Magnetic gear reduction

[Stéph du 67]

Bonjour à tous,
Toutes ces explications sont fort intéressantes. Par contre la réalisation d'un tel montage est somme toute complexe  .
Bravo à vous pour ce projet 
Stéph du 67

[Davy62]

Bravo pour ce projet atypique !

Voilà notre feuilleton de l'été à suivre... vite un autre épisode ;-)

[Adrien]

Merci Camille, Stéph et Davy pour vos encouragements !

Edveiga par rapport à ta remarque sur le nombre d'aimants, il y a une donnée qui porte à confusion sur l'article Wikipédia : le terme "paire de pôles". Dans le paragraphe sur les réducteurs de 2e ordre il est dit "une paire de pôles correspond à deux aimants" alors que dans le tableau juste en dessous c'est l'inverse 

Je pense que c'est le texte qui est correct, car à ma connaissance un aimant est bien constitué de 2 pôles "nord" et "sud".

Dans le document de la NASA il y a un schéma un peu plus clair (le réducteur est concentrique mais à priori ça ne change pas le principe de fonctionnement) :

magnetic-gears-schema.png

Les segments rouges sont les pôles "nord", les bleus les pôles "sud", et les rayons gris sont les éléments du modulateur.
On voit qu'il y a 10 pôles sur l'anneau extérieur (donc 5 aimants) et 4 à l'intérieur (2 aimants) soit un nombre de "vis" de 5+2=7, ce qui correspond bien à la figure.

C'est pour ça que j'ai calculé 14 vis pour un réducteur à 14 aimants, mais je peux me tromper donc je suis intéressé par voir le résultat avec 7 vis. Mais il faudra probablement que tu réduises le diamètre de tes roues car sinon l'espace entre les éléments risque d'être trop grand.

[Froboz]

Je viens de lire les 4 pages de ce sujet et c'est passionnant (Il faudra tout de même que je les relises à tête reposé).
Merci les gars pour ces échanges enrichissants.

[Adrien]

Edveiga c'est toi qui as raison !
J'ai fabriqué un stator à 14 trous, mais je me suis dit que je pouvais d'abord tester la version à 7 vis en n'en montant qu’une sur 2, et ça fonctionne !

Comme attendu le sens de rotation des roues est bien inversé, et en plus maintenant il est réversible 
Par contre le mouvement est plus saccadé car il faut fournir un certain effort pour que les roues passent d'une position stable à une autre par rapport au stator. C'est surement du aux flux magnétiques entre les aimants et les vis, mais ça dépasse de loin mes maigres connaissances théoriques.

Ce qui m'a induit en erreur dans mon calcul précédent c'est que les aimants sont montés perpendiculairement aux roues, donc quand on les regarde de face comme sur le schéma on a 1 aimant = 1 pôle et non 2 (le 2e pôle de chaque aimant étant orienté du coté opposé, je suppose qu'il n'a pas d’influence sur le réducteur).

Pour un prochain challenge on pourrait essayer de fabriquer un réducteur magnétique concentrique comme sur cette vidéo :


Mais pour le moment je vais me remettre sur du Meccano plus classique, j'ai une pelle à vapeur (SM n°19A) qui attend désespérément depuis des semaines que je la termine

[Edveiga]

Adrien
Félicitations pour votre contribution fondée sur la science. Cette nouvelle transmission concentrique est encore plus intrigante. Difficile à réaliser avec des pièces Meccano. Je vais maintenant remplacer le stator de mon modèle en suivant vos enseignements. Un grand merci.

[Edveiga]

Adrien
Votre boîte d'engrenages magnétique concentrique, conçue pour être réalisée avec des pièces Meccano, est un véritable défi. Je ne sais pas dans quelle mesure la présence de pièces ferreuses à proximité des aimants compromettra le fonctionnement attendu. En m'inspirant de ce modèle de moteur électrique que j’ai illustré au début de ce sujet, j’ai fait quelques essais avec Virtual Mec que je joins. Le disque externe pourrait comporter 16 aimants (ou plus), le stator, soutenu par une bande circulaire n°145, devrait comporter un nombre de vis multiple de 11, car elle possède 44 trous. Le disque interne peut comporter jusqu’à 24 aimants, ou moins, mais toujours en nombres multiples de 4 pour assurer une fixation solide et un espacement régulier. Cela crée toute une série de contraintes pour le choix du rapport de réduction possible. Pour ouvrir l’appétit, je joins quelques-unes des idées qui me sont venues jusqu’à présent.

concentric gearbox2.jpg

concentric gearbox1.jpg

[Adrien]

Edveiga tu es un vrai pro du Meccano !
Tu as réussi en quelques heures à concevoir un mécanisme à priori jamais vu dans l'histoire du Meccano !

Le positionnement des aimants à intervalles réguliers limite en effet beaucoup les possibilités.
Avec 16 aimants à l'extérieur et 11 vis sur le stator, la roue intérieure devrait comporter 6 aimants : (16 + 6) / 2 = 11
Mais 6 n'est pas un multiple de 4.
Une autre possibilité serait 32 aimants à l'extérieur, 12 à l'intérieur et 22 vis sur le stator : (32 + 12) / 2 = 22

[Edveiga]

Adrien
Merci beaucoup pour vos éloges qui dépassent de loin ce que je mérite.
En réalité, VirtualMec permet une grande rapidité d’expérimentation et facilite la transmission d’idées de montage de manière claire et univoque.
J’ai essayé de matérialiser votre proposition d’une boîte avec 32 aimants externes, 22 vis intermédiaires et 12 aimants internes.
Les manivelles s’appuieront sur les paliers statiques et sur un accouplement intermédiaire. Leurs axes seront solidaires du rotor qu’ils entraînent, grâce à l’utilisation d’une vis de pression.
Notez que les aimants, aussi bien externes qu’internes, peuvent être ajustés afin de s’approcher correctement des vis intermédiaires.
Les bandes #502, qui supportent les aimants intermédiaires, seront fixées par pression (en sandwich) sur les anneaux à bride, aux endroits où il n’y a pas de trous pour les fixer.
Il ne s’agit que d’un modèle conceptuel, susceptible de ne pas se comporter comme prévu, peut-être à cause de la forte présence de pièces ferreuses à proximité des aimants.

Ci-joint des photos du montage où j’ai dissimulé certaines pièces afin de permettre la visibilité de la structure interne. Je joins également le fichier correspondant du dessin réalisé avec Virtual Mec.

Concentric Gear box3.mdl

Concentric Gearbox 4.jpg

Concentric Gearbox 3.jpg

Concentric Gearbox 2.jpg

Concentric Gearbox 1.jpg

[Adrien]

C'est très ingénieux ce montage en sandwich des aimants sur les anneaux !

Avec cette technique on pourrait fixer un nombre arbitraire d'aimants sur les anneaux interne et externe, et donc obtenir des rapports de réduction variés sans changer la structure du modèle.

Mais en pratique je ne suis pas sûr que ce mode de fixation soit suffisamment solide pour résister aux forces d'attraction magnétique entre les aimants