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Procédé d'aimantation du fer d'excitation en acier magnétique permanent desmachines électriques,
La découverte récente des aciers magnétiques à forte rémanence ,et' grande force coercitive a permis 'de construire des génératrices électriques avec des aimants
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permanents ,fonctionnant.avee 'uïie, .ne2r.s3é élevée du ci-m et par conséquent avec une plus forte utilisation du mat
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riel é.éctro.ms.gnét.que, Les aciers ..magnétiques de ce g re sont connus sous le nom d'aciers magnétiques à trempe par ségrégation. On utilise par exemple l'aluminium et titane comme produits d'addition essentiels'pour l'allia constitué par l'acier à aimant ou magnétique de haute qu lité.
On peut encore augmenter considérablement par la
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présente invention l'intensité du champ dans le fonctionne- ment des machines de ce genre. Si en effet on aimante de tels aimants au moyen d'un courant de source étrangère et si on. les- introduit dans la génératrice,, ils perdent lors- qu'on les sort de l'enroulement magnétisant et du fait de la grande réluctance de l'air une part importante de leur rémanence et ils fonctionnent donc dans la génératrice avec un champ plus faible que celui qui devrait correspondre à la réluctance faible à l'intérieur de la génératrice.
Par différence avec ce fonctionnement, les ai- mants permanents doivent en conséquence être aimantés selon la présente invention à l'intérieur de la machine, de telle sorte qu'après leur aimantation il ne soit plus nécessaire de les sortir du circuit de fer de leur machine. A cet effet, on aimante le fer d'excitation de la machine par ex- citation de l'enroulement de l'armature. Dans la fig. 1, M représente un aimant permanent à huit pales, et W. l'enroule- ment d'armature dans le circuit extérieur du stator de la machine. Cette aimantation intérieure'peut être obtenue de la manière la plus simple en chargeant selon le montage de la fige 2 la machine tournante avec son enroulement par un condensateur.
Comme on sait, ce condensateur produit des courants nagnétisants à l'aide desquels on peut effectuer l'aimantation complète de l'aimant permanent. La fig. 3 représente l'effet de ce procédé par une courbe. M repré- sente la caractéristique d'aimantation de l'aimant permanent, laquelle comporte une branche ascendante et une branche des- cendante, tandis que C représente le rapport entre l'intensi- té et la tension aux bornes du condensateur extérieur. La machine s'excite jusqu'au point d'intersection P des deux courbes, donc jusqu'à une valeur élevée de l'intensité et de la tension.
Si alors on coupe le condensateur de telle sorte qu'il ne passe plus de courant extérieur, la valeur de l'aimantation se déplace le long de la courbe M jusqu'au. point E de marche à vide. dont la position est déterminée
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par les propriétés magnétiques de l'aimant! permanent' par la seule réluctance de l'entrefer de la machine e@ circuit extérieur en fer, réluctance qu'on peut mainte à une valeur extrêmement faible. On peut amener par @ te aimantation intérieure la tension E à une valeur est un multiple de celle qu'on peut obtenir par l'aimi tion externe ou extérieure de l'aimant permanent.
On pourrait naturellement effectuer l'aiman' tion intérieure au moyen d'un courant d'origine étran@ passant dans l'enroulement W de la machine, par exei au moyen d'un courant continu lorsque l'aimant M. e immobile, ou d'un courant alternatif de fréquence app: priée quand l'aimant tourne. Mais on n'obtiendrait 1 fet maximum dans ce cas que pour un réglage déterminé la phase du courant et de la position de la roue pola réglage qui n'est pas nécessaire dans le cas de la ch au moyen d'une capacité, car dans ce cas ce réglage e automatique.
Il suffit souvent de brancher un condensate sur l'enroulement monophasé de la machine. On obtien cependant un effet renforcé quand on décompose l'enro ment d'une manière connue en deux ou trois enroulemen de phase et en branchant chacun de ces enroulements à condensateur. On peut relier ces condensateurs en ét ou en polygone de façon à former un.champ tournant da la machine. Dans la fig. 1, il a été représenté un e lement à trois encoches dans le stator, de telle sort qu'on peut monter pour l'aimantation un enroulement t phasé dont on peut'changer le couplage de façon à en re un enroulement monophasé lorsqu'on service il ne f que du courant monophasé.
