) et agencée dans ledit champ magnétique induit du plateau (12) de manière à pouvoir générer un courant induit lors du déplacement du plateau (12) de la position de repos à la position de travail, et un courant induit inverse lors du déplacement du plateau (12) de ladite position de travail à ladite position de repos.
Description
DALLE PRODUCTRICE D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE, APPAREIL DE PRODUCTION D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE COMPRENANT UNE MATRICE DE DALLES ET INFRASTRUCTURE PRODUCTRICE
D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE ÉQUIPÉE DE TELS APPAREILS
1. Domaine technique de l'invention
L'invention concerne une dalle productrice d'énergie électrique. L'invention concerne également un appareil de production d'énergie électrique comprenant une matrice de dalles selon l'invention. L'invention concerne également une infrastructure productrice d'énergie électrique comprenant une pluralité d'appareils selon l'invention.
2. Arrière-plan technologique
Les besoins en énergie électrique ne cessent d'être de plus en plus importants dans la vie quotidienne. En parallèle, la recherche d'une énergie, dite verte, apparaît comme une nécessité inéluctable pour limiter au maximum le recours aux énergies les plus polluantes.
Il existe donc un besoin d'optimiser les formes de production d'énergie électrique, et notamment de proposer des moyens de production inépuisables qui utilisent comme énergie de base, l'activité humaine, directe ou indirecte.
A ce titre, il a déjà été proposé une dalle productrice d'énergie électrique capable de transformer un effort mécanique exercé par un être humain en une énergie électrique.
Par exemple, le document FR 2 969 422 décrit un élément de sol générateur d'énergie électrique comprenant un générateur d'énergie piézoélectrique. Cet élément de sol est par exemple destiné à équiper une voie piétonnière pour permettre la production d'énergie électrique par le simple passage de piétons sur cet élément de sol encastré dans la voie piétonnière.
Ce type d'élément de sol ne permet pas de produire des quantités importantes d'énergie. En outre, l'utilisation d'un générateur piézoélectrique est coûteuse, ce qui ne permet pas de former des infrastructures productrices d'énergie rentables.
Il a également été proposé dans FR 2 971 561 une dalle électro-active comprenant un caisson adapté pour être encastré dans une chaussée et une partie supérieure mobile par rapport au caisson. La dalle comprend en outre un générateur électrique formé d'un stator et d'un rotor. La dalle comprend également des moyens mécaniques permettant de transformer le mouvement en translation de la partie supérieure en un mouvement en rotation de manière à ce qu'un déplacement de la partie supérieure sous l'effet d'un impact généré par l'appui d'un mobile pesant puisse entraîner la rotation du rotor dans le stator.
Ce dispositif présente une architecture compliquée. En outre, les expériences semblent montrer qu'une telle dalle ne peut pas produire une puissance crête à l'impulsion de plus de 15 watts.
Il existe donc un besoin de disposer d'une dalle capable de produire une plus grande quantité d'énergie dans un encombrement réduit. Il existe également un besoin de disposer d'une dalle présentant une architecture simple, économique à réaliser de manière à pouvoir être aisément utilisée dans un grand nombre d'applications.
3. Objectifs de l'invention
L'invention vise à fournir une dalle productrice d'énergie électrique capable de produire une quantité importante d'énergie dans un encombrement réduit.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, une dalle qui présente une architecture simple, et notamment une dalle dont le nombre d'organes mécaniques en mouvement est minimisé.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, une dalle présentant une maintenance aisée.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, une dalle bidirectionnelle, capable de produire de l'énergie électrique, à l'impulsion et à la répulsion.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, une dalle qui peut être aisément intégrée dans une chaussée, un trottoir ou un accotement d'une voirie.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un appareil de production d'énergie électrique formé d'une matrice de dalles selon l'invention.
L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, une infrastructure productrice d'énergie électrique comprenant au moins un appareil de production d'énergie électrique selon l'invention.
4. Exposé de l'invention
Pour ce faire, l'invention concerne une dalle productrice d'énergie électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un socle magnétique - de préférence feuilleté - formant une partie inférieure de la dalle,
- un plateau magnétique - de préférence feuilleté - formant une partie supérieure de la dalle, parallèle et en regard dudit socle, et monté mobile par rapport audit socle entre une position de repos, dans laquelle le plateau est maintenu écarté dudit socle d'un écart prédéterminé, dit entrefer de repos, et une position de travail, dans laquelle ledit plateau est rapproché dudit socle et présente avec lui un écart prédéterminé, dit entrefer de travail,
- au moins un aimant permanent porté par ledit socle et configuré pour pouvoir générer un champ magnétique induit dans ledit socle et ledit plateau magnétiques,
- au moins une bobine portée par ledit socle et agencée dans ledit champ magnétique induit dudit plateau de manière à pouvoir générer un courant induit lors du déplacement dudit plateau de la position de repos à la position de travail, et un courant induit inverse lors du déplacement dudit plateau de ladite position de travail à ladite position de repos.
