Revenir au dossier Peter Lindemann sur Tesla3
En novembre 2007, Jetijs annonce qu’il a enfin terminé son moteur. Il a bobiné le stator à la main, trois fils à la fois, et fabriqué un support pour régler le déclenchement des impulsions. Le rotor tourne, mais les résultats changent quand il raccorde une lampe ou une batterie à la sortie. Peter Lindemann lui demande d’abord de reprendre le schéma exact du montage. C’est par ces échanges, conservés sur Tesla3, que l’on peut suivre la fabrication d’un moteur à attraction presque jour après jour.
Dans ce dossier
- Du Magnipulsion au moteur rotatif
- L’entrefer, le rotor et le moment de couper
- Chez Jetijs, la sortie change la vitesse du rotor
- Lockridge, l’énergie récupérée et le travail à l’arbre
- Les quatre volets anglais sur Tesla3
Du Magnipulsion au moteur rotatif
Dans les années 1970, Bob Teal fait breveter une machine dans laquelle des électroaimants déplacent des noyaux mobiles. Des bielles transmettent leur mouvement à un vilebrequin. Lindemann raconte avoir construit en 1983 un moteur inspiré par cette piste. En avril 2007, dans le fil Electric Motor Secrets, il évoque ce prototype en même temps qu’il invite les lecteurs à mesurer le travail mécanique sur un banc d’essai.
La version rotative qu’il montre en 2007 part d’un moteur électrique du commerce. Il modifie le rotor et retire ses enroulements. Le fer du rotor est attiré vers le stator lorsque la bobine est alimentée. La coupure libère l’énergie encore stockée dans le champ magnétique, qu’un circuit séparé peut diriger vers une charge. La démonstration documente ce principe. Dans un autre message, Lindemann estime à environ 25 % le rendement du moteur à solénoïde qu’il présente dans sa conférence. Ce chiffre concerne ce montage précis.
À lire dans les archives. Brevet Teal US 4 024 421 · Brevet Teal US 4 093 880 · Electric Motor Secrets, notamment message 10 · Attraction Motor 3, sur le moteur à solénoïde
1976–1983, ce que l’on peut remonter jusqu’à Bob Teal
Le premier brevet, déposé en 1976 et publié en 1977, présente une machine dont les électroaimants sont alimentés successivement. Le second, publié en 1978, donne une autre version du moteur. Les dessins permettent de suivre le trajet de la force, du noyau mobile jusqu’au vilebrequin, en passant par la bielle. Dans le message 7, Lindemann situe le point décisif ailleurs que dans la seule puissance de l’électroaimant. Selon lui, Teal avait surtout trouvé le moyen de maintenir un faible entrefer au milieu de la course, au moment où l’attraction pouvait produire du travail. Il renvoie au traité de Charles N. Underhill pour les calculs de bobinage, puis au banc d’essai pour mesurer le travail réel.
Dans le récit d’Aaron conservé dans le premier volet de Tesla3, les documents de Teal arrivent chez Lindemann en 1979. Quatre ans plus tard, Lindemann et Michael Knox travaillent avec d’autres expérimentateurs à Santa Barbara sur un moteur qu’ils appellent Flux Motor. Aaron lui attribue une forte récupération électrique. Cette indication est un témoignage rétrospectif. Les repères chiffrés les plus faciles à retrouver dans les échanges portent sur le petit démonstrateur présenté en 2007.
Dans les archives. Electric Motor Secrets, message 7 sur l’entrefer · Message 10, le dynamomètre et le prototype de 1983 · Attraction Motor 1, le récit d’Aaron · Le dossier Bob Teal sur Tesla3
L’entrefer, le rotor et le moment de couper
Dans les échanges de 2007, trois réglages se répondent. Le premier est l’entrefer, la distance entre les faces du rotor et du stator. Le deuxième est la forme du rotor. Lindemann explique avoir remplacé un dessin en S, difficile à fabriquer, par une configuration plus simple en croix qui se comportait aussi bien dans ses essais. Le troisième est le moment où la bobine est alimentée et coupée par rapport à la position du rotor. Une petite variation de synchronisation change à la fois l’effort sur l’arbre et la quantité d’énergie disponible à la coupure.
Lindemann emploie l’expression « no back EMF » pour décrire ce qu’il recherche avec un rotor en fer passif. Il reconnaît dans les mêmes échanges que le mouvement du fer fait varier l’inductance et que le courant met un certain temps à s’établir et à décroître. Ce détail aide à lire les archives. L’impulsion que l’on recueille à la coupure et l’effet du mouvement du rotor sur le circuit sont deux phénomènes à distinguer lorsqu’on établit le bilan du moteur.
