BE501811A

BE501811A -

Info

Publication number: BE501811A
Authority: BE
Priority date: 1948-11-27
Also published as: DE880768C

Description

MACHINE A CHAMP TOURNANT.

Dans les premiers temps du développement des moteurs asynchrones triphasés, ceux-ci étaient réalisés avec pôles saillants et enroulements d'excitation concentriques. Le rotor comportait.le plus souvent un enroulement biphasé en court-circuit. De tels moteurs, incontestablement, fonctionnaient,

mais leur rendement n'était absolument pas économique. Ce n'est que lorsque

l'on se mit à utiliser les enroulements répartis et les'rotors à cage que

l'on obtint des moteurs susceptibles d'une utilisation économique. Par la

suite, on s'est toujours efforcé de remplacer les enroulements répartis, particulièrement difficiles à fabriquer, surtout en ce qui concerne les petits moteurs, par des enroulements concentriques, bobinés à la machine, mais toutes ces tentatives ont échoué. Ceci, en particulier, est également vrai pour

les moteurs avec rotor en forme de disque, et expansions polaires séparées

les unes des autres par des-entrefers incurvés, obliques par rapport au rayon.

Ces moteurs étaient construits d'une manière tellement peu favorable que du seul point de vue de leur fabrication difficile ils n'auraient jamais été susceptibles de réalisation industrielle, et de plus ils étaient inutilisables, pour des raisons physiques, de sorte que depuis des dizaines.d'années tous les moteurs asynchrones triphasés sont construits comme par le passé avec enroulements répartis, et dans les cas où il en résulte des difficultés, comme par exemple pour les moteurs de moins de 150 watts, on passe au:moteur à collecteur.

Dans la pratique, on ne rencontre les moteurs à pôles saillants et à enroulements concentriques que dans les compteurs et autres appareils de mesure, de même que dans les tourne-disques et les appareils du même genre,. qui travaillent d'une manière analogue à celle du système_de mesure d'un compteur, et pour lesquels la question du rendement n'a qu'une importance accessoire. Ces moteurs comportent le plus souvent un disque lisse en cuivre ou en aluminium. Leur rendement est très faible, de sorte que de prime abord ils ne conviennent pas pour des puissances notables. Dans le même groupe se classent également les moteurs à pôles fendus du type "Splitphase" ou "Spaltpolmotoren", dont certains des pôles sont supprimés. Mais ces moteurs ont également un très mauvais rendement, et présentent de plus l'inconvénient de

les moteurs asynchrones triphasés, même lorsque l'on n'accorde que peu d'intérêt au rendement, ne doivent être construits qu'avec enroulement réparti.

te de nouvelles recherches, à ce résultat par l'emploi simultané de moyens déterminés, connus en eux-mêmes. On peut établir, notamment dans le domaine des faibles puissances, des machines à champ tournant avec pôles saillants et enroulements concentriques. Suivant l'invention, une telle machine à champ tournant comporte par phase, deux ou un multiple de deux pôles saillants avec enroulements concentriques, bobinés en sens opposé, -le nombre minimum de pôles pour du courant triphasé, est donc de six- et, lorsqu'il s'agit d'un moteur avec rotor en court-circuit, il comporte en outre une armature à cage présentant une résistance relativement faible. Les pôles ou les encoches du rotor sont de préférence disposés de biais.

La cage diminue considérablement l'action défavorable des harmoniques supérieurs, qui ne contribuent pas à engendrer le couple moteur, et qui rendent difficile la rotation rapide du moteur. Cette action est renforcée par la disposition de biais des pôles ou des encoches du rotor. Dans ce but, on détermine le recouvrement polaire de l'armature, de préférence empiriquement de manière à obtenir les caractéristiques optima. Les essais ont prouvé que des conditions de service encore acceptables peuvent être réalisées même-avec de faibles facteurs de recouvrement polaire. Par conséquent, on peut éventuellement employer des expansions polaires ne débordant pas latéralement les colonnes polaires. Ceci permet de monter des enroulements préparés à l'avance sur un stator d'une seule pièce sans qu'il faille créer des surfaces de joint.

De plus, suivant l'invention, les pôles des différentes phases ou des phases auxiliaires peuvent être composés de deux ou plusieurs pôles partiels à enroulements concentriques. On conserve de cette manière tous

les avantages bien connus des pôles saillants et des enroulements concentriques, tout en obtenant, en ce qui concerne le raccordement des différents pôles, une plus grande indépendance.

Suivant l'invention, on peut en outre obtenir une action analogue à celle de l'enroulement réparti par rapport au champ tournant en équipant une partie au moins des pôles partiels d'enroulements partiels, que l'on raccorde à différentes phases, de façon à obtenir une action semblable à celle d'un enroulement réparti. Au lieu de cela, on peut également intervertir dans l'espace, tout au moins d'une manière partielle, les pôles partiels des différentes phases, de manière à obtenir un effet analogue. Le supplément de cuivre nécessité par les pôles concentriques pour la subdi-

gueur du moteur est plus courte, car les moteurs pour courant triphasé habituels ont des têtes de bobines beaucoup plus importantes que celles des machines construites suivant l'invention. Comme les enroulements concen- triques sont beaucoup plus faciles à fabriquer que les enroulements répartis, l'objet de l'invention présente un intérêt économique d'autant plus appréciable que le nombre de spires de l'enroulement est plus grand. il ,en résulte notamment que les moteurs de faible puissance construits suivant l'invention sont beaucoup plus avantageux que les moteurs à courant triphasé de construction courante.

Comme les enroulements concentriques peuvent être isolés plus facilement et pour des tensions plus élevées que les enroulements répartis, dont l'isolement, en cas d'installation, ou analogue, peut d'ailleurs facilement être endommagé; l'objet de l'invention est avantageux également pour les moteurs dont l'isolement est fortement sollicité et pour, les moteurs à tension plus élevée. Les enroulements concentriques confèrent en outre une meilleure résistance mécanique aux court-circuits,

et ne nécessitent pas de renforcements particuliers.

Si l'enroulement, au point de vue de la constitution du champ tournant, a une action analogue à celle d'un enroulement réparti, on n'est nullement limité à un rotor à cage, mais l'on peut sans aucune hésitation utiliser également les autres types de rotors ou induits, par exemple les induits à bagues collectrices.

D'autre part, on peut suivant l'invention, disposer une couronne de solénoïdes entre deux rotors à disque munis d'enroulements à cage. Au point de vue magnétique, les différentes parties de la machine sont couplées de préférence de manière telle que le flux magnétique se ferme chaque fois par un premier solénoïde, un des disques-rotors, un second solénoïde et l'autre disque rotoro Bien entendu, on peut à la place d'un solénoide employer un groupe de solénoïdes" Les disques-rotors peuvent être constitués de la

coches sont estampées avant ou pendant l'enroulage, ou fraisées après l'enroulage. La cage est alors introduite coulée, injectée par un procédé quelconque, d'une manière connue. En même temps que la cage, on peut fabriquer les palettes de ventilateurs, de même que les moyeux ou d'autres dispositifs de maintien du disque-rotor.

