Alternateur torique

Alternateur torique
Cas des alternateurs classiques en charge normale. La réaction d’induit crée un couple antagoniste
à la rotation ressentie par l’induit. Le couple antagoniste a une valeur (y) supérieure au couple moteur
(x) à vide.
Réaction d’induit
Stator
Rotation
Rotor
La réaction d’induit a toujours le même sens d’opposition à la rotation, elle ne s’oppose au champ
inducteur que pour contrarier la rotation. C'est-à-dire une fois en répulsion une fois en attraction du
champ inducteur qui passe devant le circuit magnétique du bobinage induit. Par l’intermédiaire du
stator c’est la terre qui assume l’énergie d’appui.
Importante précision sur la loi de Lenz, basée sur des faits avérés : Quelque soit la position de
l’induit, la rotation ressentie est l’expression du différentiel de rotation. La réaction d’induit est
toujours opposée au différentiel de rotation qui lui a donné naissance.
Rappel : La réaction d’induit ne nécessite aucune énergie pour exister, bien que ces effets avérés se
manifestent par un couple mécanique en opposition au différentiel de rotation. Son existence n’est
effective que par l’énergie que fournie l’alternateur. Cette énergie fournie par l’alternateur dépend
uniquement de la variation temporelle du champ magnétique inducteur, ΔФ et Δt.
Je propose d’empêcher la réaction d’induit de s’opposer mécaniquement à la rotation. Pour cela
j’utilise pour l’induit les caractéristiques physiques du tore, dont le principal avantage est
(théoriquement) aucune fuite magnétique. Les conséquences (théoriques) devraient être, aucun couple
mécanique possible en opposition à la rotation et (aucune) distorsion du champ magnétique inducteur.
Le champ magnétique inducteur est crée par des aimants permanents.
J’utilise un circuit induit torique que je fais passer par rotation à l’intérieure de l’excitation, ainsi la
réaction d’induit ne peut pas s’opposer au couple moteur.
Les lettres CM signifient : circuit magnétique
Bobinage induit
Aimant permanents fixes
CM torique induit
N
S
Tore mobile
Détaille des pôles magnétiques, du sens du champ magnétique inducteur et induit. La représentation et
linéaire bien que le concept soit torique. Les aimants permanents sont fixés sur la carcasse et entourent
le multi-tore induit comme une gaine.
Partie mobile multi-tore induit
Galet support du multi-tore
Carcasse
Entre fer
CM induit
Bobine induite
Flux de la réaction
d’induit
o
o
o
o
o
Engrenage d’entraînement du multi-tore
Aimant inducteur fixe
Le courant induit alternatif est capté par bagues.
Le couplage des bobinages induits est réalisé comme dans les alternateurs classiques.
Des galets guident le multi-tore entraîné par des engrenages en prise sur l’axe moteur.
L’excitation est fixée sur la carcasse.
Le champ magnétique de la réaction d’induit s’oppose au champ magnétique inducteur
comme dans les alternateurs classiques. Cependant il ne peut plus s’opposer au couple
moteur. En conséquence plus de couple antagoniste à la rotation.
Il reste l’interrogation :
Il est possible que l’opposition mutuelle des champs magnétiques induits de la réaction d’induit,
neutralise l'induction, malgré le fait que delta phi et delta t restent effectifs ? Bien que je ne le pense
pas car dans les alternateurs classiques le flux inducteur s’oppose au flux induit sans nuire à
l’induction. Je vais contourner l'interrogation, en fournissant un circuit magnétique induit à chaque
sens opposé du flux induit. Ainsi la réaction d’induit ne peut plus s'opposer à elle-même.
Le schéma représente l’interpénétration des deux circuits magnétiques induits centraux des bobines
induites. Les flux magnétiques induits peuvent ainsi circuler en sens inverse dans chaque circuit
magnétique torique sans s’opposer. Les possibilités graphiques de Word ne me permettent pas de faire
un plan plus détaillé. Les sections doivent avoir des formes arrondies afin que les 2 circuits
magnétiques induits gardent les propriétés physiques d’un tore magnétique.