Une dalle selon l'invention tire avantageusement profit du principe électromagnétique selon lequel une bobine baignée dans un champ magnétique variable produit un courant induit et une tension induite à ses bornes. Le champ magnétique variable est obtenu par l'intermédiaire d'un champ magnétique induit
dans le plateau magnétique généré par un aimant permanent, ce champ magnétique induit étant déplacé par rapport à la bobine par déplacement du plateau magnétique par rapport au socle qui porte la bobine.
En d'autres termes, la dalle selon l'invention comprend des moyens de génération d'un champ magnétique permanent (l'aimant permanent), des moyens de génération d'un champ magnétique induit (le plateau magnétique et le socle magnétique), une bobine agencée dans le champ magnétique induit, et des moyens de déplacement des moyens de génération du champs magnétique induit par rapport à la bobine de manière à générer un courant induit dans ladite bobine par variation du flux magnétique qui la traverse. Plutôt que de déplacer directement un aimant permanent par rapport à une bobine pour générer un courant induit, l'invention prévoit de générer un champ magnétique induit dans un plateau et un socle magnétiques et de générer un courant induit dans la bobine par déplacement de ce champ magnétique induit. Cela permet d'obtenir une variation du flux magnétique par un déplacement faible du plateau. En outre, cela limite fortement le nombre d'organes mécaniques à mettre en œuvre par rapport à une solution où c'est l'aimant permanent qui se déplace par rapport à la bobine. Une dalle selon l'invention peut donc présenter un encombrement réduit. En outre, une dalle selon l'invention permet d'exploiter un maximum d'énergie car le champs magnétique est contenu dans les matériaux magnétiques feuilletés formant le plateau et le socle, ce qui permet d'obtenir des champs induits et par conséquent des courants et tensions induits importants aux bornes de la bobine, et le tout dans un encombrement réduit.
Dans tout le texte, on parle indifféremment de courant induit ou de tension induite aux bornes de la bobine. En particulier, la bobine de l'invention est une bobine à bornes portée par le socle et agencée dans le champ magnétique induit du plateau de manière à pouvoir générer à ses bornes une tension induite lors du déplacement du plateau de la position de repos à la position de travail, et une tension induite inverse lors du déplacement du plateau de la position de travail à la position de repos.
Avantageusement et selon l'invention, la dalle comprend en outre un
premier carter non magnétique dans lequel est logé le plateau magnétique feuilleté.
Ce premier carter non magnétique permet de rigidifier le plateau, de maintenir le feuilletage en position quand le plateau n'est pas fait d'un seul bloc, et de garantir un faible entrefer entre le plateau et le socle au moyen de butées usinées dans le premier carter.
Selon une variante avantageuse, le premier carter est ajouré au niveau des parois latérales du plateau et au niveau du centre du plateau, de manière à ce que ce premier carter perturbe le moins possible la circulation des lignes de champs dans les matériaux magnétiques.
La dalle comprend en outre un deuxième carter non magnétique dans lequel est logé le socle. Ce deuxième carter permet de rigidifier le socle, de maintenir le feuilletage en position quand le socle n'est pas fait d'un sol bloc, et de garantir un faible entrefer entre le plateau et le socle au moyen de butées usinées dans le deuxième carter. Les butées permettent en outre de garantir un entrefer très faible entre le socle et le plateau, ce qui limite les fuites magnétiques. L'épaisseur de l'entrefer est très inférieure à la longueur des lignes de champs dans le socle et le plateau, ce qui permet au champ magnétique de se propager essentiellement dans le socle et le plateau.
Avantageusement et selon l'invention, le plateau présente une face supérieure d'appui sur laquelle une force d'appui extérieure peut être exercée pour faire passer ledit plateau de ladite position de repos à ladite position de travail.
