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BREVET D'I N V E N T I O N au nom de
Antonio, Raimondo BOSSONE Moteur à aimants permanents
La présente invention est relative à un moteur dans lequel on utilise directement la force d'attraction et de répulsion des aimants permanents, agissant sur des électro-aimants alimentés par une faible source de courant électrique.
Suivant la présente invention, on fait déplacer devant les pôles d'une ou plusieurs séries d'aimants permanents, une ou plusieurs séries 'électro-ai- mants dont les polarités sont réglées au moyen d'un organe susceptible d'insérer et d'inverser leur circuit d'excitation, de façon à obtenir un mouvement continu ou alternatif qui, à l'aide de mécanismes connus, peut être transmis à un arbre moteur sous forme de mouvement rotatif.
Suivant une forme de réalisation préférée, les aimants sont répartis par paires avec les pôles de sens contraire se faisant face, et disposés tangentiellement à une circonférence ayant pour centre l'axe d'un arbre moteur.
Sur ce dernier sont montés une série d'électro-aimants$ chacun de ces électro-aimants étant placé entre les pôles se faisant face de chaque paire ou groupe de paires d'aimants permanents. La polarité des dits électro-aimants est inversée au moyen d'un inverseur approprié de façon à obtenir un mouvement alternatif des électro-aimants* entre les pôles des paires d'aimants et en conséquence
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un mouvement oscillatoire de l'arbre-moteur, lequel au moyen d'un mécanisme approprié, par exemple un jeu de manivelles, peut être transformé en un mouvement rotatif continu...
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Suivant une autre forme de réalisation, le mouvement alternatif des électro-aimants peut être transformé directement en mouvement rotatif continu en disposant les paires d'aimants radialement et en reliant les électro-ai mante au moyen de bielles, aux manivelles de l'arbre-moteur. Avec un tel dispositif le mouvement de va-et-vient des électro-aimants et des aimants permanents est transformé en mouvement rotatif comme s'il s'agissait des pistons d'une machine à pistons.
Si on le désire, les aimants permanents peuvent être disposés en séries annulaires, les électro-aimants étant placés sur un tambour avec leurs pôles orientés vers les pôles des aimants de façon que, par changement de polarité des dite électro-aimants, ces derniers se trouvent alternativement attirés ou repoussés tangentiellement par rapport à chacun des aimants des séries annulaires transmettant ainsi un mouvement rotatif continu à l'arbre sur lequel elles sont montées.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple seulement, divers modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente une de ces réalisations vue en face. La figure 2 représente le même dispositif vu en coupe longitudinale. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement comment se produit le changement de polarité des électro-aimants.
Les figures 6 et 7 représentent une troisième forme d'exécution. Les figures 8,9 et 10 représentent schématiquement à grande échelle diverses parties de la forme de réalisation des figures 1 et 2.
La figure II indique également schématiquement et à grande échelle diverses parties de la forme de réalisation des figures 6 et 7.
Dans les diverses figures les éléments correspondants sont désignés par les mêmes chiffres de référence.
En se référant aux figures 1 et 2 :
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1 représente une carcasse annulaire comportant à des intervalles régu- liers, des cavités longitudinales 2 et 3 dans lesquelles sont insérées tangen- @iellement des paires d'aimants permanents 4 et µ dont les pôles placés en re- gard l'un de l'autre sont inversés.
Entre les aimants de chaque paire est disposé un électro-aimant dont le noyau 6 fonctionne à la façon d'une ancre pour les aimants 4 et 5.
La bobine d'excitation 7 de ces électro-aimants est reliée à une source d'énergie électrique appropriée par l'intermédiaire d'un inverseur 8, qui sera décrit dans la suite.
Les électro-aimants 6 sont fixés, avec interposition de manière isolante 9 sur un tambour 10 monté sur un arbre II. Une manivelle 12 relie l'arbre II à l'arbre moteur 12' de telle sorte que l'oscillation de l'arbre II se trouve trans- formée en mouvement de rotation de l'arbre moteur 12'.