La représentation est linéaire bien que le concept soit torique. La distance (d) est essentielle à
l’interpénétration des deux CM l’un dans l’autre. Cela modifie un peut le schéma précédant avec un
espace (d) entre les bobines induites. Voir page suivante.
d
La réaction d’induit ne peut plus s’opposer mécaniquement à la rotation ni magnétiquement à elle
même. Les facteurs d’induction ΔΦ et Δt restent effectifs. Ils ne nécessitent que la puissance à vide
pour exister. Sans opposition de la réaction d’induit le couple moteur à vide serait-il suffisant pour
maintenir ΔΦ et Δt ? Quel serait le rendement d’un tel assemblage ?
Le flux inducteur doit traverser les bobines induites avant de parvenir aux circuits magnétiques
induits. Cela ne devrait pas être un inconvénient majeur, car dans certain transformateur le bobinage
secondaire induit est bobiné sur le circuit magnétique commun et le bobinage primaire inducteur est
bobiné sur le bobinage secondaire. Cela donne quand même des rendements supérieurs à 95%.
Primaire
Secondaire
Circuit magnétique
commun du transformateur
Cependant je ne veux laisser aucun doute sur les principes classiques utilisés dans l’alternateur
torique. Je propose donc une réduction de l’entrefer dans le schéma page suivante.
Je place les bobines induites entre les deux circuits magnétiques induits qui deviennent plus complexes, mais il y a des avantages :
L’entre fer est réduit à une valeur classique. Les bobines en jaune sont induites en leur centre par le flux inducteur de façon classique. Le principe
torique imbriqué garantie l’absence de couple antagoniste et l’absence de distorsion du flux inducteur qui sont les inconvénients des alternateurs
classiques.
Les autres éléments de l’assemblage restent valables. Je n’ai pas représenté l’interpénétration des CM induits pour garder un schéma plus claire.
Demi-circonférence de l’alternateur torique
L’excitation est fixée sur la carcasse. Le multi-tore est maintenu par des galets. La carcasse est en
matériaux amagnétiques, du type fibre de carbone.
Le multi-tore est entraîné par engrenages.
Section détaillée sur le
dessin suivant
Section détaillée :
Double CM induit
Bagues de captage pouvant être réparties
sur la circonférence
Galet
Aimants
Denture engrenage
multi-tore
Bobines induites
Engrenage
d’entraînement
Schéma d’ensemble :
Multi-tore
Pièces mobiles
Engrenages
Rotor moteur
Pour résumer
J’utilise les phénomènes physiques avérés de l’induction électromagnétique qui se manifestent dans
les transformateurs et dans les alternateurs classiques. Quelles sont alors les différences de ces
machines classiques par rapport à l’alternateur torique :
Pour le transformateur :
1. Le champ magnétique de la réaction d’induit s’oppose au champ magnétique inducteur. Cette
opposition demande plus de puissance absorbée. C’est la différence entre la puissance
absorbée à vide et en charge. Car en charge le flux inducteur est directement à son origine
opposé au flux de la réaction d’induit.
2. Les rendements sont généralement supérieurs aux alternateurs classiques. En effet il n’y a pas
de pertes mécaniques et de pertes par distorsion des flux magnétiques du à la rotation, comme
dans les alternateurs classiques.
Pour les alternateurs classiques :
1. Le champ magnétique de la réaction d’induit s’oppose au champ magnétique inducteur. En
charge le flux inducteur est directement à son origine opposé au flux de la réaction d’induit.
Cette opposition ce manifeste par un couple antagoniste à la rotation et demande plus de
puissance absorbée. C’est la différence entre la puissance absorbée à vide et en charge.
2. Il y a des pertes mécaniques et des pertes par distorsion des flux magnétiques du à la rotation.
Pour l’alternateur torique :
1. Les champs magnétiques induit et inducteur s’opposent toujours. Nous somme dans le même
cas que le transformateur ou l’alternateur classique au niveau des deux CM induits.
Cependant cette opposition ne peut plus se faire à l’origine du flux inducteur grâce au multitore induit. En conséquence, plus de couple antagoniste possible à la rotation et aucune
puissance absorbée supplémentaire pour maintenir ΔΦ et Δt inducteurs. Donc la puissance
absorbée en charge est égale à la puissance à vide.
2. Il y a des pertes mécaniques, mais plus aucune perte par distorsion du flux magnétique
inducteur.
L’expérimentation seule pourra déterminer le rendement d’une telle machine.