Le passage de la position de repos à la position de travail résulte donc d'une force d'appui extérieure exercée sur une face supérieure du plateau. En d'autres termes, une action mécanique exercée par un être animé, un véhicule ou tout moyen mobile sur la face supérieure du plateau permet de déplacer le plateau de la position de repos à la position de travail, et par conséquent de générer un courant dans la bobine et une tension aux bornes de la bobine. Une dalle selon cette variante est donc un dispositif écologique de production d'énergie électrique.
Avantageusement, une dalle selon l'invention comprend des moyens de rappel élastique dudit plateau dans la position de repos adaptés pour faire passer
spontanément le plateau de la position de travail à la position de repos, dès la disparition de la force d'appui extérieure.
Selon cette variante avantageuse, la dalle peut générer de l'énergie électrique à la fois à l'impulsion (par la force d'appui extérieure exercée sur la face supérieure du plateau) et à la répulsion (par l'effet des moyens de rappel élastique). Une dalle selon cette variante avantageuse est donc une dalle bidirectionnelle et est capable de générer deux fois plus d'énergie qu'une dalle monodirectionnelle qui ne génère de l'énergie électrique qu'à l'impulsion.
Avantageusement et selon cette variante, les moyens de rappel élastique s'étendent entre le plateau et le socle et sont configurés pour maintenir le plateau en position de repos en l'absence d'une force d'appui extérieure exercée sur la face supérieure d'appui du plateau.
Les moyens de rappel élastique font donc à la fois office de moyens de répulsion du plateau vers la position de repos et de moyens de maintien du plateau en position de repos.
Les moyens de rappel élastique peuvent avantageusement être des ressorts, des mousses élastiques, des caoutchoucs et de manière générale tout moyen présentant des propriétés élastiques de déformation sous l'effet d'une contrainte extérieure et de reprise de sa forme d'origine lorsque la contrainte disparait.
Avantageusement, une dalle selon l'invention comprend au moins un redresseur - notamment un redresseur à diodes - relié à au moins une bobine pour pouvoir redresser le courant induit inverse (la tension induite inverse) par rapport au courant induit (la tension induite).
Selon cette variante, la dalle se comporte comme un générateur d'impulsions dont la période est de l'ordre de deux fois la période du courant généré à l'impulsion, le courant généré par la répulsion étant redressé pour pouvoir s'ajouter au courant généré par l'impulsion.
Avantageusement et selon l'invention, le socle magnétique comprend une aile centrale et deux ailes latérales, ladite aile centrale portant au moins un aimant permanent et étant entourée par au moins une bobine, chaque aile latérale formant avec ledit plateau magnétique un entrefer. Cet entrefer est avantageusement formé
par les butées des carters dans le cas où la dalle est équipée des premier et deuxième carter logeant respectivement le plateau et le socle.
En d'autres termes, le socle présente une section droite transversale en forme de E couché dont la branche centrale forme l'aile centrale et dont chaque branche latérale forme une aile latérale. Cette architecture permet de former deux entrefers au niveau de chaque aile latérale avec le plateau magnétique agencé en regard, ce qui permet de canaliser les lignes de champ magnétique et de conserver un entrefer permettant un déplacement du plateau.
Avantageusement et selon l'invention, le plateau présente une épaisseur égale à la largeur de chaque aile latérale dudit socle et égale à la moitié de la largeur de ladite aile centrale.
Cette architecture particulière permet de garantir que l'ensemble des lignes de champ magnétique est bien canalisé à la fois au niveau de l'aile centrale qui porte l'aimant permanent et au niveau de chaque aile latérale, le flux magnétique étant deux fois supérieur au niveau de l'aile centrale qu'au niveau de chaque aile latérale.
Avantageusement et selon l'invention, le plateau présente une épaisseur de 1,5 cm, ledit entrefer de repos présente un écart de 0,2 cm et ledit socle présente une hauteur de 2,3 cm de sorte que ladite dalle présente au repos une épaisseur de 4 cm.
Selon cette variante, la dalle présente une épaisseur de 4 cm, ce qui la rend compacte et permet son installation sur une voirie ou une chaussée sans difficultés particulières et sans générer une augmentation sensible du niveau du sol sur lequel elle est installée.
Avantageusement et selon l'invention, les butées des premier et deuxième carters dans lesquels sont respectivement logés le plateau et le socle présentent un profil permettant de définir ledit entrefer de travail au niveau de chaque aile.
Selon cette variante, le déplacement du plateau de la position de repos à la position de travail est bloqué par les butées portées par les carters. Selon une autre variante, les butées sont formées en un matériau isolant magnétique.