À lire dans les archives. Attraction Motor 1, mise à jour du 25 avril 2007 · Attraction Motor 2, messages 91 et 181
Une croix en fer et quatre impulsions par tour
Le dessin présenté le 25 avril 2007 donne un repère précis. Dans la géométrie en X, les faces polaires couvrent chacune 30 degrés d’arc. Lindemann prévoit quatre phases d’attraction par tour. Pour chacune, son dessin réserve 15 degrés à l’alimentation de la bobine et 75 degrés à la coupure, jusqu’à l’impulsion suivante. Il cherche à amorcer l’attraction avant l’alignement et à laisser décroître le champ pendant que le rotor termine son approche. S’il persiste au-delà de l’alignement, il peut freiner le départ du rotor. Les angles appartiennent au dessin présenté, avec ses dimensions et sa vitesse de fonctionnement.
L’expérience de juin suit une autre logique. Lindemann et un ami partent d’un moteur du commerce prévu pour 115 V et coté à un quart de cheval. Ils retirent le bobinage du rotor et taillent le fer pour le rapprocher d’une barre. Dans cette première version, ils travaillent sans tour ni fraiseuse. L’entrefer annoncé est de 0,021 pouce, soit environ 0,53 mm. La vidéo permet de comparer la marche avec une lampe de récupération et la marche lorsque la sortie est court-circuitée. Le moteur tourne alors moins vite et absorbe davantage de courant dans cette dernière configuration.
Ce que le premier banc a permis de chiffrer
Au message 118, Lindemann raconte ses difficultés avec le frein de son dynamomètre. Des sangles en cuir accrochent la poulie. Une corde en nylon se comporte mieux mais s’allonge, ce qui rend sa lecture du couple incertaine. Il rapporte environ 22 % de conversion mécanique et environ 20 % de récupération électrique pour ce premier essai. En août, il évoque de nouveau un rendement mécanique d’environ 23 %. Dans le même message, il situe l’entrefer du Flux Motor de 1983 à 0,002 pouce de chaque côté, soit environ 0,05 mm par côté. Son estimation d’un gain de puissance en réduisant l’entrefer du démonstrateur est une projection fondée sur cette comparaison.
Steven, qui signe nali2001, propose de repartir d’un moteur à réluctance du commerce pour profiter de la précision du rotor et du stator. Lindemann approuve l’idée au message 143 et attire l’attention sur le pilotage. Le compromis se voit dans leurs échanges. Un entrefer plus faible améliore le couplage magnétique, mais il laisse moins de marge au jeu des roulements, au faux rond et aux défauts d’usinage.
Dans les archives. Attraction Motor 1, dessin du rotor en X et vidéo · Attraction Motor 2, messages 112, 118, 137, 143 et 150
Chez Jetijs, la sortie change la vitesse du rotor
Dans le message 307, Jetijs rapporte trois relevés avec le même réglage annoncé de 30 V et un seul des trois fils du bobinage en service. Il relève 655 tours par minute avec la sortie en court-circuit, 920 avec une lampe et 956 avec une batterie réceptrice. Le courant indiqué passe de 1,1 A à 0,4 A dans les deux derniers cas. Il signale aussi que ses roulements frottent et doivent être remplacés. Les chiffres décrivent les points de fonctionnement rapportés par Jetijs. Pour les convertir en bilan énergétique, il faudrait connaître le couple à l’arbre et l’énergie transférée à chaque charge sur la même durée.
Lindemann lui demande de régler d’abord ce qui existe sur l’établi. Il évoque les décharges entre enroulements raccordés en parallèle, puis le réglage des branches de commande des transistors. Plus loin, le débat passe au déclenchement magnétique et à la commutation optique. Les messages montrent pourquoi un changement de composant peut sembler résoudre un problème tout en laissant la cause initiale indéterminée.
À lire dans les archives. Attraction Motor 4, messages 304, 307, 317 et 325 à 330
Le journal de construction de Jetijs, de septembre à novembre 2007
- Messages 180–181. Jetijs envisage de découper un rotor légèrement trop grand avant de l’ajuster au tour. La tolérance de sa découpe laser et la précision de l’axe lui imposent de choisir l’entrefer après avoir assemblé la mécanique. Lindemann approuve le principe et souligne la difficulté d’usiner des tôles de moteur empilées.
- Messages 213, 246–252 et 286. La discussion passe du diamètre du fil à la géométrie du stator. Les tôles assemblées forment un profil qui gêne l’usinage. Après reprise, Jetijs annonce environ 0,3 mm de jeu de chaque côté. Il accepte cette valeur pour le prototype et poursuit avec les supports isolants et le bobinage.