Le mouvement oscillatoire du disque 10 résulte de l'action d'attraction et de répulsion que les paires d'aimants 4 et 5 exercent sur les noyaux 6 des électro-aimants dont les polarités s'inversent à l'extrémité de leur course entre les faces polaires des aimants 4 et 5. L'inversion de la polarité des électro- aimants est obtenue avec l'inversion du courant d'excitation. A cet effet, ainsi qu'on l'a déja dit, les bobines de tous les électro-aimants sont reliées aux sour- ces d'électricité par l'intermédiaire de l'inverseur 8 avec lequel coopèrent des contacts 15 reliés aux extrémités des bobines d'excitation 7.
L'abre II de la celasse 1 repose dans des supports 14-16. L'arbre 12' porte une poulie 17 servant à transmettre l'énergie aux appareils d'utilisation.
Le fonctionnement du moteur est le suivant :
On supposera que les organes constitutifs du motenr occupent les positions représentées sur la figure 1. Lorsque les noyaux des électro-aimants ( qui, par l'action d'attraction des aimants permanents 4 et l'action de répulsion des ai- mants permanents 5 sont poussés vers les aimants 4 ) arrivent tout près des faces polaires des dits aimants, on inverse leur polarité, par suite de l'inversion du courant d'excitation produite par l'inverseur 8. Le,aimants 4 repoussent les noyaux 6 qui sont, à ce moment attirés par les aimants 5. On obtient ainsi l'in- version du mouvement du-tambour 10, inversion qui se produit à la fin de chaque course.
Ce mouvement oscillatoire du tambour 10 est tranformé en mouvement rotatif @
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continu par l'arbre 12' par l'intermédiaire de la/manivelle 12.
Dans le mode de réalisation de la .figure 5, le mouvement oscillatoire des électro-aimants qui a lieu entre les faces polaires des paires d'aimants est transformé directement en mouvement rotatif par l'arbre du moteur.
Dans ce dernier cas, les paires d'électro-aimants permanents 18, 19 sont fixées à la carcasse 20 du moteur, radialement et non tangentiellement comme osent le cas dans la forme de réalisation décrite en premier lieu.
Les noyaux 2I des électro-aimants sont reliés par des bielles 22 à un bouton de manivelle 23 porté par l'arbre moteur.
Le dispositif d'inverseur de polarités est la même que celui décrit ci-dessus, chaque électro-aimant se comporte exactement comme un piston de moteur à explosion.
Dans la variante représentée sur les figures 6, 7 les aimants permanents 24 sont fixés radialement dans des évidements creusés dans la carcasse 25, avec leurs pôles tournés vers le centre.
Sur un arbre 26, monté dans des coussinets portés par des calottes fixées à la carcasse 25 sont calés des disques 27 et entre ces diques sont serrés les aimante permanents 28 disposés radialement avec leurs pôles en face des aimant. 24.
Sur chaque pôles des aimants 24 est fixé un noyau 29 en fer doux sur lequel est enroulée une bobine d'excitation. Ces bobines d'excitation sont reliées aux contacts 15 de l'inverseur 8.
Le fonctionnement est le même que celui des modes de réalisation ci-dessud décrits. Lorsque les aimants 28 arrivent en alignement avec les aimants 24, on obtient entre eux le maximum d'attraction, car le champ magnétique produit par les électro-aimants 29, correspond à celui des aimants 24, 28. Mais dès que cette position est atteinte, le courant s'inverse dans les bobines d'excitation des électro-aimants 29 et par conséquent la polarité est inversée. On obtient ainsi des polarités de même valeur et ainsi l'action répulsive qui fait avancer la partie mobile.
Lorsque les aimants 28 ont parcouru un peu plus que la moitié de la distance existant entre les aimants 24 contigus, une nouvelle inversion du courant se produit de sorte qu'une action d'attraction a lieu entre la partie fixe et la partie mobile et ainsi de suite.
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Le courant d'alimentation des électro-aimants est très faible car il suffit d'avoir l'intensité nécessaire pour obtenir la saturation magnétique des noyaux.
Suivant une particularité de l'invention schématisée figures 8, les bobines 7 (figure I) placées sur les noyaux 6 des électro-aimants sont composées de trois parties.
Chaque bobine 7 comprend, d'une part, une bobine principale 7a dite de saturation parce qu'elle sert à saturer le noyau en fer doux 6, et. d'autre part, deux bobines plates 7b et 7c bobinées en sens inverse de la bobine principale 7a.
Les deux bobines plates 7b et 7c sont connectées de telle sorte que$ lorsque la bobine se déplace dans le champ magnétique, les extra-courants produits dans ces deux bobines plates s'ajoutent.