L'invention concerne également un appareil de production d'énergie
électrique comprenant une matrice de dalles productrices d'énergie électrique selon l'invention, lesdites dalles étant couplées les unes aux autres en parallèle de manière à pouvoir fournir en sortie d'appareil une tension résultante qui est fonction des tensions induites et tensions induites inverses redressées produites par chaque dalle.
Selon cette variante, une pluralité de dalles sont couplées les unes aux autres en parallèle pour former un appareil de production d'énergie électrique capable de fournir une énergie électrique directement proportionnelle au nombre de dalles constituant l'appareil.
L'invention concerne également une infrastructure productrice d'énergie électrique comprenant :
- une colonne de distribution d'énergie électrique, dite colonne vertébrale de l'infrastructure adaptée pour véhiculer de l'énergie électrique vers un réseau d'utilisation de cette énergie, - une pluralité d'appareils de production d'énergie électrique selon l'invention reliés à ladite colonne vertébrale et adaptés pour injecter directement sur ladite colonne vertébrale au moins une partie de l'énergie générée.
Une infrastructure selon l'invention permet donc de combiner sur une même colonne de distribution d'énergie électrique l'ensemble des énergies produites par une pluralité d'appareils de production, chaque appareil étant formé d'une matrice de dalles selon l'invention.
L'infrastructure selon l'invention est en outre remarquable en ce que chaque dispositif de production d'énergie est adapté pour injecter directement une partie de l'énergie produite sur la colonne vertébrale. Ainsi, chaque appareil est prêt à l'emploi (ou plug & play en dénomination anglaise) et peut être directement relié à la colonne vertébrale pour fournir de l'énergie électrique.
Une infrastructure selon l'invention comporte une pluralité d'appareils de production dont chaque appareil peut, à tout moment, injecter de l'énergie électrique sur la colonne de distribution, dès qu'une force d'appui extérieure est exercée sur au moins une dalle d'au moins un appareil selon l'invention.
Une infrastructure selon cette variante permet d'équiper par exemple une salle de sports dont le sol est recouvert d'une pluralité de dalles selon l'invention de sorte que l'activité physique des pratiquants contribue à créer de l'énergie électrique.
L'invention concerne également une dalle, un appareil et une infrastructure, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
5. Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une dalle productrice d'énergie électrique selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une dalle productrice d'énergie électrique selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe de la dalle de la figure
2 au cours d'une phase d'impulsion résultant d'une force d'appui extérieure exercée sur la dalle,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe de la dalle de la figure
3 au cours d'une phase de répulsion résultant de la disparition de la force d'appui extérieure exercée sur la dalle,
- la figure 5 est une vue schématique en coupe de la dalle de la figure
3 sur laquelle les lignes de champ magnétique au cours d'une phase d'impulsion sont représentées,
- la figure 6 est une vue schématique en coupe de la dalle de la figure
4 sur laquelle les lignes de champ magnétique au cours d'une phase de répulsion sont représentées,
- la figure 7 est une vue schématique d'un appareil de production d'énergie électrique comprenant une matrice de dalles selon un
mode de réalisation de l'invention,
- la figure 8 est une vue schématique d'une infrastructure productrice d'énergie selon un mode de réalisation de l'invention.
6. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation de l'invention
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté. Dans toute la description détaillée qui suit en référence aux figures, sauf indication contraire, chaque élément de la dalle est décrit tel qu'il est agencé lorsque la dalle est montée à l'horizontal, par exemple sur une chaussée, un trottoir ou un accotement d'une voirie. Cet agencement est notamment représenté sur les figures 1 à 6. Il est néanmoins possible d'agencer une dalle selon l'invention verticalement ou de manière inclinée.
Une dalle productrice d'énergie électrique selon le mode de réalisation des figures présente une forme générale parallélépipédique. Il comprend un socle 11 magnétique formant la partie inférieure de la dalle et un plateau 12 magnétique formant la partie supérieure de la dalle. Le socle 11 et le plateau 12 s'étendent chacun dans un plan horizontal. Le socle 11 et le plateau 12 sont donc parallèles l'un à l'autre et sont montés en regard l'un de l'autre.
