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WO2022229167A1 - Torque-amplifying device - Google Patents

Torque-amplifying device Download PDF

Info

Publication number
WO2022229167A1
WO2022229167A1 PCT/EP2022/061023 EP2022061023W WO2022229167A1 WO 2022229167 A1 WO2022229167 A1 WO 2022229167A1 EP 2022061023 W EP2022061023 W EP 2022061023W WO 2022229167 A1 WO2022229167 A1 WO 2022229167A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
stator
magnets
portions
permanent magnet
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/061023
Other languages
French (fr)
Inventor
Antoine Gemma
Didier FRANÇOIS
Original Assignee
Weeel Energy Group
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weeel Energy Group filed Critical Weeel Energy Group
Publication of WO2022229167A1 publication Critical patent/WO2022229167A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K53/00—Alleged dynamo-electric perpetua mobilia
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type

Definitions

  • the invention relates to a torque amplifier device and its method of operation.
  • flywheel associated with the rotating shaft of a rotating machine to increase the torque at the output of said rotating machine.
  • the flywheel is a mass (disc, ring, cylinder, possibly coupled in a counter-rotating system, etc.) linked to the part driven by a rotational movement, distributed around an axis of such so that it gives the rotating machine greater rotational inertia, with the aim of making the operating regime more regular, by opposing jerks due to the motor driving the device or to the receiver consuming the energy transmitted .
  • Such a device can, for example, be used with a receiving system such as a crusher for crushing the rock driven by electric motors which operate regularly.
  • a receiving system such as a crusher for crushing the rock driven by electric motors which operate regularly.
  • a mechanical component in the chain of an energy production system is to use it as a mechanical component in the chain of an energy production system.
  • Such a device can also be found in a system for the production of electrical, hydraulic or even wind energy.
  • an object of the invention is to propose a device making it possible to improve the torque applied to a receiver system installed at the output of said device while avoiding any loss of energy, or even any risk of the device blocking.
  • Another objective is to limit the size and mass of the amplifier device so as to facilitate its operation and limit the cost price.
  • the solution proposed by the invention is a torque amplifier device comprising:
  • At least one magnetic module comprising a rotor secured to the rotary shaft and a stator secured to the support, o the rotor comprising an internal face and an external face, the internal face being provided with a first permanent magnet sector, the two faces extending perpendicularly to the axis of the rotating shaft, o the stator comprising an internal face positioned opposite the internal face of the rotor, and an external face, the two faces extending perpendicular to the axis of the rotary shaft, said internal face being provided with a second permanent magnet sector, the drive of the rotor by the rotation device cyclically causes a vis-à-vis the first and second sectors of magnet generating a repulsive magnetic force, which magnetic force is adapted to increase the inertia of the rotor.
  • the device is remarkable in that the first and the second permanent magnet sectors consist of a plurality of portions of permanent magnets each forming a continuous arc of a circle and in that the portions of permanent magnets of the rotor have a different angular value from the magnet portions of the stator.
  • the main function of the torque amplifier device according to the invention is to amplify the input power supplied by an electric motor or any other rotary energy and to transform the alternating movement produced by the system into a rotational movement with a large pair.
  • Such a device thus makes it possible to increase the energy efficiency of the device by exploiting the tangential component of the repulsion force and/or its axial component.
  • the only energy having a real cost being that delivered by the rotation device, a reduction in this energy allows the user to make significant savings.
  • the permanent magnets are of a single block so that there is no longer any angular overlap and magnetic nodes on the other hand the magnets of the rotor and of the stator do not have the same dimension - in particular at the angular level - so as to avoid an alignment of the connection zones, between two portions of magnets, which generates a chattering or blocking phenomenon.
  • the permanent magnet portions of the stator and the rotor are identical and consist of a plurality of magnets 132, 232, 142, 242 in the form of a cube but may optionally be in any other form of parallelepiped.
  • these portions of permanent magnets 132, 232, 142, 242 are clearly identical.
  • the portions of permanent magnets of the rotor as of the stator form a continuous arc of a circle, either without space or spacing between each of the portions of magnets and on the other the portions of permanent magnets of the rotor, or the portions defined numerically below by 41, 42 and 43, have a different angular value from the portions of permanent magnets 61, 62, 63 and 64 of the stator.
  • the portions 41, 42 and 43 have an angle of 30 ° while the portions of permanent magnets 61, 62, 63 and 64 have an angle of 37.5°.
  • each portion of permanent magnet advantageously has a weight of between three and five kilos, and a thrust or an adhesive force of more than 500 kilos.
  • the angular sum of the permanent magnet portions of the rotor is different from the angular sum of the permanent magnet portions of the stator.
  • the angular sum of the portions of permanent magnets of the rotor is greater than the angular sum of the portions of permanent magnets of the stator, advantageously by at least 5° and by at most 10°.
  • the angular sum of the portions of permanent magnets of the rotor and of the stator are each less than 130°, advantageously less than or equal to 120°.
  • each permanent magnet portion of the rotor and of the stator respectively has an arc of a circle of identical value.
  • the portions of permanent magnets of the rotor preferably three in number, have an angular value of between 28° and 32°, advantageously equal to 30°.
  • the portions of permanent magnets of the stator preferably four in number, have an angular value of between 35° and 40°, advantageously equal to 37.5°.
  • the first and second permanent magnet sectors each further comprise, at one of their respective ends, a bevelled magnet.
  • this beveled magnet is advantageously also a permanent magnet.
  • the bevelled magnet of the first and second permanent magnet sectors has an angle of slope between 5° and 45°, advantageously between 10° and 25°.
  • these beveled magnets facilitate the passage of the magnetic wall aided in this by the kinetic energy of the rotor.
  • the choice of the slope, that is to say the inclination of each beveled magnet is decisive depending in particular on the power of the magnets, the kinetic energy of the rotor and the desired length for these beveled magnets .
  • these beveled magnets, present on the first and the second magnet sectors have an identical shape and dimensions but it is of course possible to provide that their shapes and/or their dimensions are different.
  • the amplification device further comprises an axial displacement device adapted to vary the distance between the internal face of the stator and the internal face of the rotor between a minimum axial distance to maximum axial distance.
  • the amplification device further comprises a displacement transformation device adapted to transform a linear displacement into a rotational (or rotational) displacement.
  • the repulsion force between the first and the second permanent magnet sector can comprise: - a resistive tangential component with respect to the rotation of the rotor, when the first sector of permanent magnets approaches the second sector of permanent magnets,
  • the axial distance can be minimum when the first sector of permanent magnets is angularly aligned with the second sector of permanent magnets, and the axial distance can be maximum when the first sector of permanent magnets is diametrically opposed to the second sector of permanent magnets.
  • the axial displacement device may comprise a cam fixed to the support and/or the stator, said cam defining a cam path, and a roller secured to the rotor adapted to follow said cam path.
  • the first sector of permanent magnets and the second sector of permanent magnets are in the form of an arc of a circle, facing each other, centered around the axis of the rotating shaft.
  • the amplification device comprises a plurality of magnetic modules.
  • the second sector of magnets located on the internal face of the rotor of a second magnetic module can be diametrically opposed to the second sector of magnets located on the internal face of the rotor of a first module magnetic
  • the support and/or the rotor and/or the stator are made of a non-magnetic material.
  • FIG. 1 is a schematic representation in perspective of a torque amplifier device according to the invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the amplifier device shown in Figure 1.
  • FIG. 3 is a schematic representation in perspective of a rotor mounted in an amplifier device according to the invention.
  • FIG. 4 is a front view of the rotor shown in Figure 3.
  • FIG. 5 is a schematic representation in perspective of a stator mounted in an amplifier device according to the invention.
  • FIG. 6 is a front view of the rotor shown in Figure 5.
  • FIG. 7 is a schematic representation in perspective of a rotor-stator assembly mounted in an amplifier device according to the invention, in order to illustrate in particular the magnetic wall phenomenon.
  • FIG. 8 is a schematic representation in perspective of a rotor-stator assembly mounted in an amplifier device according to the invention, in order to illustrate in particular the misalignment of the portions of permanent magnets in the magnetic module, between the rotor and the stator.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of the amplifier device comprising two magnetic modules mounted in series.
  • FIGS 1 and 2 show an amplifier device 1 according to the invention comprising a support 2, a rotary shaft 3 mounted in rotation and / or in translation on the support 2 around and along a main axis X ' X.
  • a rotation device 4 is connected to the rotary shaft 3 at the level of a first shaft part 30, said part 30 being mounted in rotation about the axis X'X on the support 2, so as to be able to be driven in rotation around the main axis X'X in a given direction of rotation.
  • This rotation device 4 preferably comprises an electric motor 15 (or assistance motor), but can also be in the form of wind turbine blades, a hydraulic system, or even in the form of a dawn.
  • a receiver system (not shown) installed at the output of the rotary shaft 3, is attached to a second shaft part 31 mounted in rotation and/or in translation around and along the main axis X'X on the support 2.
  • the torque applied to said receiver system is greater than that applied by the rotation device at the level of the first shaft part 30.
  • This receiver system can be, for example, a mechanism for converting the combined movement (rotation and translation in the case described further in the description, where the amplifier device 1 comprises at least one magnetic module 10) in a pure rotational movement coupled to an alternator.
  • the assembly formed by the rotation device 4, the torque amplifier, the movement conversion mechanism and the alternator then form the energy production system.
  • the amplifier device 1 also comprises a magnetic module 10 such as that shown in Figures 7 and 8, consisting of a stator 12 secured to the support 2 and a rotor 11 secured to the rotary shaft 3.
  • a magnetic module 10 such as that shown in Figures 7 and 8, consisting of a stator 12 secured to the support 2 and a rotor 11 secured to the rotary shaft 3.
  • the rotor 11 has a diameter of between 350 millimeters (mm) and 400 mm, advantageously 370 mm, while its weight is between 22 kilograms (kg) and 28 kg, advantageously 25 kg;
  • the rotation device 4 conventionally comprises a kinetic rotor 4' having a diameter substantially equal to that of the rotor 11 and a thickness of between 55 mm and 65, advantageously 60 mm, for a weight of 15 kg;
  • a 4” kinetic rotor is mounted on the rotating shaft 3 and has a diameter also substantially equal to that of the rotor 11 and a thickness of between 90 mm and 110 mm, advantageously 100 mm, for a weight between 22 kilo (kg) and 28 kg, advantageously 25 kg;
  • the amplifier device 1 has a length comprised between 1150 mm and 1350 mm, advantageously 1240 mm, a width comprised between 450 mm and 500 mm, advantageously 480 mm, and a height (motor 15 included) comprised between 620 mm and 680 mm, advantageously 645 mm, for a total weight of between 110 kg and 130 kg, advantageously around 120 kg.
  • the rotor 11 is made in the form of a rotating disc having an internal face 111 and an external face 112 opposite to each other in the direction of the main axis X'X .
  • the two inner 111 and outer 112 faces extend perpendicularly to said main axis X'X.
  • stator 12 is made in the form of a plate integral with the support 2 having an internal face 121 and an external face 122 opposite to each other in the direction of the main axis X'X and extending perpendicularly to said main axis X'X.