Suivant l'invention, les colonnes polaires des pôles saillants peuvent être disposées en groupes, parallèlement ou d'une manière sensiblement parallèle. L'avantage ici consiste en ce que des bobines constituées

au préalable peuvent facilement être enfilées sur les colonnes polaires. L'emplacement destiné aux enroulements peut également être mieux utilisé. De plus, on obtient cet avantage qu'une telle-machine peut être construite de manière à ce que son encombrement soit moindre suivant certains axes principaux que celui des machines à stator rond et. à colonnes polaires disposées radialement. Cette disposition-est particulièrement avantageuse pour les machines prévues pour fonctionnement dans deux fluides, étant donné que l'espace rotorique, comme on le décrira plus loin, peut facilement être séparé de l'espace des enroulements par une capsule, de sorte que, l'on peut par exemple disposer le rotor accouplé à une pompe au sein du fluide à faire circuler, ce qui permet de supprimer les "presse-étoupe", qui sont le plus souvent peu souhaitables.

Pour pouvoir introduire aisément les enroulements concentriques, malgré la présence des expansions polaires, on doit prévoir l'amovibilité, soit de tout le pôle, soit de l'expansion polaire, comme on le fait pour les machines à courant continu ou synchrones; il en résulte des joints magnétiques, par lesquels la totalité du flux polaire doit passer. Pour diminuer

la réluctance de ces joints, ceux-ci doivent être aussi étroits que possible, mais comme les différentes pièces polaires -qui sont traversées par un flux alternatif- doivent être feuilletées, des court-circuits peuvent facilement se produire entre les différentes lamelles, ce qui provoque un échauffement des pôles à l'endroit des joints, entrave le passage du flux et augmente les pertes de la machine. Ceci est incontestablement un inconvénient pour la fabrication en série de tels moteurs, car le degré du court-circuit magnétique varie d'un moteur à l'autre, et que par conséquent les moteurs présentent des caractéristiques différentes. Si l'on fabrique, au contraire, des pôles d'une seule pièce, y compris la culasse et l'expansion polaire,

on perd les avantages qu'offrent les enroulements concentriques, c'est-àdire la facilité de fabrication à la machine, l'excellente isolation, la bonne utilisation de 1'emplacement disponible pour les enroulements, etc., puisque l'enroulement doit être bobiné sur la machine même ou y être introduit d'une autre manière.

On peut conserver les avantages des enroulements concentriques, tout en évitant les inconvénients mentionnés ci-dessus en ce qui concerné

les joints magnétiques, lorsque l'intervalle entre les pôles, dont la largeur doit être égale ou inférieure aux dimensions intérieures des enroulements concentriques est rempli à l'aide de cales consistant, le long des-bords des pôles, en matériaux magnétiques. Il subsiste encore des joints, de cette manière, mais ceux-ci, au lieu d'être traversés par la totalité du flux alternatif, ne sont traversés que par une petite partie de celui-ci.

On peut utiliser pour ces cales des formes de construction analogues ou identiques à celles des cales magnétiques utilisées pour la fermeture des encoches des moteurs à courant triphasé avec enroulements répartis, telles par exemple, que les cales d'écartement consistant en deux paquets de tôle réunis par des ponts en laiton.

Lorsque l'on veut fabriquer les enroulements tout à fait indépendamment, ou lorsque l'on veut les bobiner directement sur les pôles, sans renoncer aux expansions polaires élargies, on peut également assembler les pôles en constituant des joints magnétiques et l'on peut encore diminuer le nombre d'ampère-tours nécessaires pour ces joints si l'on prolonge ceux-ci

au moins jusqu'à la culasse de la machine, en vue d'augmenter la surface

des joints magnétiques. On peut, dans ce but, faire pénétrer les pôles dans la culasse, en donnant par exemple aux pôles une forme en queue d'aronde. Les pôles assemblés à mortaise et tenon peuvent être fendus, de manière à former ressort. Il.est particulièrement indiqué d'élargir les pôles en forme

de T, à l'endroit du joint avec la culasse. Ces élargissements en forme de

T peuvent alors constituer des secteurs de la culasse elle-même. Pour augmenter encore la surface des joints, on peut également donner aux pôles, à l'endroit des joints, une forme dentelée.

Les pièces polaires et les parties de la culasse peuvent être maintenues ensemble, par exemple, par des tôles d'extrémité renforcées ou

par soudure, par une enveloppe avec cales, par des anneaux de serrage, des ligatures ou analogues. On peut aussi les maintenir en plus par des cales placées entre les expansions polaires, par des étriers entourant la culasse ou tout autre dispositif.

Pour faciliter la fabrication des petits moteurs pour courant triphasé, on peut les réaliser en montage Scott, avec 4 pôles saillants.

Les moteurs asynchrones triphasés destinés à des réseaux à 50 périodes/s ont des vitesses à vide de 3000, 1500, 750, etc..tours/minute.

Par suite du glissement, les vitesses réelles en service, sont un peu plus petites. L'étagement des vitesses est par conséquent très grossier. Les vitesses intermédiaires comprises entre ces étages ne peuvent être obtenues que par un accroissement considérable du glissement, ou par une modification de la fréquence, ou encore par certains modes de couplage en cascade. Tous ces moyens sont cependant relativement incommodes et coûteux. Il est spécialement peu économique de faire fonctionner longtemps ces moteurs avec un glissement important.

L'abandon des enroulements répartis permet de créer des machines

à champ tournant grâce auxquelles on peut obtenir sans modification de la fréquence, sans modification mécanique de pôles et sans glissement anormalement élevé, des vitesses de rotation qui, sans cela ne pourraient être obtenus qu'en faisant appel aux moyens décrits plus haute

Suivant l'invention, les pôles de la machine peuvent être répar-

te une série, soit de pôles non bobinés, soit d'intervalles non excités,, Les pas polaires des différentes phases peuvent également être différents. Grâce à cette répartition inégale des pâles, on peut déjà obtenir des vitesses synchrones, en marche à vide, qui soient anormales, et qui, avec des valeurs de glissement relativement petites, et encore économiques, donnent des vitesses de service anormales. Ces vitesses de service sont sujettes,

en cas de variations de charge, à des fluctuations beaucoup moins importantes que celles qui se produiraient, par exemple pour un moteur à bagues collectrices d'un type connu, que l'on réglerait à une vitesse anormale en provoquant un glissement anormalement élevé. Ceci est un avantage pour différents cas d'utilisation. Quoique la répartition inégale des pôles entraîne, à cause en particulier des harmoniques supérieurs qu'elle provoque, une certaine diminution du rendement, celle-ci n'est pas aussi grande que celle que subit un moteur à champ tournant classique pour lequel la vitesse anormale est obtenue grâce à un glissement important. Un avantage appréciable consiste encore dans le fait que pour-les vitesses de rotation anormales,

on peut toujours employer un rotor en court-circuit à faible résistance, épargnant donc les enroulements coûteux raccordés aux bagues collectrices. Une résistance réduite de l'enroulement à cage constitue même, pour l'inven-

mortis.