Le plateau 12 présente une face supérieure 13 d'appui plane sur laquelle une force d'appui extérieure peut être exercée pour faire passer le plateau d'une position de repos dans laquelle le plateau 12 est maintenu écarté du socle d'un écart prédéterminé, dit entrefer e de repos, à une position de travail, dans laquelle le plateau 12 est rapproché du socle 11 et présente avec lui un écart prédéterminé, dit entrefer e ' de travail. L'entrefer e ' de travail est donc inférieur à l'entrefer e de repos. La position de repos est représentée notamment par la figure 2 et la position de travail est représentée notamment par la figure 3. Cette face supérieure 13 d'appui peut par exemple comprendre un revêtement antidérapant pour éviter qu'un piéton qui marche sur la dalle ne glisse. Il peut également comprendre une couche de protection pour protéger le plateau 12 des intempéries.
Le socle 11 comprend une base 18 horizontale, portant une aile 15 centrale
et deux ailes 16, 17 latérales, qui s'étendent chacune perpendiculairement à la base et sont orientées vers le plateau 12. En d'autres termes, le socle présente une section droite transversale en forme de E couché dont la branche centrale du E forme l'aile 15 centrale, et dont chaque branche latérale du E forme une aile 16, 17 latérale. Cette architecture forme trois entrefers, un entrefer au niveau de chaque aile 16, 17 latérale, et un entrefer au niveau de l'aile centrale.
Le plateau 12 et le socle 11 sont par exemple formés en un matériau ferromagnétique, tel que le Cobalt, le Nickel ou le Fer doux. Selon un mode de réalisation avantageux, le plateau 12 et le socle 11 sont feuilletés pour limiter les pertes magnétiques. Selon ce mode de réalisation, le plateau et le socle sont avantageusement logés respectivement dans un premier et un deuxième carter. Chaque carter comprend des butées permettant de définir un entrefer entre le plateau et le socle.
La dalle comprend en outre des ressorts 14 formant des moyens de rappel élastique du plateau en position de repos qui s'étendent entre le socle 11 et le plateau 12 pour faire passer spontanément le plateau 12 de la position de travail à la position de repos, dès la disparition de la force d'appui extérieure sur la face supérieure 13 du plateau 12. Ces ressorts 14 permettent également dans le mode de réalisation des figures de maintenir le plateau 12 en position de repos en l'absence d'une force d'appui extérieure exercée sur la face supérieure 13 d'appui dudit plateau. Selon le mode de réalisation de la figure 1, la dalle comprend quatre ressorts 14 agencés par paire respectivement dans l'espace formé entre l'aile latérale 16 et l'aile centrale 15, et dans l'espace formé entre l'aile latérale 17 et l'aile centrale 15. Les ressorts 14 sont par exemple agencés à chaque extrémité de la dalle. Selon un autre mode de réalisation non représenté sur les figures, la dalle ne comprend que deux ressorts agencés chacun dans l'espace formé entre une aile latérale et l'aile centrale, au centre de cet espace. Selon un autre mode de réalisation non représenté sur les figures, la dalle ne comprend qu'un seul ressort agencé au voisinage du centre de la dalle, entre le socle et le plateau.
Selon d'autres modes de réalisation, les ressorts sont remplacés par des mousses en caoutchouc ou par tous moyens équivalents.
L'entrefer e ' de travail est obtenu soit par la rigidité des ressorts, soit par des butées portées par des premier et deuxième carter logeant respectivement le plateau et le socle.
En outre et selon le mode de réalisation des figures, le plateau 12 présente une épaisseur E égale à la largeur de chaque aile latérale 16, 17 du socle 11. L'aile centrale 15 présente pour sa part une largeur égale à 2E .
Selon un mode de réalisation particulier, le plateau 12 présente une épaisseur de 1,5 cm, l'entrefer e de repos présente un écart de 0,2 cm et le socle 11 présente une hauteur de 2,3 cm de sorte que la dalle présente au repos une épaisseur de 4 cm.
Une dalle selon le mode de réalisation des figures comprend en outre un aimant 20 permanent porté par l'aile 15 centrale du socle 11. Cet aimant 20 permanent est par exemple, et tel que représenté sur les figures, collé sur la surface supérieure de l'aile 15 centrale du socle 11. Selon un autre mode de réalisation non représenté sur les figures, l'aimant permanent est encastré dans l'aile centrale du socle. Cet encastrement permet, en plus de maintenir en position l'aimant permanent, de former deux butées latérales de part et d'autre de l'aimant contre lesquels le plateau peut venir en butée lors de son déplacement de la position de repos à la position de travail.
L'aimant 20 permanent s'étend le long de l'aile 15 centrale en regard du plateau 12. L'aimant 20 permanent génère un champ magnétique induit dans le socle 11 et dans le plateau 12. La hauteur cumulée de l'aile centrale 15 et de l'aimant 20 permanent correspond sensiblement à la hauteur de chaque aile latérale.