  • the internal face 111 of the rotor 11 is opposite the internal face 121 of the stator 12.
  • the internal face 111 of the rotor 11 is equipped with a first sector of permanent magnets 13.
  • This first sector 13 is preferably in the form of an arc of a circle or a portion of a ring centered on the main axis X'X.
  • This arc of a circle has a radius R which can have a value between 4 cm and 1 m. It extends over an angular range of less than 360°, preferably less than 180° and very preferably less than 130° or even 125°.
  • the internal face 121 of the stator 12 is equipped with a second sector of permanent magnets 14 also in the form of an arc of a circle with a radius corresponding to the radius R of the first sector of magnets 13.
  • the second sector of magnets 14, 24 extends over an angular range of less than 360°, preferably less than 180° and very preferably less than 130° or even 125°. This angular range allows the rotor 11 to recover enough kinetic energy.
  • Each of the permanent magnet sectors 13, 14 has an active face 130, 140 extending opposite the inner face 111, 121 of the rotor 11 or stator 12 with which it is associated.
  • the magnet sector 13 present on the rotor 11 preferably comprises three sections of individual permanent magnets 41, 42 and 43, arranged in an arc of a circle of radius R.
  • the magnet sector 14 arranged on the associated stator 12 also preferably comprises four sections of permanent individual magnets 61, 62, 63 and 64 arranged in an arc of a circle of the same radius R.
  • Such a configuration makes it possible to obtain a cyclic vis-à-vis of the active faces 130, 140 of the sectors of magnets 13, 14 of rotor 11 and stator 12 during the rotation of said rotors 11.
  • each section of magnets 41, 42 and 43 has an angle equal to 30 ° while each section of magnets 61, 62, 63 and 64 has an angle equal to 37.5 °. It is necessary, in the context of the present invention, that the sections of magnets 41, 42 and 43 on the rotor 11 are not equal to the sections of magnets 61, 62, 63 and 64 so that when the sectors 13 , 14 are in their spaced apart or minimum distance position, an alignment of the connection zones between two contiguous sections of the sectors 13 and 14 is avoided, which would lead to chattering.
  • the active faces 130, 140 of the first and second sectors of magnets 13, 14 arranged respectively on the rotor 11 and on the stator 12 of a magnetic module 10 have the same polarity so that there are forces of magnetic repulsion FR exerted between the rotor 11 and the stator 12 within this magnetic module 10.
  • a magnetic module 10 has two unstable positions of magnetic equilibrium in which the repulsion forces FR existing between the active faces of the sectors of magnets 13, 14 positioned on the rotor 11 and on the stator 12 of the module magnet 10 do not produce any effect vis-à-vis the rotary shaft 3 or the rotor 11 integral with said shaft 3.
  • the first position of magnetic equilibrium is defined when the sector of magnets 13 present on the rotor 11 is angularly centered on the sector of magnets 14 present on the stator 12 (FIGS. 1 and 2 for example). In this position, the sector of magnets 13 of the rotor 11 is opposite the sector of magnets 14 of the stator 12. In this position, the repulsion force FR between the two sectors of magnets 13, 14 comprises only an axial component FR, 3 which extends in the direction of the main axis X'X and tends to push the rotor 11 away from the stator 12 in said direction.
  • the second magnetic equilibrium position is reached when the rotor 11 has performed, from the first equilibrium position, a rotation of 180° around the main axis X 'X relative to the associated stator 12.
  • the repulsion force FR existing in this second position has an axial component FR, 3 extending in the direction of the main axis X'X and tending to separate the rotor 11 from the stator 12 in said direction, and a radial component FRJ extending in the radial direction perpendicular to the direction of the main axis X'X and tending to separate the rotor 11 from the stator 12 in said radial direction.
  • the tangential component FR,t is driving when the rotor 11 is angularly offset in the direction of rotation S with respect to the first equilibrium position. It remains driving until the rotor 11 reaches the second position of magnetic equilibrium described previously. From this second position, the tangential component FR,t of the repulsion force FR becomes resistive insofar as it is oriented in a direction opposing the direction of drive in rotation of the rotor 11 and consequently of the rotating shaft 3.
  • the position in which the tangential component FRI becomes resistive is equivalent to a “magnetic wall”. This "magnetic wall” is crossed thanks to the rotational drive energy of the rotor 11, its kinetic energy and the presence of beveled magnets 25, 26.
  • the first permanent magnet sector 13 and the second permanent magnet sector 14 each comprise at least one beveled magnet 25, 26 located at one end so that, during the rotation of the rotor 11 , the bevelled magnets 25, 26 of each sector 13, 14 meet first, before said sectors 13, 14, so that the magnetic repulsion between the two sets 13/25 and 14/26 increases gradually, according to the slope defined for these bevelled magnets 25, 26.
  • the slope of two bevelled magnets 25, 26 being reversed when considering the direction of relative travel of the rotor with respect to the stator, the distance between these two magnets 25, 26 decreases as as the rotor 11 rotates to bring the sector 13 into its position of minimum distance with the sector 14 (first position of equilibrium as presented previously).
  • the slopes of these two beveled magnets are identical, for example equal to 20°, and of course reversed if one considers the direction of rotation - clockwise or anti-clockwise - of the rotor 11 with respect to the stator 12.
  • the axial component FR has repulsion forces FR tending to push the sector of magnets 13 present on the internal face 111 of the rotor 11, away from the sector of magnets 14 present on the internal face 121 of the stator 12 associated.
  • the rotor 21 present in the magnetic module 10 or 20 is free to move axially along an axial displacement device 5.
  • the axial component FR, a has a direction s' extending along the main axis X'X. This axial component FR, a is:
  • the axial displacement device 5 consists of a cam 51 fixed to the support 2 defining a cam track, and a roller 52 secured to the rotor 11 and adapted to follow the cam track.
  • the helical cam 51 is in the form of a sleeve rotatably mounted around the rotary shaft 3 and has a helical groove, not visible in the figures, in which the roller 52 is engaged.
  • the helical groove defines the cam track which has a low position and a high position connected to each other by two transition portions of the cam track.
  • These transition parts are preferably in the form of a slope forming an angle less than or equal to 45° with the low and high positions, so as to ensure smooth translation of the rotor 11 during use of the module magnetic 10.
  • these parts may optionally be in another form, such as for example in the form of a step.
  • the axial displacement device 5 of the rotor 11 is adapted to increase and/or decrease the distance between the active face 130 of the first sector of magnets 13 associated with the rotor 11, and the active face 140 of the second sector of magnets 14 associated with the stator 12. The increase of the distance from the minimum distance Xmin to the maximum distance being due to the axial component FR,3 of the repulsion force FR existing between the two magnet sectors 13, 14.
  • the amplifier device 1 also comprises a second cam 61 whose function is to transform a translational movement into a rotational movement intended to rotate the kinetic rotor 4”.
  • This cam 61 comprises openings 62 of substantially helical shape in which pins 63, connected to the rotary shaft 3, are engaged so as to rotate the kinetic rotor 4” when said pins 63 travel their path defined by the openings 62 .
  • the amplifier device 1 comprises two magnetic modules 10, 20 so that the torque amplification with such a device is greater than the amplification obtained with the device shown in Figures 1 and 2 which does not comprises only a single magnetic module 10.
  • the number of magnetic modules is variable depending on the desired use and can conventionally be between 1 and 5, but it is possible possibly consider having even a larger number of magnetic modules.
  • the kinetic energy accumulated in a first type of module 10, 20 makes it possible to counterbalance the passage of the "magnetic wall" in a second type of module 10, 20.
  • This particular characteristic makes it possible to further reduce the energy to be provided by the rotation device 4, and therefore to reduce costs for the user.
  • the cam path can for example take the form of a ramp in an arc of a circle centered on the main axis X'X;
  • the assembly for transforming linear displacement into movement/rotational displacement 61, 62, 63 can be different, both at the level of the cam path formed by the openings 62 and of the pins 63, as well as the structure and the dimensions of these elements;
  • the receiver system can be of any kind, the free end of the rotary shaft 3 can be adapted so as to be tuned to any type of system that can benefit from an increase in torque;
  • the rotation device 4 can take other forms than those described above and can consist of any device capable of rotating the rotor 11;
  • the permanent magnets 41, 42, 43 of the rotor 11 like the magnets 61, 62, 63, 64 of the stator can be different in number and/or in shape and/or in nature of the permanent magnets.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

The invention relates to a torque-amplifying device (1) comprising a rotary shaft (3) mounted movably on a support (2), and at least one magnetic module comprising a rotor (11) secured to the rotary shaft (3) and a stator secured to the support (2), the driving of the rotor (11) by the rotation-inducing device (4) cyclically bringing opposite one another the first and second magnet sectors (13, 14), generating a magnetic repulsion force, which magnetic force is designed to increase the inertia of the rotor (11), the first and the second permanent magnet sectors (13, 14) being made up of a plurality of permanent magnet portions each forming a continuous circular arc, and the permanent magnet portions of the rotor (11) have an angular value that is different from the magnet portions of the stator (12).

Description

Description Description
Titre : Dispositif amplificateur de couple Title: Torque Amplifying Device
Domaine technique. Technical area.
[1 ] L'invention a pour objet un dispositif amplificateur de couple ainsi que son procédé de fonctionnement. [1] The invention relates to a torque amplifier device and its method of operation.
[2] Elle concerne le domaine technique général des amplificateurs de couple, et plus précisément les amplificateurs de couple associés à un arbre rotatif. [2] It concerns the general technical field of torque amplifiers, and more specifically torque amplifiers associated with a rotating shaft.
Etat de la technique. State of the art.
[3] Il est connu de l’état de la technique, l’utilisation d’un volant d’inertie associé à l’arbre rotatif d’une machine tournante permettant d’augmenter le couple en sortie de ladite machine tournante. Dans une telle configuration, le volant d'inertie est une masse (disque, anneau, cylindre, éventuellement couplés en un système contrarotatif...) liée à la partie animée d'un mouvement de rotation, répartie autour d’un axe de telle sorte qu'elle confère à la machine tournante une plus grande inertie en rotation, dans le but de rendre plus régulier le régime de fonctionnement, en s'opposant aux à-coups dus au moteur entraînant le dispositif ou au récepteur consommant l'énergie transmise. [3] It is known from the state of the art, the use of a flywheel associated with the rotating shaft of a rotating machine to increase the torque at the output of said rotating machine. In such a configuration, the flywheel is a mass (disc, ring, cylinder, possibly coupled in a counter-rotating system, etc.) linked to the part driven by a rotational movement, distributed around an axis of such so that it gives the rotating machine greater rotational inertia, with the aim of making the operating regime more regular, by opposing jerks due to the motor driving the device or to the receiver consuming the energy transmitted .
[4] L’augmentation de l’inertie du volant permet d’augmenter son énergie cinétique rotationnelle après que le mouvement de celui-ci a été initié par le moteur. Une augmentation d’énergie cinétique entraîne donc une augmentation du couple appliqué au dispositif. [4] The increase in the inertia of the flywheel makes it possible to increase its rotational kinetic energy after its movement has been initiated by the engine. An increase in kinetic energy therefore leads to an increase in the torque applied to the device.