Tandis que la longueur d'onde du champ tournant, pour les machines asynchrones à courant triphasé connues jusqu'à présent, est un sous-

machine est un multiple entier de la longueur d'onde du champ tournant, et le reste également en cas de changement de couplage des pôles, on peut, en renonçant aux enroulements répartis, coupler les pôles de telle manière que la longueur d'onde du champ tournant né soit plus un sous-multiple exact de la longueur périphérique. Bien entendu, on peut utiliser comme étages intermédiaires des couplages pour lesquels le périmètre est un multiple entier

de la longueur d'onde du champ tournant.

Puisque la longueur d'onde du champ tournant n'est:pas un sousmultiple de la longueur du périmètre, il subsiste sur le.périmètre un "reste". Celui-ci peut demeurer non-excité, ou bien ses enroulements peuvent être court-circuités, ou bien encore le "reste" peut être raccordé à une partie des phases, de sorte qu'il ne subsiste pour ce "reste" qu'une partie de la longueur d'onde du 'champ tournant.

Pour obtenir de cette manière une plus grande diversité de vitesses de rotation, on peut donner aux pas polaires des différentes phases, des dimensions différentes, comme on l'exposera dans la suite, lors de l'examen des figures.

Pour éviter un déséquilibre magnétique, et pour maintenir petits les intervalles non excités il est recommandé de subdiviser le "reste" en deux ou plusieurs intervalles non excités, répartis régulièrement sur toute la périphérie.

L'invention présente également des avantages appréciables pour les machines synchrones. Dans les premiers temps de la construction des machines synchrones, on avait proposé de constituer la partie courant alternatif par l'assemblage de plusieurs paquets de tôles, en forme de U, comportant chacun leur enroulement, et de maintenir ces différents paquets de tôles serrés les uns contre les autres par des bagues ou des dispositifs analogues. Cette proposition n'a cependant pas reçu la sanction de la pratique. Pour les grosses génératrices synchrones, on réalise plutôt la partie courant alternatif, généralement à l'aide de tôles annulaires rainées ou de tôles en forme de segments, empilées, les enroulements étant placés de la manière connue dans les encoches.

Pour les très grosses machines, on sépare souvent, en vue de faciliter le transport, la partie courant alternatif, qui est le plus souvent le stator, en deux moitiés, pouvant être transportées séparément, Les bobines situées aux joints magnétiques des deux moitiés sont enlevées pour le transport puis remises en place, après arrivée à 'destination* Pour la fa-

nes-outils de grande dimension. De ce fait, les frais de fabrication sont sensiblement accrus.

Comme les machines synchrones de grande' puissance sont prévues presqu'exclusivement pour des tensions élevées, les enroulements courant alternatif doivent avoir un isolement exceptionnel. Du fait de cet isolement considérable, le coefficient de remplissage des encoches diminue et il subsiste également le risque d'endommager l'isolement, lors du place- ment des bobines.

Comme, de plus en plus, on exige.une résistance élevée aux court-circuits, les têtes de bobine doivent être très soigneusement renforcées. Du fait des grandes dimensions, les variations de température entrai-

qui peut aisément provoquer des dégâts aux enroulements, et des desserrages ou des sollicitations anormales des différentes pièces.

On peut éviter les difficultés de ce genre pour les grosses machines synchrones, en particulier pour les grosses génératrices synchrones à vitesse lente des centrales hydrauliques. Suivant l'invention, on utilise également pour ces machines, contrairement à la construction employée jusqu'à présent, une construction consistant en supports de pôles, de préférence composés d'éléments individuels avec pôles saillants et de préférence avec enroulements concentriques. Les différents éléments de la partie courant alternatif peuvent consister en secteurs comportant plusieurs pôles saillants, par exemple six, chacun de ces pôles comportant un enroulement concentrique. Ces secteurs peuvent être assemblés d'une manière simple comme un jeu de construction.

Comme il n'y a pas d'enroulements à l'endroit des joints magnétiques entre secteurs, ceux-ci peuvent être fabriqués et transportés séparément, puis assemblés. La fastidieuse opération de mise en place des bobines de joint magnétique est supprimée. Les secteurs peuvent être usinés sur des machines-outils relativement petites. De ce fait, leur fabrication est simplifiée et rendue plus économique. Les enroulements peuvent également être fabriqués et isolés séparément. Ils peuvent être mis en place sans déformation sur les différents pôles, contrairement aux enroulements répartis, qui doivent toujours être légèrement déformés lors de l'introduction dans les encoches. La suppression des déformations évite pratiquement

ment rigide. Les têtes de bobines, pour les enroulements concentriques, sont petites, de sorte que l'on obtient, parfois même sans renforcement, des résistances aux court-circuits très élevées. On supprime également les croisements fastidieux des têtes de bobine. Par l'emploi des enroulements concert^ triques, on augmente la réactance de l'enroulement statorique. De ce fait,

les courants de court-circuit sont réduits et la résistance aux court-circuits est encore augmentée. Lorsque les différentes parties 'travaillent, sous l'influence de variations de température, les dilatations par suite de la construction en différents secteurs, restent relativement faibles, et comme chaque secteur est bobiné individuellement, et qu'il n'y a pas d'enroulement pontant les joints magnétiques des secteurs, les enroulements ne peuvent être endommagés par le déplacement relatif de deux secteurs voisins . La construction

à partir d'éléments identiques usinés individuellement facilite la fabrication, le transport, le montage sur place et le remplacement des pièces détériorées.

Il est recommandé dans ce cas également de pousser plus loin la . subdivision de la partie courant alternatif en éléments individuels, et ce,

de telle manière que chaque élément individuel ne comporte que deux pôles

avec enroulement individuel. Les éléments consistant en solénoïdes ou analogues, avec noyaux magnétiques disposés transversalement par rapport au

res dirigées radialement vers l'intérieur. Il est cependant avantageux, dans certains cas, d'utiliser des noyaux magnétiques prismatiques avec surfaces polaires dirigées axialement. On est en mesure de cette manière, de raccourcir sensiblement la longueur des lignes de force magnétiques dans la partie courant alternatif par rapport à celle de la partie excitatrice, et de diminuer les pertes dans le fer. Les paquets de tôles plus ou moins prismatiques peuvent être fixés par leur milieu ou par leurs extrémités polaires. Dans certains cas, on peut faire tourner les parties courant alternatif, réalisées à l'aide d'éléments semblables, et laisser les pôles d'excita- . tion immobiles.

L'obtention d'une tension sinusoïdale, tout au moins à vide, peut être assurée en donnant une forme appropriée à la courbe d'excitation ainsi qu'une forme particulière aux expansions polaires des pôles d'excitation. On peut cependant, au lieu de celà, ou en plus, coupler en série, en totalité ou par groupes, les enroulements des électros à courant alternatif, et répartir les pôles d'excitation et les pôles des électros à courant'alternatif irrégulièrement les uns par rapport aux autres de façon telle que l'action perturbatrice des enroulements concentriques et des pôles saillants sur la forme sinusoïdale de la tension soit, au moins approximativement, compensée. Ceci est'parfaitement possible, même en charge.

