Un prototype d'hyperloop

Le plus simple des véhicules électriques !



Et regardez aussi les autres vidéos à la suite...

Elon n'a qu'à bien se tenir...Excellent en effet.

En y réfléchissant, cela veut dire que les lignes de champ sortent principalement à la perpendiculaire du conduit, instinctivement je les aurais plutôt vues parallèles au premier abord.

Je pense que le fonctionnement s'explique de la façon suivante.
Les aimants sont en contact électrique avec les pôles de la pile.
Ils sont aussi en contact avec les spires de la bobine.
Un courant électrique passe donc dans les spires et produit un champ magnétique axial.
Ce champ magnétique interagit avec celui des aimants, axial aussi, et une force est exercée sur l'ensemble du "véhicule".
Lors du déplacement, les contacts se déplacent aussi et le champ magnétique de la bobine "suit" le véhicule, ce qui entretient le mouvement.

C'est un moteur linéaire à aimants permanents et à collecteur.
Le stator est alimenté par une source d'énergie embarquée dans le rotor glissor.

D'accord avec Pixel sur l'analyse

Question : que se passe-t-il si on retourne le véhicule tête-bêche ?
1 - Il avance dans le même sens.
2 - Il avance en sens inverse.
3 - Il n'avance pas.*

*Question subsidiaire : dans ce cas, la DIAC envoie-t-elle une dépanneuse ?

Il avance dans le même sens (si tant est que "même" soit défini par rapport à la bobine et non par rapport au véhicule).

Un bon point pour l'élève Ke2.
Au moins, comme ça, on ne risque pas de collision dans l'hyperloop au cas où on se tromperait de sens d'introduction.

Du coup chaque conduit sera dédié à un seul et unique sens de circulation ?

Ça semble préférable, même si, pour le chemin de fer, il y a des voies uniques à double sens alterné !

J'ai même vu que la SNCF songeait à diminuer les coûts d'utilisation de certaines lignes (courtes) en n'y mettant qu'une seule rame qui ferait la navette entre les deux terminus : ainsi plus besoin que d'une seule voie et surtout plus besoin de signalisation (ni de personnel pour la surveiller) puisqu'il ne peut pas y avoir de train en face.

Ils font déjà ça sur les lignes à faible trafic.

http://transportrail.canalblog.com/archives/2016/07/04/34044751.html

Pixel a écrit:Je pense que le fonctionnement s'explique de la façon suivante.
Les aimants sont en contact électrique avec les pôles de la pile.
Ils sont aussi en contact avec les spires de la bobine.
Un courant électrique passe donc dans les spires et produit un champ magnétique axial.
Ce champ magnétique interagit avec celui des aimants, axial aussi, et une force est exercée sur l'ensemble du "véhicule".
Lors du déplacement, les contacts se déplacent aussi et le champ magnétique de la bobine "suit" le véhicule, ce qui entretient le mouvement.

La mouvement pourrait aussi être dû à la force de Lorentz qui se crée entre le courant qui passe dans la spire (tangentiel), le champ magnétique qui se reboucle autour des aimants (radial), ce qui crée une force (axiale) d'après la fameuse règle des trois doigts.
Et dans ce cas, si on le retourne, il avance dans l'autre sens, car on inverse le sens du courant, mais pas celui du champ magnétique...

Yapuka essayer.
J'ai du fil de cuivre mais ... émaillé ! Ça va pas le faire.

Mais si, avec un peu de papier émeri et de patience...

Pixel a écrit:Je pense que le fonctionnement s'explique de la façon suivante.
Les aimants sont en contact électrique avec les pôles de la pile.
Ils sont aussi en contact avec les spires de la bobine.
Un courant électrique passe donc dans les spires et produit un champ magnétique axial.
Ce champ magnétique interagit avec celui des aimants, axial aussi, et une force est exercée sur l'ensemble du "véhicule".
Lors du déplacement, les contacts se déplacent aussi et le champ magnétique de la bobine "suit" le véhicule, ce qui entretient le mouvement.

C'est un moteur linéaire à aimants permanents et à collecteur.
Le stator est alimenté par une source d'énergie embarquée dans le rotor glissor.

Pas tout à fait d'accord, toujours du fait que les champs n'agissent pas sur les champs. Le champ créé dans les spires par le passage du courant interagit avec le "moment" magnétique des aimants, ou du moins le concept équivalent dans un mouvement qui n'est pas une rotation.
J'ai un peu plus de mal à raisonner dans le sens spires vers mobile, mais la loi de l'action et de la réaction implique que ce dernier doit subir l'opposé des forces que les aimants créent dans les spires parcourus par le courant sous l'effet des forces de Laplace. Les lignes de champ sortant perpendiculairement au conduit créent des force de propulsion, celles qui sont parallèles doivent aboutir à des forces de sustentation qui maintiennent le mobile au centre du conduit.

Passant_Mbr a écrit:Les lignes de champ sortant perpendiculairement au conduit créent des force de propulsion, celles qui sont parallèles doivent aboutir à des forces de sustentation qui maintiennent le mobile au centre du conduit.