[5] Un tel dispositif peut par exemple être utilisé avec un système récepteur tel qu’un concasseur permettant de broyer la roche entraîné par des moteurs électriques dont le fonctionnement est régulier. Toutefois, une des applications les plus intéressantes consiste à l’utiliser en tant que composant mécanique dans la chaîne d’un système de production d’énergie. Un tel dispositif pouvant aussi bien se retrouver dans un système de production d’énergie électrique, qu’hydraulique, ou encore éolienne. [5] Such a device can, for example, be used with a receiving system such as a crusher for crushing the rock driven by electric motors which operate regularly. However, one of the most interesting applications is to use it as a mechanical component in the chain of an energy production system. Such a device can also be found in a system for the production of electrical, hydraulic or even wind energy.
[6] Le principe d’un tel dispositif repose sur le stockage et la restitution d’énergie cinétique. Bien que les dispositifs existants permettent déjà d’augmenter le couple, ils présentent certains inconvénients. En effet, plus la masse est répartie loin de l’axe, plus l’inertie est grande. Suivant les besoins nécessaires du moteur ou de l’élément récepteur, les dimensions du volant d’inertie telles que sa masse et/ou sa position par rapport à l’axe de rotation peuvent rendre sa mise en œuvre et son utilisation difficile. Ainsi, un volant d’inertie présentant une masse élevée et des dimensions importantes, lorsqu’il tourne à vitesse élevée, entraîne de fortes contraintes sur les roulements et/ou l’arbre rotatif, risquant d’entraîner des défaillances. [6] The principle of such a device is based on the storage and release of kinetic energy. Although the existing devices already make it possible to increase the torque, they have certain drawbacks. Indeed, the farther the mass is distributed from the axis, the greater the inertia. Depending on the necessary needs of the motor or of the receiving element, the dimensions of the flywheel such as its mass and/or its position relative to the axis of rotation can make it difficult to implement and use. Thus, a flywheel having a high mass and large dimensions, when it rotates at high speed, causes high stresses on the bearings and/or the rotary shaft, risking causing failures.
[7] De plus, l’énergie nécessaire à la mise en rotation d’un tel volant d’inertie est très importante puisqu’il faut déplacer une masse particulièrement élevée. En outre, le volant d’inertie devant présenter des dimensions conséquentes, il présente un encombrement important. [7] In addition, the energy required to rotate such a flywheel is very high since a particularly high mass must be moved. In addition, the flywheel having to present substantial dimensions, it presents a significant bulk.
[8] La demanderesse a proposé une solution décrite dans le document FR 3055072 mais bien que cette solution dispose de beaucoup d’avantages, elle présente également un rendement d’amplification de couple susceptible d’améliorations. [8] The applicant has proposed a solution described in document FR 3055072, but although this solution has many advantages, it also has a torque amplification yield that can be improved.
[9] L’invention vise à remédier à cet état des choses. En particulier, un objectif de l’invention est de proposer un dispositif permettant d’améliorer le couple appliqué à un système récepteur installé en sortie dudit dispositif en évitant toute perte d’énergie, voire tout risque de blocage du dispositif. [9] The invention aims to remedy this state of affairs. In particular, an object of the invention is to propose a device making it possible to improve the torque applied to a receiver system installed at the output of said device while avoiding any loss of energy, or even any risk of the device blocking.
[10] Un autre objectif est de limiter l’encombrement et la masse du dispositif amplificateur de manière à faciliter son exploitation et limiter les coûts de revient. [10] Another objective is to limit the size and mass of the amplifier device so as to facilitate its operation and limit the cost price.
Présentation de l’invention. Presentation of the invention.
[11] Il a ainsi été constaté par la demanderesse, après diverses expériences et manipulations, qu’un agencement particulier des aimants permanents du stator et du rotor permet d’éviter toute perte d’énergie ou tout blocage dans l’interaction entre le rotor et le stator. Incidemment, un tel agencement améliore significativement l’amplification de couple, tout en la sécurisant. [11] It has thus been observed by the applicant, after various experiments and manipulations, that a particular arrangement of the permanent magnets of the stator and of the rotor makes it possible to avoid any loss of energy or any blockage in the interaction between the rotor and the stator. Incidentally, such an arrangement significantly improves torque amplification, while securing it.
[12] La solution proposée par l’invention est un dispositif amplificateur de couple comprenant : [12] The solution proposed by the invention is a torque amplifier device comprising:
- un support, - a support,
- un arbre rotatif monté mobile sur le support, - un dispositif de mise en rotation adapté pour entraîner l’arbre rotatif en rotation autour d’un axe principal, - a rotating shaft movably mounted on the support, - a rotation device adapted to drive the rotary shaft in rotation around a main axis,
- au moins un module magnétique comportant un rotor solidaire de l’arbre rotatif et un stator solidaire du support, o le rotor comportant une face interne et une face externe, la face interne étant pourvue d’un premier secteur d’aimant permanent, les deux faces s’étendant perpendiculairement à l’axe de l’arbre rotatif, o le stator comportant une face interne positionnée en vis-à-vis de la face interne du rotor, et une face externe, les deux faces s’étendant perpendiculairement à l’axe de l’arbre rotatif, ladite face interne étant pourvue d’un deuxième secteur d’aiment permanent, l’entrainement du rotor par le dispositif de mise en rotation entraîne cycliquement un vis-à-vis des premier et deuxième secteurs d’aimant générant une force magnétique de répulsion, laquelle force magnétique est adaptée pour augmenter l’inertie du rotor. - at least one magnetic module comprising a rotor secured to the rotary shaft and a stator secured to the support, o the rotor comprising an internal face and an external face, the internal face being provided with a first permanent magnet sector, the two faces extending perpendicularly to the axis of the rotating shaft, o the stator comprising an internal face positioned opposite the internal face of the rotor, and an external face, the two faces extending perpendicular to the axis of the rotary shaft, said internal face being provided with a second permanent magnet sector, the drive of the rotor by the rotation device cyclically causes a vis-à-vis the first and second sectors of magnet generating a repulsive magnetic force, which magnetic force is adapted to increase the inertia of the rotor.
[13] Le dispositif est remarquable en ce que le premier et le deuxième secteurs d’aimant permanent sont constitués d’une pluralité de portions d’aimants permanents formant chacune un arc de cercle continu et en ce que les portions d’aimants permanents du rotor présentent une valeur angulaire différente des portions d’aimants du stator. [13] The device is remarkable in that the first and the second permanent magnet sectors consist of a plurality of portions of permanent magnets each forming a continuous arc of a circle and in that the portions of permanent magnets of the rotor have a different angular value from the magnet portions of the stator.
[14] La fonction principale du dispositif amplificateur de couple selon l’invention est d’amplifier la puissance d’entrée fourni par un moteur électrique ou tout autre énergie rotative et de transformer le mouvement alternatif produit par le système en un mouvement de rotation avec un couple important. [14] The main function of the torque amplifier device according to the invention is to amplify the input power supplied by an electric motor or any other rotary energy and to transform the alternating movement produced by the system into a rotational movement with a large pair.
[15] Un tel dispositif permet ainsi d’augmenter le rendement énergétique du dispositif en exploitant la composante tangentielle de la force de répulsion et/ou sa composante axiale. La seule énergie ayant un coût véritable étant celle délivrée par le dispositif de mise en rotation, une diminution de cette énergie permet à l’utilisateur d’effectuer des économies importantes. [15] Such a device thus makes it possible to increase the energy efficiency of the device by exploiting the tangential component of the repulsion force and/or its axial component. The only energy having a real cost being that delivered by the rotation device, a reduction in this energy allows the user to make significant savings.
[16] Grâce aux caractéristiques particulières de la présente invention, d’une part les aimants permanents sont d’un seul blocs de sorte qu’il n’y a plus de chevauchement angulaires et de nœuds magnétiques d’autre part les aimants du rotor et du stator n’ont pas la même dimension - en particulier au niveau angulaire - de manière à éviter un alignement des zones de liaisons, entre deux portions d’aimants, qui engendre un broutement ou phénomène de blocage. [16] Thanks to the particular characteristics of the present invention, on the one hand the permanent magnets are of a single block so that there is no longer any angular overlap and magnetic nodes on the other hand the magnets of the rotor and of the stator do not have the same dimension - in particular at the angular level - so as to avoid an alignment of the connection zones, between two portions of magnets, which generates a chattering or blocking phenomenon.
[17] Il faut noter ici que, dans le document FR 3055072, les portions d’aimant permanents du stator et du rotor sont identiques et constituées d’une pluralité d’aimants 132, 232, 142, 242 sous forme d’un cube mais peuvent éventuellement être sous toute autre forme de parallélépipède. Dans ce document FR 3055072, ces portions d’aimants permanents 132, 232, 142, 242 sont manifestement identiques. [17] It should be noted here that, in document FR 3055072, the permanent magnet portions of the stator and the rotor are identical and consist of a plurality of magnets 132, 232, 142, 242 in the form of a cube but may optionally be in any other form of parallelepiped. In this document FR 3055072, these portions of permanent magnets 132, 232, 142, 242 are clearly identical.
[18] Dans la présente demande, d’une part les portions d’aimants permanents du rotor comme du stator forment un arc de cercle continu, soit sans espace ou écartement entre chacune des portions d’aimants et d’autre les portions d’aimants permanents du rotor, soit les portions définies numériquement dans la suite par 41 , 42 et 43, présentent une valeur angulaire différente des portions d’aimants permanents 61 , 62, 63 et 64 du stator. Ainsi, comme cela est mentionné dans la suite, suivant un mode mode d’exécution préféré de la présente invention, les portions 41 , 42 et 43 présentent un angle de 30° tandis que les portions d’aimants permanents 61, 62, 63 et 64 présentent un angle de 37,5°. [18] In the present application, on the one hand the portions of permanent magnets of the rotor as of the stator form a continuous arc of a circle, either without space or spacing between each of the portions of magnets and on the other the portions of permanent magnets of the rotor, or the portions defined numerically below by 41, 42 and 43, have a different angular value from the portions of permanent magnets 61, 62, 63 and 64 of the stator. Thus, as mentioned below, according to a preferred embodiment of the present invention, the portions 41, 42 and 43 have an angle of 30 ° while the portions of permanent magnets 61, 62, 63 and 64 have an angle of 37.5°.
[19] Ces différences entre la présente demande de brevet et le document FR 3055072 permettent d’obtenir les avantages susmentionnés. [19] These differences between the present patent application and document FR 3055072 make it possible to obtain the aforementioned advantages.