Une courbe sinusoïdale de la tension, qui répond aux prescriptions du REM de même qu'à toutes les prescriptions internationales peut toujours être obtenue si l'on choisit pour le stator un nombre de pôles quelconque, qui soit multiple du nombre de phases, mais sans être multiple du

n

phase pour 750 tours/minute et 50 périodes/sec on peut prévoir un stator à
21 ou 27 pôles. (21 et 27 sont des multiples de nombre de phases, soit 3,

750

nombre de pôles du stator 24, car ce chiffre, qui est divisible par 3, est

pour les machines à rotation lente, des courbes de tension sinusoïdales absolument aussi bonnes qu'avec les meilleurs enroulements répartis.

L'invention est également avantageuse pour les machines asynchrones pour accouplements de réseaux. Il est bien connu que l'on peut utiliser, pour les lignes inter-urbaines, les réseaux très étendus et les autres cas

de ce genre, -au lieu de transformateurs, de bobines de réactance et de moteursgénérateurs-, des moteurs asynchrones pour le couplage des réseaux, dont une partie est raccordée à l'un des réseaux, et l'autre à l'autre réseau, le

plus souvent par l'intermédiaire de transformateurs. Les fréquences des réseaux sont dans une grande mesure indépendantes l'une de l'autre. En règle générale, les fréquences des différentes parties de réseau ne sont que peu

ou pas du tout différentes, de sorte que le moteur asynchrone reste immobile ou tourne lentement. Le moteur comporte un dispositif d'entraînement ou de freinage, qui est commandé selon des directives déterminées connues.

Par suite de leur rotation lente et des arrêts fréquents, de telles machines asynchrones sont très mal refroidies. Comme il s'agit ici, dans la plupart des cas,- de la transmission de puissances très importantes, de
-telles machines doivent être très grosses. On a donc besoin pour leur fabrication de machines-outils importantes et de main-d'oeuvre spécialisée. On retrouve donc les mêmes difficultés que dans la construction des grosses machines génératrices.

Suivant l'invention, une telle machine asynchrone, ou transformateur différentiel tournant, peut également être construite à l'aide d'éléments individuels à pôles saillants et enroulements concentriques.

Pour éviter que le rotor soit immobilisé dans certaines positions, et pour obtenir des courbes de tension aussi sinusoïdales que possible, il est recommandé de disposer les pôles du stator et du rotor de telle manière qu'ils ne se recouvrent pas simultanément dâns toutes les positions. On peut ainsi, par exemple, ne utilisant un couplage en série de groupes de pôles ou de tous les pôles d'une même phase, répartir irrégulièrement les pôles, de telle sorte que les pôles situés à la phase R se recouvrent exacte ment dans une certaine position, qu'ils soient décalés par exemple de 5[deg.] du pas polaire l'un par rapport à l'autre à un autre endroit, que pour la po== sition suivante ils soient décalés de 10[deg.], et ainsi de suite et déterminer

le décalage de telle manière que les harmoniques d'ordres supérieurs qui résultent de l'emploi de pôles saillants et d'enroulements concentriques soient exactement compensés. On peut également choisir pour le stator un nombre de pôles différent de celui du rotor, en employant un couplage approprié des enroulements.

Les éléments individuels peuvent dans certains cas n'être assemblés que sur les lieux de montage; on peut, en particulier, dans certains cas, maintenir en place les éléments individuels des parties fixes dans des matériaux non métalliques, comme le ciment, le béton, etc., à l'aide de rails,

de poutrelles, etc..

Gomme les bobines doivent simplement être glissées sur les colonnes polaires, ou bobinées autour de celles-ci, on peut également les munir d'un isolant rigide, ou encore placer les enroulements, ou mieux la machine entière,. dans de l'huile ou un autre liquide isolant. Ceci est considérablement facilité du fait de la construction "genre transformateur" de la machine. De toute manière, on peut sans difficultés isoler l'enroulement pour de très hautes tensions, de sorte que dans certaines circonstances on peut supprimer les transformateurs nécessaires pour l'abaissement de la tension. Pour éviter, pour les très hautes tensions et lorsque les enroulements sont isolés par l'air, la production d'effluves, on peut prévoir sur la couche isolante un revêtement conducteur.

Comme la machine ne tourne qu'à faible vitesse, elle peut facilement être construite de grand diamètre et avec un grand nombre de pôles. Elle se comporte comme un grand nombre de petits transformateurs dont les enroulements primaires se déplacent lentement par rapport aux enroulements secondaires. A cause de la subdivision en nombreux éléments individuels, on obtient une très grande surface pour l'évacuation de la chaleur, et un grand nombre de canaux de refroidissement. Ceci assure un bon refroidissement même en cas d'arrêt de la machine. Si la machine est placée dans l'huile, toutes les parties actives sont énergiquement aspergées d'huile. Dans la disposition "dans l'air", on peut souffler de l'air de refroidissement entre les éléments individuels, ou faire passer entre eux des tuyaux de refroidissement.

Dans certains cas, on peut souder également les éléments individuels aux tuyaux

de refroidissement.

Si l'on prévoit la fixation des éléments individuels dans des matériaux non métalliques, par exemple dans les fondations en béton de la machine, on épargne la fabrication et le transport des encombrantes carcasses coulées ou soudées. Lorsque la machine est disposée dans une cuve à huile, les parois de celle-ci peuvent être' utilisées pour la fixation des éléments individuels.

différents éléments sont aisément interchangeables. Dans certains cas, on peut utiliser des éléments individuels standardisés pour la construction de machines différant soit par la puissance, soit par le diamètre, soit par le nombre de pôles, etc...

Les figures annexées décrivent l'invention plus en détail.

La figure 1 représente une machine à champ tournant, avec rotor cylindrique.

Les figures 2 et 3 représentent une machine analogue, mais avec rotor en forme de disque.

La figure 4 représente une machine dont les pôles constituant chaque phase sont subdivisés en pôles partiels.

Les figures 5 et 6 représentent des couplages de pôles partiels.

<EMI ID=16.1> et rotor cylindrique. Les figures 8 à 10 représentent une machine dont les pôles d'excitation sont disposés entre deux rotors en forme de disque.

Les figures 11 à 19 représentent des détails d'une telle machine.

Les figures 20 et 21 représentent des machines convenant spécialement pour fonctionnement dans deux fluides, avec colonnes polaires constituant des groupes parallèles.

Les figures 22 à 27 montrent des moyens permettant de créer les expansions polaires des machines à pôles saillants et enroulements concentriques.

Les figures 28 à 37 représentent des machines à pôles encastrés et joints magnétiques de grande surface.

Les figures 38 et 39 représentent le schéma de machines en couplage Scotto

Les figures 40 à 47 représentent des formes de construction de machines semblables.