Afin d'augmenter considéra ment l'effet du condensateur, et de parvenir dans la tie saturée de la courbe d'aimantation M de la fig. il est avantageux d'ajuster la capacité à la valeur d fuites magnétiques de l'enroulement de la machine de
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telle sorte que le dispositif fonctionne en résonance avec les fuites.¯'Il est avantageux d'autre part d'effectuer l'aimantation à une vitesse de rotation et une fréquence relativement élevées, afin de maintenir d'une part à une faible valeur la capacité nécessaire et de maintenir d'autre part à une valeur relativement faible l'influence de la résistance ohmique de l'enroulement, résistance qui réduit les courants magnétisants. Il est avantageux dans ce cas que la vitesse de rotation soit supérieure à la vitesse en service normal.
Quand l'excitation par courant alternatif pour l'aimantation doit être effectuée sur des aimants permanents tout d'abord absolument dépourvus de magnétisme, il suffit de communiquer au condensateur une faible puissance initiale ou à la génératrice un faible courant initial pour amorcer l'effet de l'auto-excitation par capacité;
L'aimantation intérieure par des courants capacitifs n'est possible que lorsque la génératrice est chargée par des courants alternatifs. Afin de pouvoir effectuer cette aimantation également dans les machines à courant continu à collecteur, il est avantageux de monter sur ces machines une paire de bagues branchées sur l'enroulement de façon à extraire la tension alternative pour le condensateur magnétisant.
, Si en service normal on ne charge la machine achevée d'aimantation qu'avec du courant watté, la tension de rémanence E se conserve dans l'ensemble. Mais si on la charge par des courants inductifs, il se produit selon la caractéristique L de la fig. 3 une désaimantation, de sorte que la force électro-motrice intérieure de la machine diminue jusqutà la valeur Et qui correspond au point d'intersection de,la caractéristique de charge et de la caractéristique d'aimantation. Quand on décharge la machine, la tension augmente il est vrai légèrement, mais seulement sui-
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réaimantation, de sorte que le champ rémanent importànt est réduit.
Pour le rétablir, il suffit de fermer l'en lement pendant un court instant sur son condensateur C d'aimantation, ce qui rétablit la valeur élevée P de l'excitation et, après la coupure, la tension initiale Mais il est encore plus avantageux d'éviter les charges inductives en les compensant avant l'entrée dans la mac@ ne par des condensateurs de capacité convenable.
Si avec des machines de ce genre à excitation par aimants permanents, on veut obtenir en service des t sions supérieures à la tension de rémanence E, il est avantageux de maintenir constamment une capacité de char C de valeur convenable, ce qui permet datteindre n'imp te quel point de fonctionnement à vide entre E et P. S on augmente cette capacité de charge dans une mesure tel que la machine fonctionne dans la partie peu inclinée de la courbe d'aimantation M, par exemple au voisinage du point P, son champ et sa tension sont dans une large me: re indépendants des variations de la charge, qu'il s'agi: de charges wattées ou même de charges inductives ou capac tives.
Lorsqu'on crée le champ magnétique au moyen de l'enroulement, on peut obtenir une forme particulièrement simple pour l'aimant permanent en supprimant tout pôle saillant et en utilisant une pièce en acier constituée pa un simple cylindre comme le représente la fig. 4. Il se forme alors sur son pourtour une répartition magnétique q est sensiblement sinusoïdale, car l'enroulement qui est sous l'action de ses courants capacitifs crée un champ d'excitation sinusoïdal.
Cette forme particulièrement si@ ple pour l'aimant présente l'avantage qu'elle permet l'ut: lisation de la quantité maximum possible de matière dans l'aimant permanent, ce qui entraîne une puissance d'excita tion maximum. On obtient en même temps des longueurs auss
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faibles que possible pour les lignes de force dnms ii>;,n+
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et par conséquent des fuites minima aux pôles et qu sont d'ailleurs limitées aux seules faces terminales du cylindre constituant l'aimant.
La forme simple du cylindre circulaire ou cylindre creux permet une bonne fabrication peu coûteuse et permet d'obtenir par polissage circulaire de la surface un entrefer très réduit qui permet à son tour d'utiliser un champ rémanent élevé.
Quand on veut utiliser des machines de ce genre pour produire du courant monophasé, il peut être avantageux de les munir d'une cage d'amortissement à faible résistance formant, autant que possible, écran pour le champ tournant en sens inverse. Dans la forme selon la fig, l, on peut utiliser à cet effet les intervalles entre les polos, qu'on remplit de cuivre. Dans la disposition du rotor cylindrique selon la fig. 4, on peut noyer dans sa surface un enroulement en cage, mais, dans de nombreux cas, un revêtement de cuivre relativement mince sur la surface, dont les courants se ferment sur les faces terminales de la roue polaire, est suffisant. Un tel amortisseur n'est pas nécessaire, généralement, en cas de charge polyphasée ou de production de courant continu avec un collecteur.