[20] Bien entendu, compte tenu des dimensions importantes du dispositif amplificateur, il n’est pas envisageable de réaliser un aimant permanent unique formant l’intégralité d’un secteur magnétique - premier ou deuxième secteur magnétique - tant du point de vue du montage/fabrication du dispositif amplificateur que du point de vue de la gestion d’un tel aimant (poussée magnétique, poids etc...). C’est pourquoi on est obligé d’utiliser une pluralité de portions magnétiques pour chacun des deux secteurs magnétiques. Ainsi, chaque portion d’aimant permanent présente avantageusement un poids compris entre trois et cinq kilos, et une poussée ou une force d’adhérence de plus de 500 kilos. [21] D’autres caractéristiques avantageuses de l’appareil objet de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires : [20] Of course, given the large dimensions of the amplifier device, it is not possible to produce a single permanent magnet forming the entirety of a magnetic sector - first or second magnetic sector - both from the point of view of mounting /manufacture of the amplifier device only from the point of view of the management of such a magnet (magnetic thrust, weight, etc.). This is why it is necessary to use a plurality of magnetic portions for each of the two magnetic sectors. Thus, each portion of permanent magnet advantageously has a weight of between three and five kilos, and a thrust or an adhesive force of more than 500 kilos. [21] Other advantageous characteristics of the apparatus which is the subject of the invention are listed below. Each of these characteristics can be considered alone or in combination with the remarkable characteristics defined above. Each of these characteristics contributes, where appropriate, to the resolution of specific technical problems defined further on in the description and to which the remarkable characteristics defined above do not necessarily participate. The latter may be the subject, where appropriate, of one or more divisional patent applications:
[22] Avantageusement, la somme angulaire des portions d’aimants permanents du rotor est différente de la somme angulaire des portions d’aimants permanents du stator. [22] Advantageously, the angular sum of the permanent magnet portions of the rotor is different from the angular sum of the permanent magnet portions of the stator.
[23] De préférence, la somme angulaire des portions d’aimants permanents du rotor est supérieure à la somme angulaire des portions d’aimants permanents du stator, avantageusement d’au moins 5° et d’au plus 10°. [23] Preferably, the angular sum of the portions of permanent magnets of the rotor is greater than the angular sum of the portions of permanent magnets of the stator, advantageously by at least 5° and by at most 10°.
[24] Avantageusement, la somme angulaire des portions d’aimants permanents du rotor et du stator sont chacune inférieure à 130°, avantageusement inférieure ou égale à 120°. [24] Advantageously, the angular sum of the portions of permanent magnets of the rotor and of the stator are each less than 130°, advantageously less than or equal to 120°.
[25] De préférence, chaque portion d’aimant permanent du rotor et du stator présente respectivement un arc de cercle de valeur identique. [25] Preferably, each permanent magnet portion of the rotor and of the stator respectively has an arc of a circle of identical value.
[26] Selon un mode de réalisation avantageux, les portions d’aimants permanents du rotor, de préférence au nombre de trois, présentent une valeur angulaire comprise entre 28° et 32°, avantageusement égale à 30°. [26] According to an advantageous embodiment, the portions of permanent magnets of the rotor, preferably three in number, have an angular value of between 28° and 32°, advantageously equal to 30°.
[27] Selon un mode de réalisation avantageux, les portions d’aimants permanents du stator, de préférence au nombre de quatre, présentent une valeur angulaire comprise entre 35° et 40°, avantageusement égale à 37,5°. [27] According to an advantageous embodiment, the portions of permanent magnets of the stator, preferably four in number, have an angular value of between 35° and 40°, advantageously equal to 37.5°.
[28] Très avantageusement, selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le premier et le deuxième secteurs d’aimant permanent comportent en outre chacun, à l’une de leur extrémité respective, un aimant biseauté. Bien entendu, cet aimant biseauté est avantageusement également un aimant permanent. [29] Dans ce cadre, l’aimant biseauté des premier et deuxième secteurs d’aimant permanent présente une pente d’angle compris entre 5° et 45°, avantageusement compris entre 10° et 25°. [28] Very advantageously, according to a preferred embodiment of the invention, the first and second permanent magnet sectors each further comprise, at one of their respective ends, a bevelled magnet. Of course, this beveled magnet is advantageously also a permanent magnet. [29] In this context, the bevelled magnet of the first and second permanent magnet sectors has an angle of slope between 5° and 45°, advantageously between 10° and 25°.
[30] Grâce à ces aimants biseautés, l’un sur le rotor et l’autre sur le stator, on évite le phénomène de mur magnétique lorsque les premier et deuxième secteur d’aimant magnétique sont l’un en face de l’autre, plus précisément lors du début de chevauchement des deux secteurs d’aimant permanent en vis-à-vis l’un de l’autre. Autrement dit, avant le chevauchement des deux secteurs d’aimant permanent, les deux aimants biseautés se font face et leur pente respective sont orientées à l’opposé de sorte que la force de répulsion entre les deux aimants biseautés augmente progressivement au fur et à mesure que l’on se rapproche du début de chevauchement des deux secteurs d’aimant permanent, correspondant à la distance minimale entre les deux secteurs d’aimants permanents. [30] Thanks to these beveled magnets, one on the rotor and the other on the stator, the magnetic wall phenomenon is avoided when the first and second magnetic magnet sectors are opposite each other , more precisely at the start of overlapping of the two permanent magnet sectors facing each other. In other words, before the overlapping of the two permanent magnet sectors, the two beveled magnets face each other and their respective slopes are oriented opposite so that the repulsion force between the two beveled magnets increases progressively as as one approaches the start of overlap of the two permanent magnet sectors, corresponding to the minimum distance between the two permanent magnet sectors.
[31 ] Ce faisant, ces aimants biseautés facilitent le passage du mur magnétique aidé en cela par l’énergie cinétique du rotor. Le choix de la pente, c’est-à-dire de l’inclinaison de chaque aimant biseauté, est déterminante en fonction en particulier de la puissance des aimants, de l’énergie cinétique du rotor et de la longueur souhaitée pour ces aimants biseautés. De façon avantageuse, ces aimants biseautés, présents sur le premier et le deuxième secteurs d’aimant, présentent une forme et des dimensions identiques mais on peut bien entendu prévoir que leurs formes et/ou leurs dimensions sont différentes. [31 ] In doing so, these beveled magnets facilitate the passage of the magnetic wall aided in this by the kinetic energy of the rotor. The choice of the slope, that is to say the inclination of each beveled magnet, is decisive depending in particular on the power of the magnets, the kinetic energy of the rotor and the desired length for these beveled magnets . Advantageously, these beveled magnets, present on the first and the second magnet sectors, have an identical shape and dimensions but it is of course possible to provide that their shapes and/or their dimensions are different.
[32] Selon une possibilité avantageuse offerte par l’invention, le dispositif d’amplification comprend en outre un dispositif de déplacement axial adapté pour faire varier la distance entre la face interne du stator et la face interne du rotor entre une distance axiale minimale à une distance axiale maximale. [32] According to an advantageous possibility offered by the invention, the amplification device further comprises an axial displacement device adapted to vary the distance between the internal face of the stator and the internal face of the rotor between a minimum axial distance to maximum axial distance.
[33] Selon une possibilité avantageuse offerte par l’invention, le dispositif d’amplification comprend en outre un dispositif de transformation du déplacement adapté pour transformer un déplacement linéaire en déplacement en rotation (ou rotationnel). [33] According to an advantageous possibility offered by the invention, the amplification device further comprises a displacement transformation device adapted to transform a linear displacement into a rotational (or rotational) displacement.
[34] Avantageusement, la force de répulsion entre le premier et le deuxième secteur d’aimant permanent peut comprendre : - une composante tangentielle résistive par rapport à la rotation du rotor, lorsque le premier secteur d’aimants permanents approche du deuxième secteur d’aimants permanents, [34] Advantageously, the repulsion force between the first and the second permanent magnet sector can comprise: - a resistive tangential component with respect to the rotation of the rotor, when the first sector of permanent magnets approaches the second sector of permanent magnets,
- une composante tangentielle motrice par rapport à la rotation du rotor, lorsque le premier secteur d’aimants permanents s’éloigne du deuxième secteur d’aimants permanents, - a driving tangential component with respect to the rotation of the rotor, when the first sector of permanent magnets moves away from the second sector of permanent magnets,
- une composante axiale tendant à repousser le premier secteur d’aimant permanent à l’écart du deuxième secteur d’aimants permanents le long de l’axe principal. - an axial component tending to push the first permanent magnet sector away from the second permanent magnet sector along the main axis.
[35] Avantageusement, la distance axiale peut être minimale lorsque le premier secteur d’aimants permanents est aligné angulairement avec le deuxième secteur d’aimants permanents, et la distance axiale peut être maximale lorsque le premier secteur d’aimants permanents est diamétralement opposé au deuxième secteur d’aimants permanents. [35] Advantageously, the axial distance can be minimum when the first sector of permanent magnets is angularly aligned with the second sector of permanent magnets, and the axial distance can be maximum when the first sector of permanent magnets is diametrically opposed to the second sector of permanent magnets.
[36] Avantageusement, le dispositif de déplacement axial peut comporter une came fixée sur le support et/ou le stator, ladite came définissant un chemin de came, et un galet solidaire du rotor adapté pour suivre ledit chemin de came. [36] Advantageously, the axial displacement device may comprise a cam fixed to the support and/or the stator, said cam defining a cam path, and a roller secured to the rotor adapted to follow said cam path.
[37] le premier secteur d’aimants permanents et le deuxième secteur d’aimants permanents se présentent sous la forme d’un arc de cercle, en vis-à-vis l’un de l’autre, centré autour de l’axe de l’arbre rotatif. [37] the first sector of permanent magnets and the second sector of permanent magnets are in the form of an arc of a circle, facing each other, centered around the axis of the rotating shaft.
[38] Selon une possibilité offerte par l’invention, le dispositif d’amplification comprend une pluralité de modules magnétiques. [38] According to a possibility offered by the invention, the amplification device comprises a plurality of magnetic modules.
[39] Dans ce cadre, avantageusement, le deuxième secteur d’aimants situé sur la face interne du rotor d’un deuxième module magnétique peut être diamétralement opposé au deuxième secteur d’aimants situé sur la face interne du rotor d’un premier module magnétique, [39] In this context, advantageously, the second sector of magnets located on the internal face of the rotor of a second magnetic module can be diametrically opposed to the second sector of magnets located on the internal face of the rotor of a first module magnetic,
[40] Selon une possibilité avantageuse de réalisation de l’invention, le support et/ou le rotor et/ou le stator sont fabriqués dans un matériau amagnétique. [40] According to an advantageous embodiment of the invention, the support and/or the rotor and/or the stator are made of a non-magnetic material.
Brève description des figures. [41] D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels : Brief description of figures. [41] Other advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the description of a preferred embodiment which will follow, with reference to the appended drawings, produced by way of indicative and non-limiting examples and on which :
[Fig. 1] est une représentation schématique en perspective d’un dispositif amplificateur de couple selon l’invention. [Fig. 1] is a schematic representation in perspective of a torque amplifier device according to the invention.
[Fig. 2] est une vue suivant une coupe transversale du dispositif amplificateur représenté sur la figure 1. [Fig. 2] is a cross-sectional view of the amplifier device shown in Figure 1.
[Fig. 3] est une représentation schématique en perspective d’un rotor monté dans un dispositif amplificateur selon l’invention. [Fig. 3] is a schematic representation in perspective of a rotor mounted in an amplifier device according to the invention.
[Fig. 4] est une vue de face du rotor représenté sur la figure 3. [Fig. 4] is a front view of the rotor shown in Figure 3.
[Fig. 5] est une représentation schématique en perspective d’un stator monté dans un dispositif amplificateur selon l’invention. [Fig. 5] is a schematic representation in perspective of a stator mounted in an amplifier device according to the invention.