Les figures 48 et 49 représentent des machines à pôles irrégulièrement répartis.

Les figures 50 à 70 indiquent les différents modes de couplage

de machines dont les pôles constituant les phases sont subdivisés en pôles partiels.

Les figures 71 à 81 représentent de gros générateurs synchrones, convenant spécialement pour centrales'hydrauliques à faible hauteur de chute.

Les figures 82 et 83 représentent une grosse machine asynchrone, convenant spécialement pour couplage de réseaux (transformateur différentiel).

La figure 1 représente schématiquement un moteur à champ tournant à six pôles saillants 1 et enroulements concentriques 2. Les pôles sont couplés de telle manière que ceux qui sont opposés appartiennent à une même phase, mais soient de polarité inverse. Si l'on désigne les différentes phases <EMI ID=17.1>

La distance a entre les expansions polaires est choisie de façon à obtenir l'effet optimum.

Le rotor 4 comporte un enroulement à cage, avec barreaux de biais, par rapport à l'axe. L'inclinaison la plus favorable pour les barreaux dépend de différents facteurs, principalement de l'ordre des harmoniques supérieurs de champ qui doivent être réduits autant que possible, du nombre des barreaux du rotor, du nombre de pôles et de la longueur axiale. Le nombre de barreaux du rotor n'a aucun rapport avec le nombre de pôles.

La figure 2 représente un moteur avec rotor à disque 5' et pôles 6 ayant approximativement la forme de secteurs, se suivant dans le même ordre que pour la figure 1. Cette machine comporte également des enroulements concentriques, qui peuvent se trouver en 7 ou en 8 ou même aux deux emplacements (voir figure 3).

Ces formes de construction présente les avantages suivants malgré l'emploi de pôles saillants et d'enroulements concentriques, on obtient un moteur d'un usage économique, qui est, même dans le domaine des petites puissances, absolument l'égal des moteurs à champ tournant habituels. Tandis que les moteurs usuels comportent un enroulement réparti qui est d'autant plus difficile à fabriquer que le moteur est petit et que sa tension de service est élevée, on bénéficie ici de tous les avantages bien connus des en:, roulements concentriques, ainsi, par exemple, de la facilité de fabrication à la machine, du montage facile et peu coûteux, de l'interchangeabilité fa ' cile, en cas d'avarie, de l'isolement remarquable, spécialement pour les machines à tension élevée.

De plus, on jouit de tous les avantages bien connus des machines à pôles saillants, ainsi, par exemple, on évite les estampages compliqués, on obtient une utilisation excellente de la tôle, ainsi qu'une construction très claire, spécialement en ce qui concerne les couplages des différents enroulements. Au besoin l'espace réservé aux enroulements ou aux pôles peut, sans difficulté, être séparé hermétiquement de l'espace rotorique de façon à empêcher le passage de gaz ou de liquides-; ou tout au moins, ceci est beaucoup plus aisé que dans le cas des machines avec enroulement réparti. Un avantage particulier réside d'autre part dans le fait qu'il est possible de réaliser de cette manière des moteurs sans collecteurs, même dans la gamme inférieure à 150 w, avec un rendement relativement bon.

La figure 4 représente schématiquement un moteur à champ tournant dont le stator 11 comporte un grand nombre de pôles saillants 12 à enroulements concentriques 13. Chaque groupe de 4 pôles semblables constitue le pôle d'une phase. Les groupes de pôles correspondant aux différentes phases

RST sont disposés de telle sorte qu'ils se suivent à nouveau dans l'ordre

+ R, - T, + S, - R, + T, - S. Le rotor 14 comporte un enroulement à cage 15,

à résistance relativement faible, de manière à ce que les harmoniques perturbatrices d'ordres élevés soient réduits.

Dans la figure 5, certains des pôles partiels 12 comportent deux enroulements 31, 32, qui sont raccordés à des phases différentes. La figure représente schématiquement le mode de bobinage du moteur. De gauche à droite, on a d'abord les enroulements partiels des deux premiers pôles partiels, qui sont couplés respectivement dans le sens + R et dans le sens - S. Le 3ème et le 4ème pôle partiel, à enroulements non subdivisés, sont couplés dans le

sens + R; le 5ème et le 6ème pôle partiel, qui de nouveau ont des enroule-

<EMI ID=18.1>
- T; les deux pôles partiels suivants sont couplés selon - T, ceux qui suivent dans le sens - T, + S, etc........ De cette manière, on obtient un champ tournant polyaxial, régulier, analogue à celui qui est obtenu avec un enroulement réparti. Dans la figure 6, chaque pôle partiel ne comporte qu'un seul enroulement; pour cette raison, les pôles partiels des différentes phases sont en partie intervertis. Entre les pôles partiels hachurés, couplés dans le sens + R, se trouvent par exemple des pôles partiels couplés dans le sens - S et - T; c'est ainsi que le pôle partiel suivant le premier pôle hachuré est couplé dans le sens - S, et le pôle partiel précédant le dernier pôle hachuré dans le sens - T. Après le dernier pôle partiel hachuré, suivent deux pôles couplés dans le sens - T, et ainsi de suite.

Comme les flux des différents pôles partiels se mélangent toujours quelque peu, on obtient dans ce cas également un effet analogue à celui d'un enroulement réparti. L'effet d'un enroulement finement réparti -sans ses inconvénients, c'est-à-dire la difficulté de la fabrication de l'isolant etc..- est obtenu d'autant mieux que le nombre de pôles partiels constituant les pôles est élevé et que la quantité de pôles couplés dans le sens d'un enroulement réparti est grand.

Les pôles en formé de fer à cheval, comme représentés à titre d'exemple par la figure 7, en 71 peuvent également être utilisés avec un rotor cylindrique 63 à enroulement à cage disposé de façon appropriée. Les enroulements concentriques et les pôles saillants permettent de réaliser une grande variété de formes de réalisation, que l'on ne peut obtenir avec les moteurs à enroulement réparti. Bien entendu, d'autres formes de réalisation que celles qui sont représentées peuvent être envisagées.

De tels modes d'enroulement peuvent être réalisés pour des moteurs ainsi que pour des générateurs, pour des moteurs à courant triphasé et pour des moteurs diphasés ou monophasés à phase auxiliaire.

La figure 8 représente le schéma développé d'un moteur asynchrone triphasé. Une couronne de solénoïde 101 avec enroulements 102 et expansions polaires élargies 103 est disposé entre deux rotors en forme de disques 104 et 105, avec enroulement à cage. Le champ magnétique se ferme, comme l'indique la courbe 106, à travers les solénoïdes 101 et les deux disques <EMI ID=19.1>

lisation excellente du fer, car il n'y a pas à proprement parler de culasse, d'où il résulte que de telles machines peuvent être construites relativement légères et peu encombrantes'avec peu de pertes dans le fer. D'autre part, les longueurs moyennes des enroulements qui sont de préférence bobinés directement sur les noyaux des solénoïdes, sont aussi réduites que possible et de toute manière, beaucoup plus courtes que dans le cas des enroulements répartis, puisque les têtes de bobines très proéminentes sont supprimées. il en résulte par conséquent une économie de cuivre appréciable, et par ricochet une diminution des pertes dans le cuivre. A cause de la diminution des pertes, l'échauffement de la machine est également plus faible, les dispositifs de refroidissement peuvent être simplifiés, et même être complètement supprimés pour les petites machines.

