Autre tentative de contournement de la FCEM

John Ecklin à tenter de développer un concept d'alternateur dont la partie mobile n'est ni les aimants ni les bobines.
Ce qui est mobile est un médium de transmission du flux magnétique, en l’occurrence de l’acier feuilleté.
Le but de la manouvre est d’esquiver la réaction polaire sur la partie mobile.

Un brevet est visible à cette adresse.

Ce dessin illustre parfaitement le mécanisme de fonctionnement, selon la position, le flux magnétique,
passe par un chemin ou bien  un autre, qui à pour conséquence, l'induction dans un sens ou son inverse, des bobines de stator.
La réaction de FCEM freinante ne peu pas s'exprimer sur le rotor étant donné que la polarité de se dernier est neutre.
Il ne fait que transmettre ou plutôt autoriser le passage du flux produit par les aimants qui eux sont fixes.

Il est possible de faire évoluer le concept afin d'obtenir la création de courants continus.
Le schéma ci dessous symbolise un mode de réalisation qui permet cela.

Les deux aimants néodymes fournissent le flux magnétique, Qui va être canalisé par le rotor.
Les bobine sont disposé de tel manière que les lignes de flux vont couper les conducteurs,
la configuration est par conséquent très similaire au mécanisme utiliser dans les dynamos réversible.
La force électromotrice créer va être dépendante de:
1-l'intensité du champ magnétique,                                                                                            
2-la longueur de conducteur coupé par les lignes de flux                                                           
3-La vitesse relative entre le déplacement du flux et les conducteurs, (vitesse angulaire du rotor).

Une animation va donner une idée plus précise du fonctionnement.

Une version plus abouti du design du circuit magnétique va nous permettre de lisser le couple freinant du à l'effet polaire,
La répartissions des encoches étant plus sérés, la résistance relative à la réluctance maximale sera plus faible.

Pour plus de clarté sur le phénomène recherché, voici deux simulations, 
La première représente Le circuit magnétique simplifié en linéaire, avec les deux aimants latéraux, 
Le deux "stator" haut et bas sur lesquelles sont bobiné les bobines de récupérations, et pour finir le "rotor" en acier magnétique, au centre.

Remarquez bien le sens des flèches dans le "rotor" pièce polaire central magnétique de bouclage de flux.
Elles sont opposées au sens des flèches dans les pastilles latérales.
Ceci est tout à fait normal car le champ passe par cette issue pour se boucler.

Regardons cette seconde simulation, cette fois les deux bobines induites par le flux des aimants débitent un courant.
Observez les sens du flux qui c'est inversé dans la pièce polaire centrale de bouclage.

La "lutte" d'opposition magnétique ne se trouve pas entre la pièce mobile "rotor" et les "stators" mais dans le stator lui même.
Le "rotor" prend la polarité que lui impose le courant de réaction de la FEM dans les bobines.
Il y a tout lieu de penser que grâce à se déplacement d'opposition, le couple résistant sur le rotor, du à l'induction sera proche de nul.
Le rotor étant nativement sans polarité magnétique, il adopte la plus adapté à l'instant " t " sans état d’âme.

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Les hostilité sont engagées, je me suis procuré un moteur de récupération issue d'un ventilateur d'appartement sur pieds. 

L'objet à déjà subit quelques modifications, cela va continuer par la découpe du stator en deux parties.
Puis le rotor sera raboté, la circonférence sera interrompu par deux plats,
les faces vont être également rabotées afin d'éliminer la cage d'écureuil.

Il me reste à usiner le rotor, le câblage va commencer.

Dessin de la forme globale de l'alternateur.

Les zones 1 et 2 correspondes à des points de freinage et accélération du rotor,
Nous noterons, que si on choisi le mode de réalisation si dessous, composé de deux stator non interrompu, ces zones disparaisses.

Lien vers la première vidéo

L'image clef  de cette vidéo est la suivante,

Cet oscillogramme représente l'image du courant induit dans les bobines.
Il se produit un front raide entre deux signaux pratiquement carrés,
La hauteur des carrés s'amplifie proportionnellement à la vitesse de rotation du rotor.
Ceci nous indique clairement que l'induction est du type conducteurs coupés par un flux, plutôt que bobine induite.
Le plateau "carré" représente le passage du flux au travers du faisceau ce conducteur,
le flanc raide le passage du rotor  dans l'axe de la bobine,
puis à nouveau le plateau carré qui termine le cycle par la sortie du champ par la seconde branche de la bobine.
Ensuite la partie arrondi vers zéro donnant la longue portion ou le rotor fait ça boucle. 

Voici une animation qui donne le détail,

Réultats de mesures

La conclusion (non définitive) qui me vient à l'esprit, est que les bobines de récupération dépolarisent le circuit magnétique.
En effet la loi de Lenz dit que la force électromotrice créer, s'oppose à la cause qui lui donne naissance,
à priori on pense que lorsqu'on approche un champ Nord la bobine va produire un champ Sud,
Ceci est vrai dans l’absolu mais il faut ajouter à cela une notion de proportion,
qui selon moi est importante.
Lorsqu'un flux Nord pénètre une bobine elle va produire un champ inverse,
dans la proportion exact pour que le champ en son centre soit nul,
l'inverse de "présence de champ", n'est pas "présence d'un champ inverse", mais "absence de champ".
Donc sur la maquette de l'alternateur, les bobines crée non pas un champ inverse en leur centre, mais une dépolarisation.
Se qui fait que le rotor n'est pas re-polarisé, par la bobine.
Donc lorsqu'il pénètre l'espace magnétique défini par la bobine, il est à cheval entre une zone,
magnétiquement polarisé, et une zone non polarisé qui ressemble de très prés à un entrefer.
donc le rotor lui va être attiré par la zone polarisé, ceci à l'entré dans la bobine,
ou le centre va être neutre, mais également à la sortie de bobine ou le centre va être cette fois sur-polarisé.
La zone vers laquelle le rotor tant va être elle cette fois dépolarisé.
Le rotor non polarisé nativement ne va pas subir une re-polarisation par la bobine comme je le croyais,
Mais se comporter comme un objet perméant normal donc la propension naturelle, est à comblé les vides magnétique là ou l'intensité est la plus forte.