[Fig. 6] est une vue de face du rotor représenté sur la figure 5. [Fig. 6] is a front view of the rotor shown in Figure 5.
[Fig. 7] est une représentation schématique en perspective d’un ensemble rotor- stator monté dans un dispositif amplificateur selon l’invention, pour illustrer en particulier le phénomène de mur magnétique. [Fig. 7] is a schematic representation in perspective of a rotor-stator assembly mounted in an amplifier device according to the invention, in order to illustrate in particular the magnetic wall phenomenon.
[Fig. 8] est une représentation schématique en perspective d’un ensemble rotor- stator monté dans un dispositif amplificateur selon l’invention, pour illustrer en particulier le désalignement des portions d’aimants permanents dans le module magnétique, entre le rotor et le stator. [Fig. 8] is a schematic representation in perspective of a rotor-stator assembly mounted in an amplifier device according to the invention, in order to illustrate in particular the misalignment of the portions of permanent magnets in the magnetic module, between the rotor and the stator.
[Fig. 9] est une vue suivant une coupe transversale du dispositif amplificateur comportent deux modules magnétiques montés en série. [Fig. 9] is a cross-sectional view of the amplifier device comprising two magnetic modules mounted in series.
Description des modes de réalisation. Description of embodiments.
[42] Les figures 1 et 2 représentent un dispositif amplificateur 1 conforme à l’invention comprenant un support 2, un arbre rotatif 3 monté en rotation et/ou en translation sur le support 2 autour et le long d’un axe principal X’X. Un dispositif de mise en rotation 4 est relié à l’arbre rotatif 3 au niveau d’une première partie d’arbre 30, ladite partie 30 étant montée en rotation autour de l’axe X’X sur le support 2, de manière à pouvoir être entraînée en rotation autour de l’axe principal X’X dans un sens de rotation donné. Ce dispositif de mise en rotation 4 comprend préférentiellement un moteur électrique 15 (ou encore moteur d’assistance), mais peut également se présenter sous la forme de pales d’éoliennes, d’un système hydraulique, ou encore sous la forme d’une aube. [42] Figures 1 and 2 show an amplifier device 1 according to the invention comprising a support 2, a rotary shaft 3 mounted in rotation and / or in translation on the support 2 around and along a main axis X ' X. A rotation device 4 is connected to the rotary shaft 3 at the level of a first shaft part 30, said part 30 being mounted in rotation about the axis X'X on the support 2, so as to be able to be driven in rotation around the main axis X'X in a given direction of rotation. This rotation device 4 preferably comprises an electric motor 15 (or assistance motor), but can also be in the form of wind turbine blades, a hydraulic system, or even in the form of a dawn.
[43] Un système récepteur (non représenté) installé en sortie de l’arbre rotatif 3, est rattaché à une deuxième partie d’arbre 31 montée en rotation et/ou en translation autour et le long de l’axe principal X’X sur le support 2. Le couple appliqué audit système récepteur est supérieur à celui appliqué par le dispositif de mise en rotation au niveau de la première partie d’arbre 30. Ce système récepteur peut être, par exemple, un mécanisme de conversion du mouvement combiné (rotation et translation dans le cas décrit plus avant dans la description, ou le dispositif amplificateur 1 comporte au moins un module magnétique 10) en un mouvement de rotation pur couplé à un alternateur. L’ensemble formé par le dispositif de mise en rotation 4, l’amplificateur de couple, le mécanisme de conversion du mouvement et l’alternateur forment alors le système de production d’énergie. [43] A receiver system (not shown) installed at the output of the rotary shaft 3, is attached to a second shaft part 31 mounted in rotation and/or in translation around and along the main axis X'X on the support 2. The torque applied to said receiver system is greater than that applied by the rotation device at the level of the first shaft part 30. This receiver system can be, for example, a mechanism for converting the combined movement (rotation and translation in the case described further in the description, where the amplifier device 1 comprises at least one magnetic module 10) in a pure rotational movement coupled to an alternator. The assembly formed by the rotation device 4, the torque amplifier, the movement conversion mechanism and the alternator then form the energy production system.
[44] Le dispositif amplificateur 1 comporte également un module magnétique 10 tel que celui représenté sur les figures 7 et 8, composé d’un stator 12 solidaire du support 2 et d’un rotor 11 solidaire de l’arbre rotatif 3. [44] The amplifier device 1 also comprises a magnetic module 10 such as that shown in Figures 7 and 8, consisting of a stator 12 secured to the support 2 and a rotor 11 secured to the rotary shaft 3.
[45] A titre d’exemple de réalisation d’un dispositif amplificateur 1 selon la présente invention, les dimensions et caractéristiques suivantes sont données ci-dessous : [45] As an embodiment example of an amplifier device 1 according to the present invention, the following dimensions and characteristics are given below:
- le rotor 11 présente un diamètre compris entre 350 millimètres (mm) et 400 mm, avantageusement de 370 mm, tandis que son poids est compris entre 22 kilo (kg) et 28 kg, avantageusement de 25 kg ; - The rotor 11 has a diameter of between 350 millimeters (mm) and 400 mm, advantageously 370 mm, while its weight is between 22 kilograms (kg) and 28 kg, advantageously 25 kg;
- le dispositif de mise en rotation 4 comprend classiquement un rotor cinétique 4’ ayant un diamètre sensiblement égal à celui du rotor 11 et une épaisseur comprise entre 55 mm et 65, avantageusement 60 mm, pour un poids de 15 kg ; - the rotation device 4 conventionally comprises a kinetic rotor 4' having a diameter substantially equal to that of the rotor 11 and a thickness of between 55 mm and 65, advantageously 60 mm, for a weight of 15 kg;
- juste avant le système récepteur un rotor cinétique 4” est monté sur l’arbre rotatif 3 et présente un diamètre également sensiblement égal à celui du rotor 11 et une épaisseur comprise entre 90 mm et 110 mm, avantageusement de 100 mm, pour un poids compris entre 22 kilo (kg) et 28 kg, avantageusement 25 kg ; - le dispositif amplificateur 1 présente une longueur comprise entre 1150 mm et 1350 mm, avantageusement de 1240 mm, une largeur comprise entre 450 mm et 500 mm, avantageusement de 480 mm, et une hauteur (moteur 15 inclus) comprise entre 620 mm et 680 mm, avantageusement de 645 mm, pour un poids total compris entre 110 kg et 130 kg, avantageusement d'environ 120 kg. - just before the receiver system, a 4” kinetic rotor is mounted on the rotating shaft 3 and has a diameter also substantially equal to that of the rotor 11 and a thickness of between 90 mm and 110 mm, advantageously 100 mm, for a weight between 22 kilo (kg) and 28 kg, advantageously 25 kg; - the amplifier device 1 has a length comprised between 1150 mm and 1350 mm, advantageously 1240 mm, a width comprised between 450 mm and 500 mm, advantageously 480 mm, and a height (motor 15 included) comprised between 620 mm and 680 mm, advantageously 645 mm, for a total weight of between 110 kg and 130 kg, advantageously around 120 kg.
[46] Sur les figures annexées, le rotor 11 est réalisé sous la forme d’un disque rotatif présentant une face interne 111 et une face externe 112 opposées l’une à l’autre dans la direction de l’axe principal X’X. Les deux faces interne 111 et externe 112 s’étendent perpendiculairement audit axe principal X’X. [46] In the appended figures, the rotor 11 is made in the form of a rotating disc having an internal face 111 and an external face 112 opposite to each other in the direction of the main axis X'X . The two inner 111 and outer 112 faces extend perpendicularly to said main axis X'X.
[47] De manière similaire, sur les figures annexées, le stator 12 est réalisé sous la forme d’une plaque solidaire du support 2 présentant une face interne 121 et une face externe 122 opposées l’une à l’autre dans la direction de l’axe principal X’X et s’étendant perpendiculairement audit axe principal X’X. [47] Similarly, in the appended figures, the stator 12 is made in the form of a plate integral with the support 2 having an internal face 121 and an external face 122 opposite to each other in the direction of the main axis X'X and extending perpendicularly to said main axis X'X.
[48] La face interne 111 du rotor 11 se trouve en vis-à-vis de la face interne 121 du stator 12. La face interne 111 du rotor 11 est équipée d’un premier secteur d’aimants permanents 13. Ce premier secteur 13 se présente préférentiellement sous la forme d’un arc de cercle ou d’une portion d’anneau centré sur l’axe principal X’X. Cet arc de cercle a un rayon R pouvant avoir une valeur comprise entre 4 cm et 1 m. Il s’étend sur une plage angulaire inférieure à 360°, préférentiellement inférieure à 180° et très préférentiellement inférieure à 130° voire 125°. Parallèlement, la face interne 121 du stator 12 est équipée d’un deuxième secteur d’aimants permanents 14 se présentant également sous la forme d’un arc de cercle de rayon correspondant au rayon R du premier secteur d’aimants 13. De manière identique, le deuxième secteur d’aimants 14, 24 s’étend sur une plage angulaire inférieure à 360°, préférentiellement inférieure à 180° et très préférentiellement inférieure à 130° voire 125°. Cette plage angulaire permet au rotor 11 de récupérer assez d’énergie cinétique. [48] The internal face 111 of the rotor 11 is opposite the internal face 121 of the stator 12. The internal face 111 of the rotor 11 is equipped with a first sector of permanent magnets 13. This first sector 13 is preferably in the form of an arc of a circle or a portion of a ring centered on the main axis X'X. This arc of a circle has a radius R which can have a value between 4 cm and 1 m. It extends over an angular range of less than 360°, preferably less than 180° and very preferably less than 130° or even 125°. At the same time, the internal face 121 of the stator 12 is equipped with a second sector of permanent magnets 14 also in the form of an arc of a circle with a radius corresponding to the radius R of the first sector of magnets 13. In an identical manner , the second sector of magnets 14, 24 extends over an angular range of less than 360°, preferably less than 180° and very preferably less than 130° or even 125°. This angular range allows the rotor 11 to recover enough kinetic energy.
[49] Chacun des secteurs d’aimants permanents 13, 14 présente une face active 130, 140 s’étendant en regard de la face interne 111, 121 du rotor 11 ou stator 12 auquel il est associé. [50] Le secteur d’aimant 13 présent sur le rotor 11 comprend préférentiellement trois sections d’aimants individuels permanents 41, 42 et 43, agencés en arc de cercle de rayon R. Le secteur d’aimants 14 agencé sur le stator 12 associé comprend également préférentiellement quatre sections d’aimants individuels permanents 61 , 62, 63 et 64 arrangés en arc de cercle de même rayon R. Une telle configuration permet d’obtenir un vis-à-vis cyclique des faces actives 130, 140 des secteurs d’aimants 13, 14 du rotor 11 et du stator 12 lors de la rotation dudit rotors 11. [49] Each of the permanent magnet sectors 13, 14 has an active face 130, 140 extending opposite the inner face 111, 121 of the rotor 11 or stator 12 with which it is associated. [50] The magnet sector 13 present on the rotor 11 preferably comprises three sections of individual permanent magnets 41, 42 and 43, arranged in an arc of a circle of radius R. The magnet sector 14 arranged on the associated stator 12 also preferably comprises four sections of permanent individual magnets 61, 62, 63 and 64 arranged in an arc of a circle of the same radius R. Such a configuration makes it possible to obtain a cyclic vis-à-vis of the active faces 130, 140 of the sectors of magnets 13, 14 of rotor 11 and stator 12 during the rotation of said rotors 11.