Une dalle selon le mode de réalisation des figures comprend en outre une bobine 21 qui entoure l'aile 15 centrale et au moins une partie de l'aimant 20 permanent. Elle est donc agencée dans le champ magnétique induit du plateau 12 de manière à pouvoir générer à ses bornes une tension induite lors du déplacement du plateau 12 de la position de repos à la position de travail, et une tension induite inverse lors du déplacement du plateau 12 de la position de travail à la position de repos.
La figure 5 présente la dalle en mouvement à l'impulsion, c'est-à-dire lorsqu'une force d'appui extérieure est exercée sur la face 13 supérieure du plateau 12. Cette force d'appui est par exemple une force exercée par un piéton qui marche sur la dalle ou par un véhicule roulant sur la dalle ou d'une manière générale par tout véhicule pesant pouvant exercer temporairement une force d'appui sur la face 13 supérieure du plateau 12. Le plateau 12, en mouvement, de la position de repos à la position de travail, comprime les ressorts 14 et entraine le déplacement du champ magnétique induit dans le plateau 12 par l'aimant 20 permanent et dont les lignes de champ sont représentées par les flèches 24. La bobine 21 est traversée par les lignes 24 de champ magnétique variable, ce qui génère un courant induit et une tension induite aux bornes de la bobine 21. Le déplacement du plateau 12 est schématisé par la flèche 61 sur la figure 5.
La figure 6 présente la dalle en mouvement à la répulsion, c'est-à-dire lorsque la force extérieure d'appui exercée sur la face 13 supérieure du plateau 12 disparait. Dans le cas d'un piéton qui marche sur la dalle, cette force d'appui disparait lorsque son pied quitte la dalle. Les ressorts 14 repoussent alors spontanément le plateau 12 de la position de travail à la position de repos. Ce déplacement du plateau 12, schématisé par la flèche 62, entraine le déplacement du champ magnétique induit dans le plateau 12 par l'aimant 20 permanent. La bobine 21 est traversée par les lignes 24 de champ magnétique variable, ce qui génère un courant induit et une tension induite inverse aux bornes de la bobine 21. Lorsque le plateau 12 est en mouvement, le champ magnétique présent dans la dalle est la résultante du champ permanent de l'aimant 20 et du champ induit dans le plateau 12 et le socle 11.
Le flux magnétique traversant la bobine peut être déterminé par l'équation suivante :
Φ = β χ 2χ 5
dans laquelle, B est le champ permanent de l'aimant et S est la section du plateau définie par l'équation suivante :
S = Lx E
dans laquelle L est la longueur de la dalle et E est la demi-largeur de l'aile centrale
La tension induite aux bornes de la bobine 21 est définie par la formule suivante :
U(t) = N x— = 2x N x Lx Ex—
dt dt
dans laquelle N est le nombre de spires de la bobine.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la dalle présente les caractéristiques suivantes :
L = 50 cm
B = l,3T
N = 100
E = 1,5 cm
e = 0,2 cm
H = 2,3 cm
Aussi, si l'on considère une impulsion de 0,1 seconde, la tension crête obtenue aux bornes de la bobine présente une valeur de :
[/ = 2x l00 x 0,5x 0,015x— = 19,5V
0,1
La puissance crête produite par une telle dalle est définie par l'équation suivante :
R
dans laquelle R est la résistance totale mise en jeu, c'est-à-dire la résistance interne de la bobine et la résistance de la charge.
Si l'on considère une bobine présentant une résistance interne de 1 ohm, et par la mise en œuvre d'une adaptation d'impédance entre la bobine et la charge, on obtient une résistance totale de 2 ohms. La puissance crête ainsi produite à l'impulsion est donc de l'ordre de 190 watts. A la répulsion, la puissance produite est sensiblement du même ordre de grandeur. La durée de la répulsion dépend de la raideur des ressorts 14 choisis.
Une dalle selon ce mode de réalisation permet donc de fournir, dans un
encombrement réduit, une puissance significative.
Pour pouvoir redresser la tension induite inverse au cours de la répulsion, la dalle comprend un redresseur qui peut être, de manière connue, un redresseur à diodes.