Une forme de réalisation plus facile à construire est représentée en coupe par les figures 9 et 10. Les solénoïdes 101 ont des noyaux de section trapézoïdale, ou tout au moins sont trapézoïdaux à l'endroit

des expansions polaires 103. Comme le montre également la figure 11, ils sont un peu plus larges au milieu en 107, pour présenter une assise suffisante pour un dispositif de fixation, et l'enroulement est subdivisé en deux moitiés 120 et 121. Gomme le montrent les figures 9 et 10, les noyaux des solénoïdes sont serrés en leur milieu 107 entre une bague intérieure
108 et un anneau extérieur 109, ou un dispositif de serrage avec couronnes à intérieur conique 110, avec interposition de pièces de remplissage 111 en forme de segments. Les _bagues 109 et 110 servent en même temps à la fixation de la couronne de solénoïdes sur l'enveloppe 112. L'anneau intérieur 108 peut également être réalisé en forme d'étoile, comportant des languettes 113 servant de pièces d'écartement entre deux solénoïdes voisins.

Des pièces d'écartement spéciales, bien entendu en matériaux non magnétiques ou isolants, peuvent toutefois être également prévues.

Dans certains cas, on peut même supprimer la bague intérieure
108. Les solénoïdes sont alors serrés l'un contre l'autre avec interposition de pièces d'écartement et de remplissage, par la bague extérieure 109 ou 110, comme les éléments d'une voûte, de la même manière que-les lamelles d'un collecteur. En lieu et place des dispositifs représentés pour la fixation des solénoïdes, tous les procédés connus utilisés dans la construction des collecteurs peuvent.être employés. Les noyaux des solénoïdes au lieu d'être fixés par le milieu 107 peuvent également l'être par les expansions polaires 103, ou par les expansions polaires ainsi que par le milieu, ou encore, dans la forme de réalisation représentée par la figure 12, -comportant un enroulement subdivisé en trois parties 120, 121 et 122-, ils peuvent être fixés en plusieurs endroits.

On peut également recourber les tôles des noyaux des solénoïdes en forme d'arc de cercle, de manière à ce que les côtés du trapèze intérieurs et extérieurs par rapport au centre, constituent des arcs de cercle parallèles à la périphérie du rotor. Les différentes tôles de largeur différente constituant les noyaux des solénoïdes peuvent être découpées les unes après les autres puis empilées à l'aide de machines automatiques, ou encore on peut empiler des tôles identiques, puis usiner le paquet de tôles pour lui donner la forme trapézoïdale. Pour les machines à nombre de pôles plus élevé, les trapèzes diffèrent tellement peu du rectangle, que l'on peut employer des tôles identiques.

L'arbre du rotor 114 est monté par rotation sans mouvement axial dans l'enveloppe, par exemple, à l'aide de paliers à rouleaux connus, et les rotors en forme de disques peuvent dans certains cas être calés de façon réglable sur l'arbre 114, à l'aide de bagues d'épaisseur ou analogues de manière à pouvoir régler correctement l'entrefer au montage.

Comme le montre, à titre d'exemple, la figure 13, les solénoïdes
101, dans le cas de l'exécution avec rotor externe, peuvent être vissés sur
-une pièce de support 115 intérieure, ou encore, comme indiqué par la figure <EMI ID=20.1>

trouvent dans une enveloppe mobile 116, qui sert en même temps de poulie, de plateau de friction ou de roue d'engrenage ou qui peut encore se prolonger

lieu de cela, on peut également, comme le représente a titre d'exemple la figure 15, boulonner les solénoïdes 101 sur l'enveloppe 112 par l'intérieur. Les bagues de frettage extérieures 109 peuvent également, comme-le montre la figure 16, être constituées par des ligatures de fil, analogues à celles utilisées pour ligaturer les enroulement rotoriques.

Bien entendu, les solénoïdes peuvent encore être fixés de bien d'autres manières. Ainsi, par exemple, on peut les enrober, mouler ou injecter dans une masse en train de se solidifier, éventuellement, conjointement avec l'enveloppe ou un autre élément de support. Bien que des dispositifs particuliers ne soient pas indispensables pour le refroidissement, en ce qui concerne les petites machines (pour les raisons mentionnées précédemment), on peut par exemple refroidir les machines plus importantes suivant les indications des figures 17 à 19. Dans la figure 17, il y a des ailettes 118 sur les faces frontales extérieures des disques 104, 105 constituant rotor, ou bien

à l'extérieur de ces disques ces ailettes aspirent, par les orifices 119 situées au milieu de l'enveloppe, de l'air qui circule entre les solénoïdes
101, et qui est rejeté aux extrémités de l'enveloppe, par des ouvertures radiales 125 ou axiales 126, éventuellement à l'aide d'aubages en tôle 127 (voir figure 17) En n'utilisant qu'un seul ventilateur 118 (voir figure 18), on peut aspirer de l'air par une extrémité de la machine, en 128, et faire sortir cet air, après qu'il a refroidi les solénoïdes 101, de l'autre côté de la machine, en 126. .Dans la figure 19, des ailettes 130 sont disposées du côté intérieur du disque-rotor 104, en 129 ou du côté intérieur et sur l'arbre 114, ou encore, d'une manière générale, entre les deux disques-rotors;

ces ailettes aspirent de l'air frais par des orifices 131 des flasques de l'enveloppe et le rejettent par les ouvertures 119 de la carcasse, après avoir refroidi les solénoïdes 101 Naturellement, on.peut, ici également, ne prévoir qu'un seul ventilateur, et faire circuler l'air de refroidissement, axialement, d'un flasque à l'autre. Il y a évidemment de très nombreuses autres dispositions possibles pour réaliser le refroidissement, analogues à celles utilisées pour les machines semi-fermées, étanches aux chutes ou aux projections d'eau, ou pour les machines fermées avec courants d'air de refroidissement intérieur et extérieur séparés. Les ventilateurs peuvent également être entraînés par des moteurs spéciaux, comme c'est le cas pour les machines connues à réfrigération extérieure.

Un moteur avec rotor à cage 207 (voir figuré 20) comporte 6 pôles
201 à 206o Les pôles sont excités par des enroulements 208, dans le sens R,
- T, S, - R, T, - S. Les colonnes des pôles 201 à 203 sont parallèles et constituent avec la culasse 209 un électro à trois branches. Les pôles 204 à 206 sont disposés de la même manière. Les expansions polaires 210 sont distinctes des colonnes des pôles. Les joints magnétiques de chacun des groupes 201 à
203 et 204 à 206 sont dans un même plan, traversé par une paroi 211 d'une capsule 212 entourant le rotor 207 et les expansions polaires 210, capsule pouvant, par exemple, être remplie d'un liquide en cas d'emploi comme pompe. La capsule est en métal ou en un alliage ayant une résistance électrique suffisamment élevée pour que le flux alternatif qui la traverse ne soit pas diminué de façon notable.

