Voir aussi: Generateur eolienne

Cet article est extrait du livre"le mini eolien" de Emmanuel Riolet aux edition Eyrolles. Il traite de construction d'un générateur aimants permanents a flux axial. il est est agrémenté des images d'une autoconstruction d'un generateur d'eolienne flux axial a aimants permanents de "Steven Fahey" dont le texte integral en englais est ici en pdf

 

C'est un fait avéré, pour produire un maximum de courant il faut un champ magnétique le plus fort possible. C'est pourquoi nous allons utiliser des aimants néodymes, qui sont aussi appelé « aimants permanents » à cause de leur très longue longévité. Il sont composés d'un alliage néodyme-fer-bore et sont au minimum dix fois plus puissants que des aimants classiques. Il gardent toute leur propriété magnétique intacte pendant au moins trois siècles. C'est dire si votre éolienne a de l'avenir devant elle.

Pour vous en procurer, le plus simple sera de vous connecter sur Internet et de taper les mots-clés « aimants - néodyme » dans votre moteur de recherche favori. Les fabricants et revendeurs indiquent la force de leurs aimants soit en gaus soit en kilos de traction. Ne vous laissez pas séduire par le premier marchand venu, comparez et commandez ce qu'il y a de plus puissant pour une masse volumique identique. Vous pourrez vous apercevoir qu'il existe des aimants d' à peu près toutes les formes.

Dans le cas qui nous intéresse, seuls ceux de forme rectangulaire ou ronde font l'affaire. En l'occurrence, par souci de rendement maximum et de simplicité, nous allons opter pour une forme rectangulaire

Attention : manipulation des aimants

Vous venez de recevoir vos aimants. Avant de vous précipiter sur votre colis, quelques judicieux conseils s'imposent quant à leur manipulation. Le magnétisme est un très grand ennemi des appareils électroniques. Attention donc de ne pas appro­cher vos aimants trop près de tout ce qui est susceptible d'être affecté par le champ. Prenez donc la sage précaution d'éloigner à au moins 30 cm les objets sensibles, tels que votre montre, téléphone portable, carte de crédit. . . Faites aussi très attention quand vous manipulerez vos aimants. Ils sont tellement puissants qu'ils peuvent très vite vous causer des mésaventures. Le premier risque est de vous faire pincer les doigts très fort et le second est de casser vos aimants. Autant les néodymes sont puissants, autant ils sont fragiles. Si jamais ils se retrouvent collés l'un à l'autre, la bonne méthode pour les séparer c'est de les faire glisser et non de chercher à les décrocher.

 

Comme vous pouvez le constater sur le schéma ci-dessus, ce générateur est de conception très simple. vous pouvez voir le rotor sur lequel sont fixés les aimants, le stator sur lequel sont fixées les bobines, un carter maintient l'ensemble et des roulements à billes permettent d'optimiser la rotation. Au final, il est composé d'un carter en métal inoxydable ou en résine et fibre, d'un rotor d'aimants néodymes, de fil de cuivre émaillé et de deux roulements à billes. Le rotor devra être confectionné dans une matière à la fois légère et très résistante, tel que du bois recouvert de résine, de la fibre et de la résine, de l'aluminium. . .

Pour ce qui est des roulements à billes, ne lésinez pas sur la qualité. Ils devront être solides pour résister à un travail intensif et pouvoir supporter les contraintes du climat

Un des nombreux avantages de ce type de generateur est qu l'on peut faire du sur mesure tant sur la taille que sur les performances. Pour en concevoir un qui fonctionne impeccablement il faut effectuer au préalable un savant calcul qui comprend la taille des aimants et leur force en gauss ; cela déterminera la section du fil de cuivre des bobines et le nombre de spires. Chaque cas étant différent, le plus simple est de commencer avec des plans que vous trouverez aisément sur Internet avec les mots-clés adéquats. Vous pouvez aussi vous lancer au hasard et ajuster vos bobines jusqu a obtenir le resultat escompte Pour tester le rendement pas la peine de faire plusieurs bobines Une seule suffit faut la mettre en place sur le stator et faire tourner le rotor pour mesurer le courant. Il ne restera plus qu'à multiplier la tension par le nombre de bobines pour obtenir le résultat d'ensemble et modifier la bobine jusqu'au résultat souhaité le cas échéant.

Des que c'est bon, vous pouvez vous lancer dans la confection d' autres bobines sur un modèle identique. Ce qu'il faut savoir en schématique c'est que plus vous aurez de spires sur vos bobines plus elles produiront, plus le fil sera fin plus vous aurez tendance à obtenir du voltage, et plus la section sera grosse plus vous aurez tendance à obtenir de l'ampérage. À partir de ces données, tout est question de dosage. Idéalement, vous devriez obtenir un tension de 13 volts avec un bon ampérage à 600 tours par minute.

 

Vous devrez disposer vos aimants en inversant leur polarité afin d'obtenir du courant alternatif. Pour contrôler la polarité, il vous faudra une boussole qui vous indiquera la face sud et nord.

Pour ce qui est des bobines, elles devront être réalisées avec soin. Les enroulements doivent être le plus régulier possible. Si cela vous pose un problème, vous pouvez toujours essayer de récupérer des bobines toutes faites sur des moteurs électriques. Ça fonctionnera bien si elles sont exactement du même type et que, bien évidemment, elles ne sont pas endommagées. Sinon, vous pouvez toujours tenter le coup chez un bobineur professionnel. Pour une tâche simple comme celle-ci, il ne devrait pas vous en coûter trop cher. Une fois fixées sur le stator vos bobines devront être connectées en série. Pour les relier il faut au préalable gratter la mince couche isolante du fil de cuivre sur un centimètre avec un couteau afin que le bout des fils puisse faire contact entre eux. Par sécurité, il est plus que conseillé de renforcer et de protéger les connexions par de la gaine thermorétractable. Les faces des aimants devront frôler au plus près les bobines afin d'avoir un champ magnétique le plus efficace possible. Cela nécessite un ajustage parfait du rotor. Pour bien stabiliser les bobines, noyez-les dans de la résine. Cela permet de bien Ies maintenir en place et de les protéger.

II vous faudra aussi installer un pont de diodes adapté à puissance du générateur à côté du régulateur pour redresser courant. Si vous n'êtes pas doué du tout en électronique, vous pourrez en trouver des prêts à l'emploi chez tous les magasins de composants. Ça ne vaut pas le coup de s'en priver car ce n'est vraiment pas cher. Vous aurez juste à connecter fils en suivant les indications du boîtier.

 

En résumé Ce type de générateur est l'idéal pour l'éolien. Ses atouts sont vraiment très nombreux:

1. Il produit un courant de charge à bas régime.
2. Il a un bon rendement général.
3. Sa taille est modulable selon votre projet.
4. Il est économique par rapport à l'achat d'un générateur neuf.
5. Il est de conception simple, donc facile à entretenir.
6. Il est très robuste s'il est conçu avec de bons matériaux.
7. Il ne demande pas d'excitation, donc pas de frottements pour ralentir le rotor et pas de charbons à remplacer.

Pour entrainer cette géneratrice, il nous faut maintenant un couple moteur sur l'arbre, c'est le role des pales du rotor de l'éolienne, qui vont transformer l'energie du vent, plus précisément l'energie cinetique de l'air en mouvement. Nous allons donc maintenant voir la conception des pales des eoliennes