Tel que représenté sur la figure 7, l'invention concerne également un appareil de production d'énergie électrique comprenant une matrice 30 de dalles 31 1 , 31 2 , 31„ productrices d'énergie électrique selon l'invention. Les dalles
31 1 5 31 2 , 31 n sont reliées les unes aux autres en parallèle de sorte que la tension 60 de sortie de l'appareil est une fonction des tensions produites par chacune des dalles.
Un appareil selon l'invention peut donc avantageusement équiper une infrastructure 42 productrice d'énergie électrique telle que représenté sur la figure 8. L'infrastructure 42 productrice d'énergie électrique selon l'invention comprend une colonne de distribution d'énergie électrique, dite colonne 40 vertébrale de l'infrastructure, adaptée pour véhiculer de l'énergie électrique vers un réseau 41 d'utilisation de cette énergie.
Cette colonne 40 vertébrale est par exemple une installation électrique d'un bâtiment. Le réseau 41 d'utilisation de cette énergie est par exemple le réseau 51 d'un fournisseur d'énergie électrique, tel que le fournisseur public d'électricité, sur lequel l'énergie électrique produite par l'infrastructure 42 est injectée.
L'infrastructure 42 telle que représentée sur la figure 8 comprend en outre deux appareils 30a, 30b de production d'énergie électrique reliés à la colonne 40 vertébrale. Chaque appareil est adapté pour injecter directement sur la colonne 40 vertébrale au moins une partie de l'énergie générée. Chaque appareil 30a, 30b est un appareil tel que décrit en lien avec la figure 7 et comprenant une matrice de dalles productrice d'énergie selon l'invention.
L'infrastructure de la figure 8 comprend en outre un module de synchronisation, dit module 52 de référence, relié à la colonne 40 vertébrale et à chaque appareil 30a, 30b de production d'énergie électrique.
Ce module 52 de référence est configuré pour identifier et/ou former un
signal de synchronisation, dit signal de référence, adapté pour circuler sur la colonne 40 vertébrale et pour permettre la synchronisation de chaque appareil 30a, 30b de production avec la colonne 40 vertébrale de sorte que chaque appareil 30a, 30b puisse directement injecter de l'énergie électrique sur la colonne 40 vertébrale. Le signal de référence fourni par le module 52 de référence est transmis aux appareils 30a, 30b par le biais d'un réseau 53 de synchronisation dédié.
Le principe de synchronisation et un mode de réalisation du module de référence sont par exemple ceux décrits dans la demande déposée par le demandeur sous le numéro FR1454460.
L'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits. En particulier, une dalle selon l'invention peut être utilisée horizontalement telle que décrite et représentée sur les figures, mais elle peut également être utilisée verticalement ou de manière inclinée. En d'autres termes, selon d'autres utilisations possibles, la dalle est inclinée ou verticale et une force d'appui extérieure entraine le déplacement du plateau de la position de repos à la position de travail. Cette force n'est pas nécessairement perpendiculaire au plateau. L'invention vise à générer de l'énergie électrique par le déplacement d'un plateau magnétique d'une position de repos à une position de travail. La direction de la force d'appui extérieure permettant ce déplacement et le moyen mis en œuvre pour générer cette force d'appui extérieure (action d'un être humain, action d'un véhicule ou autre), peut être de tout type.
Claims
1. Dalle productrice d'énergie électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un socle (11) magnétique formant une partie inférieure de la dalle, un plateau (12) magnétique formant une partie supérieure de la dalle, parallèle et en regard dudit socle (11), monté mobile par rapport audit socle (11) entre une position de repos, dans laquelle le plateau (12) est maintenu écarté dudit socle (11) d'un écart prédéterminé, dit entrefer (e) de repos, et une position de travail, dans laquelle ledit plateau (12) est rapproché dudit socle (11) et présente avec lui un écart prédéterminé, dit entrefer (e') de travail, au moins un aimant (20) permanent porté par ledit socle (11) et configuré pour pouvoir générer un champ magnétique induit dans ledit socle (11) et ledit plateau (12) magnétiques,
au moins une bobine (21) portée par ledit socle (11) et agencée dans ledit champ magnétique induit dudit plateau (12) de manière à pouvoir générer un courant induit lors du déplacement dudit plateau (12) de la position de repos à la position de travail, et un courant induit inverse lors du déplacement dudit plateau (12) de ladite position de travail à ladite position de repos.
2. Dalle selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit plateau (12) présente une face (13) supérieure d'appui sur laquelle une force d'appui extérieure peut être exercée pour faire passer ledit plateau (12) de ladite position de repos à ladite position de travail.