[51 ] A titre d’exemple de réalisation, chaque section d’aimants 41 , 42 et 43 présente un angle égal à 30° tandis que chaque section d’aimants 61 , 62, 63 et 64 présente un angle égal à 37,5°. Il est nécessaire, dans le cadre de la présente invention, que les sections d’aimants 41, 42 et 43 sur le rotor 11 ne soient pas égales aux sections d’aimants 61, 62, 63 et 64 de sorte que lorsque les secteurs 13, 14 sont dans leur position d’écartement ou de distance minimale, on évite un alignement des zones de liaison entre deux sections contiguës des secteurs 13 et 14, ce qui conduirait à un broutement. [51] As an exemplary embodiment, each section of magnets 41, 42 and 43 has an angle equal to 30 ° while each section of magnets 61, 62, 63 and 64 has an angle equal to 37.5 °. It is necessary, in the context of the present invention, that the sections of magnets 41, 42 and 43 on the rotor 11 are not equal to the sections of magnets 61, 62, 63 and 64 so that when the sectors 13 , 14 are in their spaced apart or minimum distance position, an alignment of the connection zones between two contiguous sections of the sectors 13 and 14 is avoided, which would lead to chattering.
[52] Les faces actives 130, 140 des premiers et deuxième secteurs d’aimants 13, 14 disposés respectivement sur le rotor 11 et sur le stator 12 d’un module magnétique 10 possèdent la même polarité de sorte qu’il existe des forces de répulsion magnétiques FR s’exerçant entre le rotor 11 et le stator 12 au sein de ce module magnétique 10. [52] The active faces 130, 140 of the first and second sectors of magnets 13, 14 arranged respectively on the rotor 11 and on the stator 12 of a magnetic module 10 have the same polarity so that there are forces of magnetic repulsion FR exerted between the rotor 11 and the stator 12 within this magnetic module 10.
[53] Lorsqu’un rotor 11 est entraîné en rotation par le dispositif de mise en rotation 4, la face active 130 du premier secteur d’aimants 13 présent sur la face interne 111 dudit rotor 11 entre cycliquement en vis-à-vis avec la face active 140 du second secteur d’aimants 14 présent sur la face interne 121 du stator 12 tels que cela est représenté sur la figure 8. Ces faces actives 130, 140 présentant la même polarité, une force magnétique de répulsion FR est générée entre elles. Cette force magnétique de répulsion FR comprend, pour un module magnétique 10 : [53] When a rotor 11 is driven in rotation by the rotation device 4, the active face 130 of the first sector of magnets 13 present on the internal face 111 of said rotor 11 enters cyclically in vis-à-vis with the active face 140 of the second sector of magnets 14 present on the inner face 121 of the stator 12 as shown in FIG. 8. These active faces 130, 140 having the same polarity, a magnetic repulsion force FR is generated between they. This magnetic repulsion force FR comprises, for a magnetic module 10:
- une composante tangentielle FR,t résistive par rapport à la rotation du rotor 11 lorsque le premier secteur d’aimants 13 approche du deuxième secteur d’aimants 14 dans le sens de rotation, - une composante tangentielle FFU motrice par rapport à la rotation du rotor 11 lorsque le premier secteur d’aimants 13 s’éloigne du deuxième secteur d’aimants 14 dans le sens de rotation. - a tangential component FR,t resistive with respect to the rotation of the rotor 11 when the first sector of magnets 13 approaches the second sector of magnets 14 in the direction of rotation, - a driving tangential component FFU with respect to the rotation of the rotor 11 when the first sector of magnets 13 moves away from the second sector of magnets 14 in the direction of rotation.
[54] Une telle configuration permet au rotor 11 d’avoir une inertie de rotation augmentée en fonction des différentes forces de répulsion FR existantes cycliquement entre les différents secteurs d’aimants 13, 14, entraînant ainsi une augmentation du couple exercé sur l’arbre rotatif 3 par rapport à celui d’entrée fourni par le dispositif de mise en rotation 4. [54] Such a configuration allows the rotor 11 to have an increased rotational inertia depending on the different repulsion forces FR existing cyclically between the different sectors of magnets 13, 14, thus causing an increase in the torque exerted on the shaft rotary 3 with respect to the input provided by the rotation device 4.
[55] La somme angulaire SR, SS des secteurs d’aimants 41 , 42, 43 présents sur les faces internes 111, 121 du rotor 11 et du stator 12 étant inférieure à 360°, préférentiellement inférieure à 180° et très préférentiellement inférieure à 130° voire 125°, un module magnétique 10 présente deux positions instables d’équilibre magnétique dans lesquelles les forces de répulsion FR existant entre les faces actives des secteurs d’aimants 13, 14 positionnés sur le rotor 11 et sur le stator 12 du module magnétique 10 ne produisent pas d’effet vis-à-vis de l’arbre rotatif 3 ou du rotor 11 solidaire dudit arbre 3. [55] The angular sum SR, SS of the magnet sectors 41, 42, 43 present on the internal faces 111, 121 of the rotor 11 and of the stator 12 being less than 360°, preferably less than 180° and very preferably less than 130° or even 125°, a magnetic module 10 has two unstable positions of magnetic equilibrium in which the repulsion forces FR existing between the active faces of the sectors of magnets 13, 14 positioned on the rotor 11 and on the stator 12 of the module magnet 10 do not produce any effect vis-à-vis the rotary shaft 3 or the rotor 11 integral with said shaft 3.
[56] La première position d’équilibre magnétique est définie lorsque le secteur d’aimants 13 présent sur le rotor 11 est centré angulairement sur le secteur d’aimants 14 présent sur le stator 12 (figures 1 et 2 par exemple). Dans cette position, le secteur d’aimants 13 du rotor 11 se trouve en vis-à-vis du secteur d’aimants 14 du stator 12. Dans cette position, la force de répulsion FR entre les deux secteurs d’aimants 13, 14 comprend uniquement une composante axiale FR,3 qui s’étend dans la direction de l’axe principal X’X et tend à repousser le rotor 11 à l’écart du stator 12 dans ladite direction. [56] The first position of magnetic equilibrium is defined when the sector of magnets 13 present on the rotor 11 is angularly centered on the sector of magnets 14 present on the stator 12 (FIGS. 1 and 2 for example). In this position, the sector of magnets 13 of the rotor 11 is opposite the sector of magnets 14 of the stator 12. In this position, the repulsion force FR between the two sectors of magnets 13, 14 comprises only an axial component FR, 3 which extends in the direction of the main axis X'X and tends to push the rotor 11 away from the stator 12 in said direction.
[57] La deuxième position d’équilibre magnétique, représentée en particulier sur la figure 7, est atteinte lorsque le rotor 11 a effectué, à partir de la première position d’équilibre, une rotation de 180° autour de l’axe principal X’X par rapport au stator 12 associé. La force de répulsion FR existant dans cette deuxième position possède une composante axiale FR,3 s’étendant dans la direction de l’axe principal X’X et tendant à écarter le rotor 11 du stator 12 dans ladite direction, et une composante radiale FRJ s’étendant dans la direction radiale perpendiculaire à la direction de l’axe principal X’X et tendant à écarter le rotor 11 du stator 12 dans ladite direction radiale. [57] The second magnetic equilibrium position, represented in particular in FIG. 7, is reached when the rotor 11 has performed, from the first equilibrium position, a rotation of 180° around the main axis X 'X relative to the associated stator 12. The repulsion force FR existing in this second position has an axial component FR, 3 extending in the direction of the main axis X'X and tending to separate the rotor 11 from the stator 12 in said direction, and a radial component FRJ extending in the radial direction perpendicular to the direction of the main axis X'X and tending to separate the rotor 11 from the stator 12 in said radial direction.
[58] Dans toutes les autres positions angulaires comprises entre la première et la deuxième position d’équilibre, les forces de répulsion entre le secteur d’aimants 13 du rotor 11 et le secteur d’aimants 14 du stator 12 possèdent : [58] In all the other angular positions between the first and the second position of equilibrium, the repulsion forces between the sector of magnets 13 of the rotor 11 and the sector of magnets 14 of the stator 12 have:
- une composante axiale FR,9 s’étendant dans la direction de l’axe principal,- an axial component FR, 9 extending in the direction of the main axis,
- une composante radiale FR s’étendant dans la direction radiale, - a radial component FR extending in the radial direction,
- la composante tangentielle FRI, décrite précédemment, s’étendant dans une direction tangentielle perpendiculaire aux directions axiale et radiale. - the tangential component FRI, described previously, extending in a tangential direction perpendicular to the axial and radial directions.
[59] La composante tangentielle FR,t est motrice lorsque le rotor 11 est décalé angulairement dans le sens de rotation S par rapport à la première position d’équilibre. Elle reste motrice jusqu’à ce que le rotor 11 atteigne la deuxième position d’équilibre magnétique décrite précédemment. A partir de cette deuxième position, la composante tangentielle FR,t de la force de répulsion FR devient résistive dans la mesure où elle est orientée dans un sens s’opposant au sens d’entrainement en rotation du rotor 11 et par conséquent de l’arbre rotatif 3. La position dans laquelle la composante tangentielle FRI devient résistive est équivalente à un « mur magnétique ». Ce « mur magnétique » est franchi grâce à l’énergie d’entrainement en rotation du rotor 11, son énergie cinétique et la présence d’aimants biseautés 25, 26. [59] The tangential component FR,t is driving when the rotor 11 is angularly offset in the direction of rotation S with respect to the first equilibrium position. It remains driving until the rotor 11 reaches the second position of magnetic equilibrium described previously. From this second position, the tangential component FR,t of the repulsion force FR becomes resistive insofar as it is oriented in a direction opposing the direction of drive in rotation of the rotor 11 and consequently of the rotating shaft 3. The position in which the tangential component FRI becomes resistive is equivalent to a “magnetic wall”. This "magnetic wall" is crossed thanks to the rotational drive energy of the rotor 11, its kinetic energy and the presence of beveled magnets 25, 26.