Le premier moyen de contrecarré se phénomène, consiste en la modification de la nature physique du stator.
La géométrie adopter sur la maquette est du type pôle lisses ou pôle cachés.
Cette forme est parfaite pour un alternateur normal.
Pour le cas qui nous concerne un modèle à pôles saillant serait davantage adapté.
Les pôles étant comme des îlots magnétiques dépassant, le flux magnétique ne peut pas être plus important avant le pôle au moins,
Le problème perdure en revanche pour se qui est de l’éloignement du rotor.
Des schémas suivrons pour bien identifier le problème rencontré.

Le dessin ci-dessus illustre le phénomène physique rencontré.
La représentation est linéaire pour des raisons de rapidité d'exécution du schéma.
La bobine est représentée en orange, le champ magnétique orienté par le rotor produit une induction dans la bobine.
La bobine débitant un courant il s'oppose à la présence du champ, les pôles du stator embrassés par la bobine,
sont dépolarisés car la bobine va produire un champ exactement opposé à sa cause créatrice.
En revanche les pôles du stator non embrassés se trouvant avant la bobine, eux sont sur-polarisés en quelques sortes.
Le rotor se trouve entre une zone très fortement polarisé et une zone non polarisé dont la perméabilité magnétique est proche de l'air.
Le rotor est naturellement attiré par la zone polarisé et donc est empêche d'entré dans la bobine.
Voilà la raison pour laquelle le concept d'alternateur à réluctance, décrit dans ces pages ne fonctionne pas.

Ce nouveau design du type,  pôles saillants, va fonctionner de manière identique au niveau de l’induction,
La différence majeur se situ au niveau de l’avant pôle, l’entrée dans le pôle va créer une dépolarisation de la section embrassée certes.
En revanche l’avant pôle ayant une perméabilité très faible, le rotor ne va pas subir d’attraction freinante.
À la sortie du pôle en revanche il va y avoir une retenu importante du rotor par attraction de réluctance minimale.
Deux hypothèses se présentent, soit on retire du courant de la bobine à l’éloignement du rotor ou pas.
Si on tire du courant la retenue sera bien plus importante que si on ne tire pas de courant.
Pour allez plus loin on peut imaginer de retirer du courant lord de l’entrée du rotor dans la bobine,
Se qui va annuler le couple attractif naturel du à la réluctance minimale, les pôles embrasser étant dépolarisé, (perméabilité proche de l’air).
La sortie du pôle va se faire avec la retenu normale d’une rupture de circuit magnétique.
On peut imaginer que, cette retenue étant constante quelques soit la vitesse et le courant prélevé en entrée et pas en sortie,
A partir d’une certaine vitesse le rendement devrait être supérieur à 1.

Les mesures et conclusions précédentes nous amènent à une nouvelle version de l'alternateur.

Quatre bobinages sur le stator, deux de récupérations, les deux autre latéraux d'inductions.
Les bobinages d'induction vont polariser le stator en lieu et place des aimants.
Car ce stator ne peut pas être découpé pour insérer des aimants.
Le courant introduit dans les bobines d'induction sera négligé pour les mesures, car plus tard il ne sera plus utile.

Les premier test de cette version on montré des défaut majeurs,
tout d'abord pour obtenir une induction identique au aimants le courant de polarisation devait être très important.
Second point lord de la mise en rotation du rotor il se produisait des chocs électriques importants, dans l'alimentation du circuit de polarisation,
du au retour de FCEM .

J'ai été contrains de démonter et modifier le stator de l'expérience précédente pour le réutiliser dans la nouvelle.
La forme est maintenant la suivante.

Une seule paire de pôles grâce auxquelles nous allons récupérer l'induction sur le front d'entré en synchronisation.
La sortie de synchronisation ne sera pas exploitée, car elle va augmenter la force d'arrachement nécessaire pour entretenir la rotation.

Ainsi si les conclusions émises grâce à la première expérience sont justes,
Nous devrions obtenir une force nulle à la synchronisation du rotor alors que sans débit de courant, le rotor est fortement attiré dans l'entrefer,
et une force d'arrachement constante à la désynchronisation du rotor car nous aurons un courant récupéré nul.

La difficulté dans la mesure sera de discerner les variations de vitesses,
Etant donné que la force motrice créer lord de la synchronisation sans courant va aider le moteur,
Cette force d’aide disparaissant le régime va probablement chuté,
Cette chute de régime ne sera pas du à un freinage pure et dure mais à un manque d’aide,
La nuance est subtile.
Seule la mesure de courant récupéré vis-à-vis du courant injecté tranchera sur l’efficacité du système.

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Voici se que le projet pourrait devenir et parvenir à une version industrielle.


audessus pour la mécanique

audessous pour la démonstration des flux et des bobinages.





Voici une animation de la progression sinusoïdale vis à vis de la progression géométrique polaire.

  
Version rapide                                                                                      Version lente

Un autre mode de réalisation des bobines visible ci dessous.

Industriellement il sera impératif de couper le stator en deux pour que cela soit réalisable.

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