Si le mobile se maintenait au centre du conduit, il ne toucherait plus les spires, il n'y aurait donc plus de courant dans les spires.
En fait, ce mobile "frotte" sur le bas des spires.

Et le théorème d'Earnshaw nous dit qu'il n'est pas possible de faire une sustentation magnétique passive sur les 3 axes...
Il faut un élément actif sur au moins un axe, ou des supraconducteurs...

Bon effectivement je suis trop optimiste en parlant d'une sustentation au milieu du conduit, mais les lignes de champ axiales doivent aboutir à la création de forces centripètes ou centrifuges qui modifient le positionnement radial.

On pourrait même envisager que cela donne lieu à un début de lévitation qui rompt les contacts électriques, ce qui supprime le phénomène et laisse retomber le mobile qui rétablit alors les contacts et ainsi de suite. On aurait de la sorte des contacts intermittents et une sorte de régulation rustique, obtenant ainsi à la fois lévitation  et contacts à temps partiel (mais pas en même temps, quoique l'amorçage d'un petit arc lors de la rupture du circuit inductif pourrait maintenir un peu de courant en début de phase lévitée).

De plus, on sortirait quelque peu du cadre du fameux théorème qui suppose des champs statiques sans régulation active. En tous cas, je me dis que ces forces pourraient au moins aboutir à soulager partiellement le frottement du mobile sur les spires du bas.

je me disais aussi qu'il y a problème du fait que le champ d'une ligne sortant perpendiculairement finira par rentrer en ayant le sens inverse, et les deux forces de propulsions créées s'annuleront. Mais en fait les lignes qui sortent à l'extrémité ne sont plus vraiment dans le solénoïde virtuel créé par l'injection de courant et donc ne créent pas de force. Ainsi pas d'annulation.

Si on reboucle le conduit sur lui même, c'est comme si on avait deux solénoïdes en parallèle mais avec des sens du courant opposés. Les lignes d'extrémité sortantes créent alors bien une force, mais dans le même sens qu'à leur rentrée, donc pas d'annulation (de plus le solénoïde complémentaire étant plus long, donc plus résistif, sera parcouru par un courant plus faible).

je me demandais aussi si on pouvait considérer l'ensemble comme un cas particulier de noyau plongeur éternel auto alimenté. Si les contacts d'extrémité étaient juste du fer doux, ils tenteraient tous les deux de pénétrer plus profondément dans le solénoïde et annuleraient leurs efforts réciproques. Mais dans un noyau plongeur en fer doux, c'est le champ du bobinage qui  oriente le "moment" magnétique du noyau, ici on a des aimants qui imposent leur propre champ et leur propre "moment". Peut être qu'une orientation appropriée permet d'additionner les forces plutôt que de les soustraire...

En tous cas, de la physique intéressante dans cette petite expérience, et bien besoin de réviser l'effet des champs magnétiques en translation.

Finalement, je conclus que pour que ça marche, il faut coller contre la pile les deux pôles sud ou les deux pôles nord des deux packs d'aimants. Le sens de déplacement dépendra du choix des nord ou des sud.

Ceci d'après:

1) la formule en translation : f = grad (M.B) (gradient du produit scalaire, tout en vectoriel) . C'est le même moment magnétique M qui intervient en rotation et en translation

2) Le fait que le champ soit maximal au centre du solénoïde créé par la pile entre ses deux extrémités

Le gradient s'inverse quand on passe le centre en allant par la pensée d'une extrémité à l'autre, et il faut inverser le moment pour conserver une force dans le même sens. Les deux packs doivent donc avoir des moments orientés dans des sens opposés.

Il y a une contrainte supplémentaire: suivant l'extrémité de la spirale que l'on regarde, elle s'enroule dans le sens direct ou inverse des aiguilles d'une montre et le courant tourne donc dans des sens opposés générant des champs magnétiques de directions opposées. Si le sens de déplacement est tel que l'on part "en arrière", on sort immédiatement de la spirale, le contact est rompu et tout s'arrête. Il faut donc que l'orientation des aimants soit cohérente avec l'extrémité de la spirale par laquelle on choisit de rentrer.

Je dirais que si à l'extrémité choisie on voit la spirale tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, les packs d'aimants doivent être positionnées avec leur pôle nord vers la pile.

Et comme les deux packs ont besoin de travailler indépendamment et en sens contraire, mieux vaut que la pile ne puisse pas jouer le rôle d'un circuit magnétique et soit constituée de matériaux non ferromagnétiques, en particulier pour ce qui concerne sa paroi extérieure. Vu que les aimants collent, ces conditions ne doit pas être parfaitement remplies, donc je suppose qu'il faut se contenter du fait que ce soit seulement un mauvais circuit magnétique.

Pour les spécialistes du magnétisme que vous êtes , il y a, peut-être, un peu plus d'explications dans cette vidéo...

https://www.youtube.com/watch?v=IXeXcbvBPJw

Pour moi, qui en suit resté à "champs- chemin - courant", et il y a très longtemps je suis largué..

Et puis là aussi : https://www.youtube.com/watch?v=9k7zywli4Vg  ,à partir de 2mm30

Au vu de la première video , je dirais que mes dernières élucubrations n'étaient pas trop à coté de la plaque.