[60] En effet, le premier secteur d’aimant permanent 13 et le deuxième secteur d’aimant permanent 14 comportent chacun au moins un aimant biseauté 25, 26 situés à une extrémité de manière à ce que, lors de la rotation du rotor 11, les aimants biseautés 25, 26 de chaque secteur 13, 14 se rencontrent en premier, avant lesdits secteurs 13, 14, de sorte que la répulsion magnétique entre les deux ensembles 13/25 et 14/26 augmente graduellement, selon la pente défini pour ces aimants biseautés 25, 26. Ainsi, la pente de deux aimants biseauté 25, 26 étant inversée lorsque l’on considère le sens de parcours relatif du rotor par rapport au stator, la distance entre ces deux aimants 25, 26 diminue au fur et à mesure que le rotor 11 tourne pour amener le secteur 13 dans sa position de distance minimale avec le secteur 14 (première position d’équilibre telle que présentée précédemment). Avantageusement, les pentes de ces deux aimants biseautés sont identiques, par exemple égales à 20°, et bien entendu inversé si l’on considère le sens de rotation - horaire ou anti-horaire - du rotor 11 par rapport au stator 12. [60] Indeed, the first permanent magnet sector 13 and the second permanent magnet sector 14 each comprise at least one beveled magnet 25, 26 located at one end so that, during the rotation of the rotor 11 , the bevelled magnets 25, 26 of each sector 13, 14 meet first, before said sectors 13, 14, so that the magnetic repulsion between the two sets 13/25 and 14/26 increases gradually, according to the slope defined for these bevelled magnets 25, 26. Thus, the slope of two bevelled magnets 25, 26 being reversed when considering the direction of relative travel of the rotor with respect to the stator, the distance between these two magnets 25, 26 decreases as as the rotor 11 rotates to bring the sector 13 into its position of minimum distance with the sector 14 (first position of equilibrium as presented previously). Advantageously, the slopes of these two beveled magnets are identical, for example equal to 20°, and of course reversed if one considers the direction of rotation - clockwise or anti-clockwise - of the rotor 11 with respect to the stator 12.
[61] Grâce à cette disposition des aimants biseautés 25 et 26, un « effet sifflet » permet de minimiser la composante tangentielle résistive FR,t et/ou augmenter la composante tangentielle motrice FRI, de manière à faciliter le passage du « mur magnétique ». Les aimants biseautés 25, 26 respectivement sur le rotor 11 et le stator 12 peuvent présenter une même dimension angulaire, à la différence des sections 41, 42, 43 du rotor 11 vis-à-vis des sections 61, 62, 63, 64 du stator 12, par exemple comprise entre 8° et 25°, de préférence entre 10° et 15°. [61] Thanks to this arrangement of bevelled magnets 25 and 26, a "whistle effect" makes it possible to minimize the resistive tangential component FR,t and/or increase the driving tangential component FRI, so as to facilitate the passage of the "magnetic wall" . The bevelled magnets 25, 26 respectively on the rotor 11 and the stator 12 can have the same angular dimension, unlike the sections 41, 42, 43 of the rotor 11 vis-à-vis the sections 61, 62, 63, 64 of the stator 12, for example between 8° and 25°, preferably between 10° and 15°.
[62] Dans un mode de réalisation préféré, en particulier dans le cas d’une pluralité de modules magnétiques comme illustré sur la figure 9 avec deux modules magnétiques 10, 20, au moins un des modules magnétiques 10 ou 20 de l’invention exploite également la composante axiale FR, a des forces de répulsion FR tendant à repousser le secteur d’aimants 13 présent sur la face interne 111 du rotor 11 , à l’écart du secteur d’aimants 14 présent sur la face interne 121 du stator 12 associé. Ainsi, en plus du mouvement de rotation décrit précédemment, le rotor 21 présent dans le module magnétique 10 ou 20, est libre de se déplacer axialement le long d’un dispositif de déplacement axial 5. La composante axiale FR, a a une direction s’étendant le long de l’axe principal X’X. Cette composante axiale FR, a est : [62] In a preferred embodiment, in particular in the case of a plurality of magnetic modules as illustrated in Figure 9 with two magnetic modules 10, 20, at least one of the magnetic modules 10 or 20 of the invention operates also the axial component FR, has repulsion forces FR tending to push the sector of magnets 13 present on the internal face 111 of the rotor 11, away from the sector of magnets 14 present on the internal face 121 of the stator 12 associated. Thus, in addition to the rotational movement described previously, the rotor 21 present in the magnetic module 10 or 20, is free to move axially along an axial displacement device 5. The axial component FR, a has a direction s' extending along the main axis X'X. This axial component FR, a is:
- maximale lorsque le premier secteur 13 est aligné angulairement avec le deuxième secteur d’aimants 14, - maximum when the first sector 13 is angularly aligned with the second sector of magnets 14,
- minimale lorsque le premier secteur d’aimants 13 est diamétralement opposé au deuxième secteur d’aimants 14. - minimum when the first sector of magnets 13 is diametrically opposed to the second sector of magnets 14.
[63] L’existence de cette composante axiale FR,a, entraîne un mouvement de translation T du rotor 11 le long de l’axe principal X’X. L’exploitation de ce mouvement de translation T permet d’augmenter l’inertie du rotor 11 et ainsi générer une augmentation du couple par rapport à celle du dispositif de mise en rotation 4. La mise en place de cette exploitation nécessite l’utilisation du dispositif de déplacement axial 5, adapté pour déplacer le rotor 11 par rapport au stator 12 le long de l’axe principal X’X. La distance entre la face active du premier secteur d’aimants 13 et celle du deuxième secteur d’aimants 14, varie d’une distance minimale à une distance maximale. De manière parallèle au maximum et minimum de la composante axiale FR,3 décrits précédemment, la distance est : [63] The existence of this axial component FR, a , causes a translational movement T of the rotor 11 along the main axis X'X. The exploitation of this translation movement T makes it possible to increase the inertia of the rotor 11 and thus generate an increase in the torque compared to that of the rotation device 4. The implementation of this exploitation requires the use of the device of axial displacement 5, adapted to move the rotor 11 relative to the stator 12 along the main axis X'X. The distance between the active face of the first sector of magnets 13 and that of the second sector of magnets 14 varies from a minimum distance to a maximum distance. Parallel to the maximum and minimum of the axial component FR, 3 described above, the distance is:
- minimale Xmin lorsque le premier secteur d’aimants 13 est aligné avec le deuxième secteur d’aimants 14, - minimum Xmin when the first sector of magnets 13 is aligned with the second sector of magnets 14,
- maximale Xmax lorsque le premier secteur d’aimants 13 est diamétralement opposé au deuxième secteur d’aimants 14 (cf. figure 7). - maximum Xmax when the first sector of magnets 13 is diametrically opposed to the second sector of magnets 14 (see figure 7).
[64] Le dispositif de déplacement axial 5 se compose d’une came 51 fixée sur le support 2 définissant un chemin de came, et d’un galet 52 solidaire du rotor 11 et adapté pour suivre le chemin de came. [64] The axial displacement device 5 consists of a cam 51 fixed to the support 2 defining a cam track, and a roller 52 secured to the rotor 11 and adapted to follow the cam track.
[65] Sur les figures annexées, la came 51 hélicoïdale se présente sous la forme d’un manchon monté en rotation autour de l’arbre rotatif 3 et comporte une gorge hélicoïdale, non visible sur les figures, dans laquelle est engagé le galet 52. La gorge hélicoïdale définit le chemin de came qui comporte une position basse et une position haute reliée l’une à l’autre par deux parties de transition du chemin de came. Ces parties de transition se présentent préférentiellement sous la forme d’une pente formant un angle inférieure ou égal à 45° avec les positions basse et haute, de manière à assurer une translation sans à-coups du rotor 11 lors de l’utilisation du module magnétique 10. Toutefois, ces parties peuvent éventuellement se présenter sous une autre forme, comme par exemple sous la forme d’une marche. [65] In the accompanying figures, the helical cam 51 is in the form of a sleeve rotatably mounted around the rotary shaft 3 and has a helical groove, not visible in the figures, in which the roller 52 is engaged. The helical groove defines the cam track which has a low position and a high position connected to each other by two transition portions of the cam track. These transition parts are preferably in the form of a slope forming an angle less than or equal to 45° with the low and high positions, so as to ensure smooth translation of the rotor 11 during use of the module magnetic 10. However, these parts may optionally be in another form, such as for example in the form of a step.
[66] Lorsque le galet 52 est en position basse, la distance entre la face active du premier secteur d’aimants 13 et celle du deuxième secteur d’aimants 14 est minimale Xmin. Lorsque le galet 52 est en position haute, la distance entre la face active du premier secteur d’aimants 13 et celle du deuxième secteur d’aimants 14 est maximale Xmax. Grâce à une telle configuration, le dispositif de déplacement axial 5 du rotor 11 est adapté pour augmenter et/ou diminuer la distance entre la face active 130 du premier secteur d’aimants 13 associé au rotor 11, et la face active 140 du second secteur d’aimants 14 associé au stator 12. L’augmentation de la distance depuis la distance minimale Xmin jusqu’à la distance maximale étant due à la composante axiale FR,3 de la force de répulsion FR existant entre les deux secteurs d’aimants 13, 14. [66] When the roller 52 is in the low position, the distance between the active face of the first sector of magnets 13 and that of the second sector of magnets 14 is minimum Xmin. When the roller 52 is in the high position, the distance between the active face of the first sector of magnets 13 and that of the second sector of magnets 14 is maximum Xmax. Thanks to such a configuration, the axial displacement device 5 of the rotor 11 is adapted to increase and/or decrease the distance between the active face 130 of the first sector of magnets 13 associated with the rotor 11, and the active face 140 of the second sector of magnets 14 associated with the stator 12. The increase of the distance from the minimum distance Xmin to the maximum distance being due to the axial component FR,3 of the repulsion force FR existing between the two magnet sectors 13, 14.
[67] Dans l’exemple choisi pour illustrer l’invention, le dispositif amplificateur 1 comprend également une deuxième came 61 ayant pour fonction de transformer un déplacement translatif en un mouvement de rotation destiné à faire tourner le rotor cinétique 4”. Cette came 61 comporte des ouvertures 62 de forme sensiblement hélicoïdale dans lesquelles des pions 63, reliés à l’arbre rotatif 3, sont engagés de manière à entraîner en rotation le rotor cinétique 4” lorsque lesdits pions 63 parcourent leur trajet défini par les ouvertures 62. [67] In the example chosen to illustrate the invention, the amplifier device 1 also comprises a second cam 61 whose function is to transform a translational movement into a rotational movement intended to rotate the kinetic rotor 4”. This cam 61 comprises openings 62 of substantially helical shape in which pins 63, connected to the rotary shaft 3, are engaged so as to rotate the kinetic rotor 4” when said pins 63 travel their path defined by the openings 62 .
[68] Sur la figure 9, le dispositif amplificateur 1 comprend deux modules magnétiques 10, 20 de sorte que l’amplification de couple avec un tel dispositif est supérieure à l’amplification obtenue avec le dispositif représenté sur les figures 1 et 2 qui ne comprend qu’un unique module magnétique 10. De manière générale, dans un dispositif amplificateur 1 selon la présente invention, le nombre de modules magnétiques est variable en fonction de l’utilisation souhaitée et peut être classiquement compris entre 1 et 5, mais on peut éventuellement envisager d’avoir encore un plus grand nombre de modules magnétiques. [68] In Figure 9, the amplifier device 1 comprises two magnetic modules 10, 20 so that the torque amplification with such a device is greater than the amplification obtained with the device shown in Figures 1 and 2 which does not comprises only a single magnetic module 10. In general, in an amplifier device 1 according to the present invention, the number of magnetic modules is variable depending on the desired use and can conventionally be between 1 and 5, but it is possible possibly consider having even a larger number of magnetic modules.