Elle peut aussi naturellement être fabriquée en une matière diélectrique par exemple, en plaques de matière synthétique.

Les éléments de culasse 209 sont reliés magnétiquement par un étrier 213 lamellé, dont la culasse se trouve derrière le plan de la figure, mais cet étrier peut aussi, comme représenté en pointillé en 230, se trouver dans le plan des pôles 201 à 206, et constituer avec ces pôles des lamelles continues ou assemblées de fagon appropriée.

Comme l'indique la figure 20, l'encombrement du moteur est très réduit suivant'la direction h, bien plus réduit que dans le cas d'une machine avec stator rond et colonnes de pôle disposées radialement. Un tel moteur est donc avantageux dans les cas pour lesquels on a peu de place disponible dans la direction 11..

La figure 21 représente une forme de réalisation analogue, avec
12 pôles, disposés en 4 groupes 214 à 217. Les culasses 209 des groupes 214 et 215, de même que celles des groupes 216 et 217 sont reliées magnétiquement par les pièces 231, qui sont relativement beaucoup plus courtes, les étriers 213, 230 de la figure 20. Le restant correspond à la figure 20. Pour les moteurs qui ne sont pas destinés à fonctionner dans deux fluides diffé-

peuvent faire partie des colonnes polaires. Pour les petites machines, on peut renoncer à l'élargissement des expansions polaires, de sorte que les enroulements peuvent être montés sans difficultés sur les colonnes des électroso Pour les machines plus importantes, on peut disposer entre les pôles, comme on le fait dans les encoches des moteurs asynchrones, des coins dont les côtés sont magnétiques, et qui servent à élargir les expansions polaires.

Les figures 20 et 21 permettent de vérifier aisément que grâce

briqués au préalable, peuvent facilement être montés, et que l'espace libre entre les pôles voisins d'un même groupe peut être utilisé presqu'intégralement pour l'adaptation des enroulements.

Comme l'indique en pointillés la figure 20, la couronne polaire peut également être constituée par un anneau hétérogène 218, comportant les parties magnétiquement conductrices constituant les expansions polaires et les parties magnétiquement non conductrices constituant les intervalles polaires. Cet anneau constitue alors la paroi de la capsule, et le joint magnétique 211 est alors disposé sur sa périphérieo

Un paquet de tôles statoriques 301 (voir figure 22) d'un moteur asynchrone triphasé comporte des pôles saillants 302, présentant au voisinage de leur extrémité des rainures 303. Dans l'intervalle entre deux pôles voisins se trouve un coin d'écartement 304 représenté en deux projections différentes à la fig. 23. Il consiste en deux paquets de tôles 340 et 341, maintenus par deux plaquettes de laiton 342, et fixés par des vis, des fils ou des bandes traversant les orifices 343 des lamelles et des plaquettes

de laiton. Entre les paquets de tôles 340 et 341 se trouve un intervalle
344. Avant de placer les coins 304, on peut facilement enfiler l'ensemble des enroulements 305 sur les pôles 302. Ces enroulements peuvent prendre appui dans des sièges 306.

nues. On peut également, comme le montrent les figures 24 et 25, maintenir les paquets' de tôles 310, disposés le long du bord par une pièce en caoutchouc 309, vulcanisée aux tôles. Pour fabriquer un tel coin, conforme à la firme 25, on peut utiliser les déchets résultant de l'estampage de l'encoche 307 entre les pôles (voir figure 24), et découper les.trous 308 au cours de l'estampage des tôles du stator. Les déchets sont alors empilés les uns sur les autres, et on remplit le canal constitué par les trous 308 à l'aide de caoutchouc. Après vulcanisation, on coupe alors les tôles restantes à la scie, le long des lignes en pointillés et l'on obtient finalement le coin représenté par la figure 25.

De tels coins sont d'une part très souples de telle sorte qu'ils peuvent facilement être intercalés et d'autre part sont tellement résistants qu'ils restent parfaitement en place en cours de service.

Comme le montre la figure 26, les coins peuvent également être réalisés par l'assemblage de plusieurs pièces, par exemple de deux pièces extrêmes frittées agglomérées 311, ayant la forme de barreaux continus, et d'une pièce 312 en forme de coin, pouvant aussi être en bois, en caoutchouc ou en matières synthétiques, que l'on introduit entre les pièces précédentes.

On peut également comme le montre la figure 27, réaliser en une pièce les coins d'après le procédé d'agglomération, en constituant les parties extrêmes 313 à l'aide de poudres métalliques, et la partie intermédiaire 314 à l'aide de poudres non magnétiques, par exemple de poudres de métaux non ferreux ou d'agglomérés céramiques, et en -comprimant et en agglomérant le toute

Dans la figure 28, on a représenté des pièces polaires 401, fendues en 402 pour former ressort, qui sont chassées dans la culasse 403 de

la machine. L'enroulement concentrique 404 est fabriqué à part. Il est enfilé sur la pièce polaire 405, avant mise en place de celle-ci, ensuite on- enfonce la pièce polaire 401, ses extrémités se resserrent en passant par le goulot 406, puis s'écartent de nouveau lorsque la pièce polaire est parvenue au fond de son logement. De cette manière, la fente du joint est étroite, et sa réluctance faible. On peut encore réduire spécialement la réluctance du joint en augmentant fortement sa surface.

Dans la figure 29, les pièces polaires 401 ont leur extrémité 407 en forme de coin. Pour ce 'cas également, les enroulements peuvent être bobinés à l'avance. Après mise en place des pièces polaires 401 dans la culasse
403, on fixe les pôles en introduisant les cales 408 'entre les expansions po-

porter, comme représenté déjà à la figure 28, une fente 402 formant ressort. Elles s'emboîtent alors dans la partie rétrécie 406 de la culasse, lorsqu'on les y enfonce à la manière d'un bouton-pression. Les figures 31 et 32 représentent deux vues différentes d'une forme d'exécution analogue à celle de la figure 29. Dans ce cas également les enroulements 404 peuvent être fabriqués à l'avance. Les pièces polaires 401, sont fixées aux étriers 410 embrassant la culasse, à l'aide d'un boulon 411 traversant la pièce polaire de part en part. Dans la figure 33, les pièces polaires 401 sont fixées à la culasse
403 par un assemblage en queue d'aronde, et sont clavetées par exemple en 412 ou en 413. Dans ce cas également, les enroulements peuvent être préparés à l'avance.