- Messages 301 et 304. Jetijs bobine trois brins de calibre AWG 21. Il indique environ 250 tours et 1,7 ohm par brin. Lindemann soupçonne que des enroulements mis en parallèle peuvent se décharger entre eux et insiste sur le rôle du circuit raccordé à la sortie.
- Messages 317–321. Lindemann sépare le problème de commande des transistors du problème de récupération. Jetijs change aussi ses roulements et compare son alimentation redressée à deux batteries de 12 V en série. Il rapporte une marche plus régulière avec les batteries et soupçonne une ondulation de la tension redressée.
- Messages 325–339. Les contacts à lames souples donnent des impulsions inégales ou manquantes. Jetijs essaie plusieurs roues de déclenchement. Lighty défend la commutation optique et Lindemann accepte d’examiner cette voie tout en rappelant que la position des aimants et la proximité de pièces d’acier peuvent perturber le déclenchement magnétique.
Les relevés de novembre prennent tout leur sens à la lumière de cette chronologie. Le prototype démarre et la charge de sortie modifie sa vitesse. Entre les séries d’essais, toutefois, Jetijs intervient sur les roulements, la commande et l’alimentation. Chaque comparaison doit être rattachée à sa configuration. La hausse de tension rapide qu’il observe sur la petite batterie au message 307 fournit un indice sur la réponse de la batterie. Un essai de décharge sous charge permettrait de déterminer ce qu’elle a effectivement stocké.
Dans les archives. Attraction Motor 2, découpe et entrefer · Attraction Motor 3, stator et bobinage · Attraction Motor 4, carnet d’essais et commutation optique
Lockridge, l’énergie récupérée et le travail à l’arbre
En janvier 2011, Lindemann présente dans le fil Lockridge le schéma de principe d’un moteur régénératif. Il cherche à obtenir un effort mécanique pendant que le champ magnétique existe, puis à récupérer de l’électricité à la coupure. Son exemple de coefficient de performance de 1,5 divise une sortie mécanique supposée de 60 unités par une consommation électrique nette supposée de 40 unités après récupération. Les deux valeurs de 60 utilisées dans le raisonnement sont des hypothèses du calcul.
La suite du fil se joue autour d’un moteur déjà bobiné. Lindemann examine la position des balais, les segments du collecteur et la manière dont la sortie de récupération est raccordée. Il demande aux membres de décrire les comportements inhabituels avec leur schéma réel. Pour comparer ces prototypes, il faut suivre ensemble l’énergie fournie, l’énergie effectivement restituée et le travail mécanique sous charge. La vitesse, à elle seule, ne renseigne que sur une partie de ce bilan.
À lire dans les archives. Lockridge Device, message 162 · Lockridge Device, messages 323 et 325
Janvier 2011, ce que les balais changent dans le montage Lockridge
Le montage de Brian fait apparaître un problème que le schéma de principe masque. Il faut placer les balais d’alimentation et les balais de récupération de façon que chacun touche les bonnes lames du collecteur au bon moment. Au message 302, Lindemann remarque que l’espace prévu pourrait manquer. Au 306, il décrit un bobinage en zigzag pour un rotor à seize encoches et indique que les extrémités aboutissent à deux lames opposées du collecteur. Au 323, en regardant les photos de Brian, il revient à ce raccordement avant d’examiner l’alimentation ou la batterie de récupération.
Le message 325 précise à quoi sert le chevauchement des contacts. Avec une diode convenablement orientée, Lindemann accepte que le balai de récupération soit déjà en contact quand l’alimentation se termine. Il veut laisser assez de temps à l’enroulement pour se décharger vers sa charge et limiter les arcs au collecteur. Il signale au message 315 qu’un montage sans voie de récupération peut détériorer rapidement les lames en cuivre. Au 326, il demande à Pat de consigner les comportements qu’il ne comprend pas et de les associer au schéma exact du moteur.
Cette série explique la différence entre la démonstration de 2007 et le projet Lockridge discuté en 2011. Le premier utilise un rotor en fer passif et une commutation électronique externe. Dans le montage de Brian, un rotor bobiné et un collecteur assurent la distribution des impulsions. La recherche d’une sortie électrique au moment de la coupure relie les deux approches, mais leurs points de réglage et leurs résultats restent propres à chaque machine.
Dans les archives. Lockridge, message 302 · Message 306, bobinage et collecteur · Message 315, arcs au collecteur · Message 325, durée de récupération · Message 326, relevés et schéma
Les quatre volets anglais sur Tesla3
- 1. Origines, démonstration et schémas
- 2. Rotor passif et entrefer
- 3. Choix de construction et bobinage
- 4. Le prototype de Jetijs et ses essais
- Le dossier d’archives sur Bob Teal