[69] Ainsi, l’énergie cinétique accumulée dans un premier type de module 10, 20 permet de contrebalancer le passage du « mur magnétique » dans un deuxième type de module 10, 20. Cette caractéristique particulière permet d’encore diminuer l’énergie devant être fournie par le dispositif de mise en rotation 4, et donc de diminuer les coûts pour l’utilisateur. [69] Thus, the kinetic energy accumulated in a first type of module 10, 20 makes it possible to counterbalance the passage of the "magnetic wall" in a second type of module 10, 20. This particular characteristic makes it possible to further reduce the energy to be provided by the rotation device 4, and therefore to reduce costs for the user.
[70] Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. [70] Although the invention has been described in connection with several particular embodiments, it is obvious that it is in no way limited thereto and that it includes all the technical equivalents of the means described as well as their combinations if these fall within the scope of the invention.
[71] L’agencement des différents éléments et/ou moyens et/ou étapes de l’invention, dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, ne doit pas être compris comme exigeant un tel agencement dans toutes les implémentations. En tout état de cause, on comprendra que diverses modifications peuvent être apportées à ces éléments et/ou moyens et/ou étapes, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l’invention. En particulier: [71] The arrangement of the various elements and/or means and/or steps of the invention, in the embodiments described above, should not be understood as requiring such an arrangement in all implementations. In any case, it will be understood that various modifications can be made to these elements and/or means and/or steps, without departing from the spirit and scope of the invention. Especially:
- le dispositif de déplacement axial 5 peut être différent du mode représenté ici. Le chemin de came peut par exemple se présenter sous la forme d’une rampe en arc de cercle centrée sur l’axe principal X’X ; - the axial displacement device 5 may be different from the mode shown here. The cam path can for example take the form of a ramp in an arc of a circle centered on the main axis X'X;
- de la même manière l’ensemble de transformation du déplacement linéaire en mouvement/déplacement en rotation 61, 62, 63 peut être différent, tant au niveau du chemin de came formé par les ouvertures 62 que des pions 63, que de la structure et des dimensions de ces éléments ; - in the same way, the assembly for transforming linear displacement into movement/rotational displacement 61, 62, 63 can be different, both at the level of the cam path formed by the openings 62 and of the pins 63, as well as the structure and the dimensions of these elements;
- le système récepteur peut être de toute nature, l’extrémité libre de l’arbre rotatif 3 peut être adaptée de manière à être accordée à n’importe quel type de systèmes pouvant bénéficier d’une augmentation du couple ; - the receiver system can be of any kind, the free end of the rotary shaft 3 can be adapted so as to be tuned to any type of system that can benefit from an increase in torque;
- de manière identique, le dispositif de mise en rotation 4 peut se présenter sous d’autres formes que celles décrites ci-dessus et peut consister en tous dispositifs susceptibles d’entrainer en rotation le rotor 11 ; - identically, the rotation device 4 can take other forms than those described above and can consist of any device capable of rotating the rotor 11;
- les aimants permanents 41 , 42, 43 du rotor 11 comme les aimants 61 , 62, 63, 64 du stator peuvent être différents en nombre et/ou en forme et/ou en nature des aimants permanents. - The permanent magnets 41, 42, 43 of the rotor 11 like the magnets 61, 62, 63, 64 of the stator can be different in number and/or in shape and/or in nature of the permanent magnets.
[72] L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. [72] The use of the verb "to comprise", "to understand" or "to include" and of its conjugated forms does not exclude the presence of other elements or other steps than those set out in a claim.
[73] Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication. [73] In the claims, any reference sign in parentheses cannot be interpreted as a limitation of the claim.

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] Dispositif amplificateur de couple (1 ) comprenant : [Claim 1] Torque amplifier device (1) comprising:
- un support (2), - a support (2),
- un arbre rotatif monté mobile sur le support (2), - a rotating shaft movably mounted on the support (2),
- un dispositif de mise en rotation (4) adapté pour entraîner l’arbre rotatif (3) en rotation autour d'un axe principal (X’X), - a rotation device (4) adapted to drive the rotary shaft (3) in rotation around a main axis (X'X),
- au moins un module magnétique (10, 20) comportant un rotor (11 ) solidaire de l’arbre rotatif (3) et un stator solidaire du support (2), o le rotor (11) comportant une face interne (111) et une face externe (112), la face interne (111) étant pourvue d’un premier secteur d’aimant permanent (13), les deux faces (111, 112) s’étendant perpendiculairement à l’axe (X’X) de l’arbre rotatif (3), o le stator (12) comportant une face interne (121) positionnée en vis- à-vis de la face interne (111 ) du rotor (11 ), et une face externe (122), les deux faces (121, 122) s’étendant perpendiculairement à l’axe (X’X) de l’arbre rotatif (3), ladite face interne (121) étant pourvue d’un deuxième secteur d’aiment permanent (14), l’entrainement du rotor (11) par le dispositif de mise en rotation (4) entraîne cycliquement un vis-à-vis des premier et deuxième secteurs d’aimant (13, 14) générant une force magnétique de répulsion (FR), laquelle force magnétique (FR) est adaptée pour augmenter l’inertie du rotor (11), caractérisé en ce que le premier et le deuxième secteurs d’aimant permanent (13, 14) sont constitués d’une pluralité de portions d’aimants permanents (41, 42, 43, 61 , 62, 63, 64) formant chacune un arc de cercle continu et en ce que les portions d’aimants permanents (41, 42, 43) du rotor (11) présentent une valeur angulaire différente des portions d’aimants (61 , 62, 63, 64) du stator (12). - at least one magnetic module (10, 20) comprising a rotor (11) secured to the rotary shaft (3) and a stator secured to the support (2), o the rotor (11) comprising an internal face (111) and an external face (112), the internal face (111) being provided with a first permanent magnet sector (13), the two faces (111, 112) extending perpendicularly to the axis (X'X) of the rotary shaft (3), o the stator (12) comprising an internal face (121) positioned opposite the internal face (111) of the rotor (11), and an external face (122), the two faces (121, 122) extending perpendicular to the axis (X'X) of the rotary shaft (3), said internal face (121) being provided with a second permanent magnet sector (14), the drive of the rotor (11) by the rotating device (4) cyclically drives a vis-à-vis the first and second magnet sectors (13, 14) generating a repulsive magnetic force (FR), which magnetic force (FR) is adapted to increase the inertia of the ro tor (11), characterized in that the first and the second permanent magnet sectors (13, 14) consist of a plurality of portions of permanent magnets (41, 42, 43, 61, 62, 63, 64 ) each forming a continuous arc of a circle and in that the portions of permanent magnets (41, 42, 43) of the rotor (11) have a different angular value from the portions of magnets (61, 62, 63, 64) of the stator (12).
[Revendication 2] Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel la somme angulaire (SR) des portions d’aimants permanents (41, 42, 43) du rotor (11) est différente de la somme angulaire (Ss) des portions d’aimants permanents (61 , 62, 63, 64) du stator (12). [Claim 2] Device (1) according to claim 1, in which the angular sum (SR) of the portions of permanent magnets (41, 42, 43) of the rotor (11) is different from the angular sum (Ss) of the portions permanent magnets (61, 62, 63, 64) of the stator (12).
[Revendication 3] Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la somme angulaire (SR) des portions d’aimants permanents (41, 42, 43) du rotor (11) est supérieure à la somme angulaire (Ss) des portions d’aimants permanents (61, 62, 63, 64) du stator (12), avantageusement d’au moins 5° et d’au plus 10°. [Claim 3] Device (1) according to claim 1 or 2, wherein the angular sum (SR) of the permanent magnet portions (41, 42, 43) of the rotor (11) is greater than the angular sum (Ss) of the portions of permanent magnets (61, 62, 63, 64) of the stator (12), advantageously by at least 5° and by at most 10°.
[Revendication 4] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la somme angulaire (SR, SS) des portions d’aimants permanents (41, 42, 43, 61, 62, 63, 64) du rotor (11) et du stator (12) sont chacune inférieure à 130°, avantageusement inférieure ou égale à 120°. [Claim 4] A device (1) according to any preceding claim, wherein the angular sum (SR, SS) of the permanent magnet portions (41, 42, 43, 61, 62, 63, 64) of the rotor (11) and of the stator (12) are each less than 130°, advantageously less than or equal to 120°.
[Revendication 5] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque portion d’aimant permanent (41, 42, 43, 61, 62, 63, 64) du rotor (11) et du stator (12) présente respectivement un arc de cercle de valeur identique. [Claim 5] A device (1) according to any preceding claim, wherein each permanent magnet portion (41, 42, 43, 61, 62, 63, 64) of the rotor (11) and stator (12 ) respectively presents an arc of circle of identical value.
[Revendication 6] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les portions d’aimants permanents (41, 42, 43) du rotor (11), de préférence au nombre de trois, présentent une valeur angulaire comprise entre 28° et 32°, avantageusement égale à 30°. [Claim 6] Device (1) according to any one of the preceding claims, in which the portions of permanent magnets (41, 42, 43) of the rotor (11), preferably three in number, have an angular value comprised between 28° and 32°, advantageously equal to 30°.
[Revendication 7] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les portions d’aimants permanents (61, 62, 63, 64) du stator (12), de préférence au nombre de quatre, présentent une valeur angulaire comprise entre 35° et 40°, avantageusement égale à 37,5°. [Claim 7] Device (1) according to any one of the preceding claims, in which the portions of permanent magnets (61, 62, 63, 64) of the stator (12), preferably four in number, have a value angular between 35° and 40°, advantageously equal to 37.5°.
[Revendication 8] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier et le deuxième secteurs d’aimant permanent (13, 14) comportent en outre chacun, à l’une de leur extrémité respective, un aimant biseauté (25, 26). [Claim 8] Device (1) according to any one of the preceding claims, in which the first and the second permanent magnet sectors (13, 14) each further comprise, at one of their respective ends, a magnet beveled (25, 26).
[Revendication 9] Dispositif (1) selon la revendication 8, dans lequel l’aimant biseauté (25, 26) des premier et deuxième secteurs d’aimant permanent (13, 14) présente une pente d’angle compris entre 5° et 45°, avantageusement compris entre 10° et 25°. [Claim 9] Device (1) according to claim 8, in which the bevelled magnet (25, 26) of the first and second permanent magnet sectors (13, 14) has an angle slope comprised between 5° and 45° °, advantageously between 10° and 25°.
[Revendication 10] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un dispositif de déplacement axial (5, 51, 52) adapté pour faire varier la distance entre la face interne (121) du stator (12) et la face interne (111 ) du rotor (11 ) entre une distance axiale minimale (xmin) à une distance axiale maximale (x ax). [Revendication 11] Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un dispositif de transformation du déplacement (61, 62, 63) adapté pour transformer un déplacement linéaire en déplacement en rotation. [Claim 10] A device (1) according to any preceding claim, further comprising an axial displacement device (5, 51, 52) adapted to vary the distance between the inner face (121) of the stator (12) and the inner face (111) of the rotor (11) between a minimum axial distance (xmin) to a maximum axial distance (x a x). [Claim 11] A device (1) as claimed in any preceding claim, further comprising a displacement transforming device (61, 62, 63) adapted to transform linear displacement into rotational displacement.
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