Tentative de contournement de la FCEM

La simulation du dessous montre un arrangement particulier du circuit magnétique.
Le principe consiste à ajouter un circuit magnétique auxiliaire.
Deux aimants et un circuit de bouclage sont ajoutés au circuit magnétique de la bobine de récupération.

L'image suivante, montre le nouvel arrangement du circuit magnétique, et l'approche de l'aimant inducteur.
Il apparaît clairement que le circuit magnétique de la bobine de récupération est déserté par le flux des aimants du circuit auxiliaire.
La force de réaction de la FCEM ne va pas pouvoir s'opposer frontalement à l'aimant inducteur en rapprochement.
La réaction sera dirigée sur la retenue du flux magnétique du circuit auxiliaire.
Dans cette hypothèse le mouvement de rapprochement mécanique de l'aimant inducteur ne sera pas freiné par la FCEM,
car le ferromagnétisme va favoriser l'approche de l'aimant inducteur.
Une expérience simple à faire, consiste à coller un aimant nord sur un cube d'acier magnétique.
Ensuite on se munit d'un second aimant que l'on colle également face nord sur le cube.
Il se produit dans la matière un nouvel arrangement magnétique qui va saturer fortement le cube certes, mais qui rendra possible l'adhérence magnétique.




Cette animation montre comment peut s'organiser la variation du flux par déviation alternative de deux circuits magnétiques.



L'animation montre que la déviation du flux, produit une variation d'intensité de flux dans les bobines de récupération.
En revanche le flux de réaction des bobines ne s'oppose pas directement à l'approche de l'aimant inducteur,
mais plutôt au flux "statique" produit par les aimants collés sur le circuit magnétique de la bobine de récupération.

La suite logique est un montage rotatif.


Voici une visite guidée d'un concept d'alternateur utilisant la déviation de flux.
Toutes les pièces sont représentées et commentées ; curieusement une des plus importante est le stator de lissage ;
elle sert à la fois de liaison mécanique entre les diverses parties du générateur, et en même temps elle permet d'obtenir l'effet escompté,
à savoir diminuer la force de résistance à l'entrée et à la sortie de la branche induite.

Un autre schéma explicatif des écoulements des flux magnétiques va donner quelques précisions.




Un autre mode de réalisation peut également être mis en œuvre.
Il est avantageux au niveau de la conception du rotor.
Le rotor est réduit à sa plus simple expression ;
cela réduit son poids et éventuellement sont diamètre.
L’animation ci-dessous donne une symbolique de réalisation du concept.

Une dernière simplification consiste à limiter le nombre d'aimants et aussi l'encombrement.
L'animation suivante représente l'objet




A partir de ces différentes extrapolations, voici un exemple de réalisation d'une maquette d'évaluation rudimentaire.



On part d'un transformateur de récupération, on pratique un usinage afin de créer la rupture magnétique.
Un rotor en forme de disque va permettre de boucler, ou pas, le circuit magnétique, alternativement, par simple rotation.

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Un nouveau développement sur le concept à permis d’optimiser un fonctionnement 
Voici en image le concept.



 Le principe reste le même dans les grandes lignes, à savoir la commutation de flux statique par un flux dynamique.
En quoi porte l’amélioration ?
Et bien sur la section de flux commuter vis-à-vis de la section de du commutateur.
Vous pouvez voir que l’on commute et sature une section de 40mm de large, alors que le commutateur ne fait que 25mm.
Second point, l’alternance montre qu’on retire le flux d’une section de 40 mm saturée,
Pour le mettre dans une section non saturée de même largeur.
Il se produit donc une variation de flux à la saturation et dé-saturation dans 80mm de large à chaque commutation.
Alors que dans le premier concept, il se produisait une variation de flux dans une largeur de section, plus faible et non saturée.
D’autre part le diamètre effectif sur lequel s’exerce le couple potentiellement résistant,est des plus faible environ 25 mm, alors que dans le premier concept il était au minimum de 50mm.

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Petite variante, utilisant un matériel de récupération.



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Retour sur la simplification extrême dans le but d'une réalisation d'évaluation quantitative.
a noter que dans cette représentation fonctionelle,
le diamètre du rotor est égale à la largeur des aimants générant le flux fixe.
et poutant le concept est tout de même valide.




La dernière version la plus aboutie en terme de rendement de commutation est la suivante,



Le nombre d'aimants est minimiser sur les stators, la commutation est trrès franche,
les enrefers sont importants, de l'ordre de 0.6 mm, ceci facilite la production industriel en faible série.
Les pièces polaires de lisages n'ont pas besoin d'un entrefer important, 0.6 mm également.



Le rendement de se modèle est moins optimal mais il est plus simple à réaliser


Le circuit magnétique est constitué de deux parties fait d'empilement de feuille de tôles type transformateur, le principal formant le stator du rotor.
Et le second, noyau de la bobine, faisant la liaison entre les deux cornes du circuit




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Voici la dernière évolution de l'alternateur à commutation de flux,
Il permet d'inverser la polarité magnétique du flux dans les branches latérales.
La variation de flux s'élève donc à +/- 1 T, ce qui est proche de se qu' l'on peut obtenir dans les machines industrielles.
Le rotor commute le flux des aimants adjacent, cela nous permet de penser que la réaction de FCEM ne se fera donc pas sentir par un couple résistant.
A la manière des expériences de Thane Heins la réaction de FCEM va exister mais dans une zone sans influence sur la cause.



 

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