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 Par , publié ou actualisé le 09 juin 2010
 Rubrique "L'atelier"

Un alternateur à aimant permanent

Je vous propose de réaliser un petit alternateur à aimant permanent ;
Un montage pédagogique sans prétentions à base de matériel de récupération : un lecteur de disquette.

Pourquoi un lecteur de disquette ?
Le moteur du lecteur de disquette est un moteur assez particulier. Il emploi un aimant permanent mobile et une série de bobinages montés sur un support fixe.

Matériel requis :
  • un nécessaire de démontage, pince, tournevis, cutter ;
  • un multimètre standard ;
  • un fer à souder et sa soudure ;
  • un peu de gaine thermorétractable.

Et évidemment un espace de travail adapté.


Introduction :

Un alternateur est une machine conçue pour transformer une force mécanique en une tension électrique alternative.
Afin de réaliser un alternateur, il est nécessaire d'avoir un inducteur, un élément fournissant un flux magnétique.
Pour notre montage, ce rôle sera tenu par l'aimant permanent.

Il est également nécessaire d'avoir un induit, un élément transformant le flux magnétique en tension électrique.
Ce rôle sera tenu par les bobinages.lecteur de disquette

Première partie : démontage et récupération

Je ne doute pas que vous serez capable de démonter un lecteur de disquette.

Les fabricants et les modèles sont nombreux mais le plus souvent il suffit de déclipser la façade et l'une des faces.
Parfois quelques vis maintiennent les faces.
Le moteur est toujours situé dessous, le disque est parfois visible sans démontage.
Le disque en acier comporte un aimant à sa périphérie sur la face interne ; il est monté sur un axe chromé qui tourillonne dans un palier lisse ou un petit roulement.

lecteur ouvert - aimant enlevé
Au centre de l'espace interne du disque prennent place les bobinages et leur support en fer.
Le support est solidement fixé sur le châssis, les conducteurs des bobinages sont soudés par des fils émaillés très fins et cassants.

Le disque n'est pas fixé, la force de l'aimant le maintien en place même tête à l'envers.
Récupérez le disque-aimant, le support et les bobinages, les vis de fixation, les fils et autres câblages.

Accessoirement il y a une diode verte, un capteur magnétique à effet hall, diverses poulies.
fils bobinage pièces génératice

Deuxième partie : préparation des bobinages

Sur mon modèle les bobinages sont organisés en trois groupes. Ils sont en série avec trois entrées et une masse commune. Vérifiez la continuité électrique entre la masse et chacune des entrées.

La masse est constituée des trois fils de sortie soudés ensemble.
Un petit multimètre en position mesure de résistance sert à ce niveau.

Décapez avec la lame du cuter les brins libres des entrées des bobinages.

Préparez de bonnes longueurs de câbles qui serviront à allonger les conducteurs, dénudez l'extrémité.

Faites chauffer le fer à souder et étamez les extrémités de tous les fils à souder.

Torsadez un brin libre avec un fil long, et soudez. Placez un morceau de gaine thermo pour isoler les extrémités.

Revérifiez avec le multimètre la continuité de tous les conducteurs afin de vous assurez que toutes les soudures sont correctes.

Voilà un induit tout beau.

induit alternateur aimant permanent



Troisième partie : assemblage

Je trouvais que mon aimant était trop près du support de l'induit. J'ai donc placé un rondelle adaptée sur l'axe.

Je ne l'ai pas graissé, le disque tourne déjà correctement.

Le support de l'induit doit être fixé sur un support solide. J'ai opté pour un tasseau de bois pour les premiers essais, voyez ce qui traine à l'atelier. Si la surface est pleine, il faudra percer pour laisser le passage aux conducteurs.

L'axe chromé s'enfile simplement sur le roulement, pas de manipulation supplémentaire. Il peux être nécessaire de créer et de coller sur le disque un autre disque qui permettra de réaliser une poulie, et faciliter un entrainement mécanique. Des éléments de meccano peuvent très bien finaliser cette partie.

premier essai de l'alternateur

 

Quatrième partie : les tests

J'ai d'abord relié un bobinage et la masse à mon oscilloscope miniature. Puis en actionnant à la main l'aimant voilà ce que l'on observe :

tension sinusoïdale décroissante



La tension électrique décrit des ondulations de plus en plus lentes. La tension est alternative mais la fréquence diminue lorsque le disque ralenti.

En sélectionnant une partie de la courbe on peux mesurer la fréquence à ce point en plaçant deux marqueurs verticaux.

Ici 119 Hertz.

mesure de fréquence avec oscilloscope


En ajoutant deux marqueurs horizontaux, on peux mesurer la différence de tension (la différence de potentiel) entre le maximum et le minimum.

La référence étant la masse de l'induit, ici 2.893 Volts.


mesure de tension avec oscilloscope


Voilà donc un tout petit alternateur à aimant permanent capable de créer avec un lancer du doigt :
  • une tension alternative de 119 Hz ;
  • une différence de potentiel de 2,89 Volts ;

Mais vraiment très peu d'intensité.

Afin de tester la puissance disponible, il suffit de relier l'un des conducteur et la masse aux bornes d'une diode Del. Si le courant passe la lumière jailli !

En fait j'ai placé deux diodes tête bêche, afin de profiter de chaque alternance de la tension.

Il faut quand même bien mouliner pour que les diodes brillent correctement...


les diodes illuminées


Astuce pour plus d'intensité : utiliser deux bobinages en série (ils sont déjà reliés par la masse).


Epilogue :

A vous de concevoir l'entrainement de cet alternateur. Il lui faut un minimum de trois tours par seconde pour fournir assez et allumer plusieurs diodes.
Et pourquoi pas une éolienne ?

J'ai réalisé un support et deux poulies pour entrainer le montage. Un peu d'acier, un peu d'alu et quelques (gros) outils pour pouvoir actionner cet alternateur miniature à la main.

alternateur pédagogique à aimant permanent



A raison d'environ un tour par seconde avec 1 seul bobinage j'enregistre 0,610V et une période de 16,4 ms.
Avec les 2 bobinages en série j'obtiens 0,872V et 17,8 ms, soit un peu plus de 50Hz.

 1 bobinage
 2 bobinages en série
1 bobinage
 2 bobinages en série

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8 commentaires
le 14 août 2010 à 18h22
Invité
Sympathieque et trés intéréssant votre réalisation
Elle m'est trés utile dans la conception d'une eolienne miniature avant d'entreprendre une eolienne un peu plus grosse si c'est possible.
Juste une question : le fil de masse étant repéré, il reste trois conducteurs libres. Ces trois conducteurs reliés ensemble cela permet t'il d'avoir tout les bobinages en série sur le stator
MERCI PAR AVANCE POUR VOTRE REPONSE.....
le 19 août 2010 à 15h11
Invité
A mon avis il faut faire un redressement double alternance classique, mais en triphasé (puisque 3 circuits) il suffit de 6 diodes --