Toutes les bobines principales 7a sont montées en série ou cascade et forment un circuit 31, 7a, 31'.
Le courant d'une batterie arrive par les balais 33 et 33' sur les deux couronnes 34 et 34' d'un collecteur 30.
Le courant sortant du collecteur par le conducteur 31 alimente toutes les bobines de saturation 7a et revient au collecteur par 31'.
On voit que chaque fois que les balais 33 et 33' avancent d'une lame, le courant est inversé dans les bobines principales.
Toutes les bobines plates 7b et 7c sont reliées en sériel ou cascade et forment un circuit 32', 7b, 7c, 32. Ce circuit est relié au collecteur en 32 et 32' (figures 8 et 9).
L'ensemble des bobines plates forme une véritable génératrice dont le circuit est parcouru par un courant alternatif.
Mais, ce courant alternatif est redressé par le collecteur 30 en produisant un courant continu ondulé.
Ce courant produit par l'ensemble des bobines plates vient s'ajouter au courant continu fourni par la batterie.
En résumé,,les bobines plates qui recueillent les extra-courants et qui servent d'écrans pour empêcher 'la formation d'extra-courants dans les bobines principales produisent'un courant résultant continu qui vient rejoindre, par le
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collecteur, le circuit d'alimentation des bobines principales. la batterie ne sert: donc qu'au démarrage et à fournir une partie du courant nécessaire à la saturation des noyaux.
L'autre partie du courant nécessaire à cette saturation est fournie par l'ensemble des bobines plates.
La figure II montre une réalisation de bobine enttois parties analogues aux trois parties 7a, 7b et 7c de la figure 8 et appliquée cette fois aux élettro- aimants 24 de:la forme de réalisation des figures 6 et 7.
Les noyaux 29 de ces aimants comportent chacun, une bobine composée des dites parties 7a, 7b, 7c.
Sur la figure II on a schématisé le mode de connection des dites bobines entre elles. 40 représente une batterie reliée aux balais 33 et 33' du collecteur 30.
Il est évident que la même construction des bobines est applicable à toutes les formes de réalisation de l'invention.
La construction des bobines décrites améliore le mauvais rendement des moteurs de l'espèce dû aux forces contre électro-motrices produites par les variations de flux.
Les bobines principales 7a sont constituées comme des bobines ordinaires alors que les bobines 7b et 7c sont des bobines plates dont le fil est d'un diamê- tre intérieur à celui des bobines 7a.
En considérant le moment où le noyau d'une bobine est repoussé par un aimant permanent, du fait du déplacement de la bobine dans le champ de l'aimant permanent, il va se produire un courant induit qui s'opposera au mouvement.
Les trois enroulements 7a, 7b, et 7c sont calculés et disposés de telle façon que les courants induits dans l'enroulement 7a d'une part et les enroulements 7b et 7c d'autre part, s'annulent.
Les bobines plates 7b etic qui encadrent la bobine principale 7a sont enroulées en sens inverse de la bobine 7a. Ces deux bobines peuvent dans certains cas se réduire à de simples galettes d'un seul rang de fil.
Les bobines sont alimentées par un courant provenant, par exemple, d'une batterie d'accumumateurs.
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Suivant une particularité de l'invention, on prévoit de placer sur le circuit des bobines et des accumulateurs, et en dérivation, un condensateur en série avec un interrupteur.
Au moment de la rupture du courant, cet interrppteur est ferme , le cône densateur se charge et enmagasine l'énergie primitivement acquise par la bobine.
Une fois chargé le condensateur se décharge dans la bobine, qui enmagasine de nouveau l'énergie qu'elle avait cédée au condensateur, en changeant de po- larit é.
A ce moment, on ouvre l'interrppteur et on ferme l'inverseur de la machine. La bobine va continuer à %tre alimentée et le barreau se trouvera dans l'état d'aimantation demandé, les pôles étant inversés.
Le générateur n'aura donc fourni que l'énergie nécessaire pour combler les pertes ( effet Joule et hystérésis).
Par les dispositions décrites et représentées, on remédie par conséquent aux mauvais rendements dus aux forces contre électro-motrices produites parles varia%ions de flux et aux pertes résultant des étincelles de rupture au moment du changement de sens de courant.
Naturellement la forme et les dispositions constructives décrites pourront varier à volonté, suivant les nécessités, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.