3. Dalle selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens (14) de rappel élastique dudit plateau (12) en position de repos adaptés pour faire passer spontanément ledit plateau (12) de ladite position de travail à ladite position de repos, dès la disparition de ladite force d'appui extérieure.
4. Dalle selon la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits moyens (14) de
rappel élastique s'étendent entre ledit plateau (12) et ledit socle (11) et sont configurés pour maintenir ledit plateau (12) en position de repos en l'absence d'une force d'appui extérieure exercée sur ladite face (13) supérieure d'appui dudit plateau.
5. Dalle selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que lesdits moyens de rappel élastique comprennent des ressorts (14).
6. Dalle selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un redresseur relié à au moins une bobine (21) et configuré pour pouvoir redresser ledit courant induit inverse par rapport audit courant induit.
7. Dalle selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit socle (11) comprend une aile centrale (15) et deux ailes latérales (16, 17), ladite aile centrale (15) portant au moins un aimant (20) permanent et étant entourée par au moins une bobine (21), chaque aile latérale (16, 17) formant avec ledit plateau (12) magnétique un entrefer (e, e').
8. Dalle selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit plateau (12) présente une épaisseur égale à la largeur de chaque aile latérale (16, 17) dudit socle (11) et égale à la moitié de la largeur de ladite aile centrale (15).
9. Dalle selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit plateau (12) présente une épaisseur de 1,5 cm, ledit entrefer (e) de repos présente un écart de 0,2cm et ledit socle (11) présente une hauteur de 2,3 cm de sorte que ladite dalle présente au repos une épaisseur de 4 cm.
10. Dalle selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un premier carter non magnétique dans lequel est logé le plateau et un deuxième carter non magnétique dans lequel est logé le socle, chaque carter comprenant des butées configurées pour définir ledit entrefer de travail.
11. Appareil de production d'énergie électrique comprenant une matrice (30) de dalles (31 1 ,31 2 ,31 n ) productrices d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 10, lesdites dalles (31 1 ,31 2 ,31 n ) étant couplées les unes aux autres en parallèle de manière à pouvoir fournir en sortie d'appareil une tension qui est fonction des tensions induites et tensions induites inverses redressées
produites par chaque dalle.
12. Infrastructure productrice d'énergie électrique comprenant :
une colonne (40) de distribution d'énergie électrique, dite colonne vertébrale de l'infrastructure adaptée pour véhiculer de l'énergie électrique vers un réseau (41) d'utilisation de cette énergie, une pluralité d'appareils (30a, 30b) de production d'énergie électrique selon la revendication 11 reliés à ladite colonne (40) vertébrale et adaptés pour injecter directement sur ladite colonne vertébrale au moins une partie de l'énergie générée.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1463042A FR3030935B1 (fr) | 2014-12-22 | 2014-12-22 | Dalle productrice d'energie electrique, appareil de production d'energie electrique comprenant une matrice de dalles et infrastructure productrice d'energie electrique equipee de tels appareils |
| FR1463042 | 2014-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016102864A1 true WO2016102864A1 (fr) | 2016-06-30 |
Family
ID=52779813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/FR2015/053679 WO2016102864A1 (fr) | 2014-12-22 | 2015-12-21 | Dalle productrice d'énergie électrique, appareil de production d'énergie électrique comprenant une matrice de dalles et infrastructure productrice d'énergie électrique equipée de tels appareils |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3030935B1 (fr) |
| WO (1) | WO2016102864A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106368914A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-02-01 | 黄锦锋 | 人体步态能量转化发电装置 |
| CN113561998A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-29 | 吴永强 | 一种轨道交通踏板系统 |
| US11499310B2 (en) | 2020-03-26 | 2022-11-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait assistance slab |
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| FR2969422A1 (fr) | 2010-12-17 | 2012-06-22 | Ludovic Giraud | Element de sol generateur d'energie electrique |
| FR2971561A1 (fr) | 2011-02-15 | 2012-08-17 | Viha Concept | Dispositif de generation d'energie utilisant l'energie de mouvement, integrable a un trottoir ou a une route pour une utilisation locale |
-
2014
- 2014-12-22 FR FR1463042A patent/FR3030935B1/fr active Active
-
2015
- 2015-12-21 WO PCT/FR2015/053679 patent/WO2016102864A1/fr active Application Filing
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3030935B1 (fr) | 2017-01-27 |
| FR3030935A1 (fr) | 2016-06-24 |
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