Pour le montage les enroulements sont enfilés sur les pièces polaires, et ensuite on enfonce les pièces polaires avec les enroulements, axialement, dans la culasse 403. Dans la figure 34, les pièces polaires 401 sont élargies en forme de T à l'endroit du joint, de manière à augmenter la surface de celui-ci. L'enroulement 404, dans ce cas, est bobiné directement sur les pièces polaires 401. Les pièces polaires 401 peuvent être fixées par des cales 408, comme dans le cas de la figure 29. Dans les formes d'exécution selon les figures 35 à 37, les pièces polaires 401 sont encore davantage élargies à l'endroit du joint, dans une mesure telle qu'elles constituent déjà des secteurs adjacents de la culasse. Dans .ce cas également, les enroulements 404 sont bobinés directement sur les pièces polaires constituant en même temps la culasse.

Les différentes parties peuvent, comme le montre la figure 36, être fixées à l'aide de cales 416 dans une enveloppe 417, et sont maintenues de la sorte par effet de voûte. Les pièces polaires 401 (voir figare 37) peuvent également être dentelées à l'endroit des joints,'en 419, dans le but d'augmenter la surface de ceux-ci, et être maintenues les'unes contre les autres par un anneau de frettage 418, par une ligature, ou par un moyen analogue.

Dans le couplage Scott, avantageux pour les petits moteurs pour raccordement triphasé, les enroulements 501 et 502 d'une paire de pôles (voir figures 38 et 39) sont parcourus par le courant d'une phase R, tandis que la paire de pôles disposée perpendiculairement par rapport à la précédente reçoit un enroulement combiné 503 à 506, raccordé aux deux autres phases S et T. Les ampères-tours sont à déterminer d'après les caractéristiques du montage Scott.

Le gros avantage de la disposition à 4 pôles obtenue de cette manière consiste en ce que l'on arrive à des formes géométriques extraordinairement simples, et en ce que l'on utilise au maximum l'emplacement disponible pour les enroulements qui peuvent être bobinés à la machine. Les figures 40

à 47 représentent différentes formes d'exécution d'un moteur à 4 pôles de ce genre, chacune d'elles étant représentées par deux vues. Les figures 40 et

41 représentent un rotor extérieur 507 avec enroulement à cage 508, et un système statorique 509 disposé à l'intérieur, en forme de croix, comportant les enroulements 501 à 506. Les figures 42 et 43 représentent une disposition qui est très semblable aux formes habituelles; les 4 pôles font partie d'un stator externe 510, et sont munis d'enroulements correspondants 501 à
506. On constate que, dans ce cas, l'emplacement disponible pour les enroulements ne peut être utilisé intégralement. Les figures 44 et 45 représentent un stator de forme rectangulaire 510. Il en résulte une bien meilleure utilisation de l'emplacement disponible pour les enroulements. Toutefois,

les enroulements statoriques 501 à 506 doivent avoir des diamètres et des épaisseurs différente.

Les figures 46 et 47 représentent un stator 510 de forme carrée, Les emplacements pour enroulements peuvent être rendus absolument identiques. Il suffit simplement de décaler les colonnes 511 des pièces polaires par rapport aux axes du stator et de ne prévoir d'expansion polaire 512 que d'un seul côte. Les paquets de tôles des stators peuvent être disposés comme on le fait pour les transformateurs.

La disposition à 4 pôles présente cet avantage supplémentaire que l'on peut avec les mêmes formes et les mêmes sections de pôles, construire des moteurs monophasés ou bien diphasés.

Les figures 48 et 49 représentent schématiquement le développement de deux formes de réalisation avec pôles irrégulièrement répartis.

La culasse du stator est de nouveau désignée par le chiffre de référence 601, et l'enroulement à cage du rotor par 602.

Les pôles sont de nouveau raccordés dans le sens + R, - T, + S,
- R, + T, - S. Ensuite, on rencontre un pôle 630 sans enroulement, puis de nouveau un pôle raccordé dans le sens + R, et ainsi de suite. Les pôles peuvent avoir la même longueur périphérique, ou des longueurs périphériques différentes. Dans l'exemple de réalisation, les pôles de la phase S sont plus étroits que ceux des autres phases. Dans le cas de la figure 48, la vitesse de rotation obtenue est plus petite que si l'emplacement exempt d'enroulement,
630, n'était pas prévu, c'est-à-dire que si les pôles étaient également répartis sur la périphérie, puisque le champ tournant, pour parcourir la partie du stator qui est recouverte d'enroulements met autant de temps qu'il en mettrait pour faire tout le tour du stator, s'il n'y avait pas d'espace exempt d'enroulements.

Pour une même périphérie, la vitesse de déplacement

du champ tournant est donc, pour la forme de réalisation suivant la figure
48, plus petite que si les pôles étaient également répartis. Le moteur peut comporter un ou plusieurs intervalles sans enroulement ou non excités. La répartition irrégulière des pôles entraîne, il est vrai, la production d'harmoniques supérieurs qui diminuent le rendement, mais ces harmoniques sont en grande partie absorbés par l'enroulement à cage, et de plus la diminution

de rendement n'est pas aussi grande que celle qui serait subie si on cherchait à obtenir la même vitesse avec des pôles également répartis, grâce à un glissement particulièrement élevé.

Si l'on veut conserver ces avantages et obtenir en ce qui concerne le champ tournant une action sensiblement identique à celle d'un enroulement réparti, on peut de nouveau, comme le montre à titre d'exemple la fig.
49, subdiviser les pôles des différentes phases en pôles partiels et munir

ses, de telle manière qu'il en résulte une action analogue à celle d'un en' roulement réparti. Ainsi, les deux premiers pôles partiels, qui '.sont munis d'enroulements partiels 641 et 642, sont raccordés dans le sens + R, - S,

sé, sont raccordés dans le sens + R, les cinquième et sixième pôles partiels sont raccordés dans le sens + R, - T, les septième et huitième dans le sens
- T, et ainsi de suite.

A une série 608 de pôles partiels munis d'enroulements, succède

une série 609 de pôles partiels bobinés. L'intervalle libre 606 peut également être subdivisé en plusieurs intervalles libres partiels, qui peuvent être répartis plus ou -moins régulièrement le long de la périphérie du sta-

tation que l'on désire obtenir.

On obtient également une action semblable à celle d'un enroulement réparti, comme indiqué ci-dessus, lorsque l'on intervertit de façon appropriée les pôles partiels des différentes phases.

La répartition irrégulière des pôles offre l'avantage de permettre l'obtention de vitesses de rotation anormales, sans introduire dès glissements anormalement grands ou des fréquences anormales, et sans devoir faire appel à des pôles mécaniquement amovibles, et ce dans des conditions économiquement meilleures qu'en utilisant un moteur triphasé d'un type connu, fonctionnant avec un glissement important.

La figure 51 représente schématiquement le développement d'une machine asynchrone triphasée. Le stator est représenté en 737 et comporte
36 pôles saillants 738 munis d'enroulements concentriques 700. Les pôles sont numérotés de 1 à 36. Selon le couplage de ces pôles, on obtient différentes valeurs de la vitesse synchrone. Les figures 52 à 68 représentent, en dessous des pôles Nos 1 à 36, différents couplages possibles, et ce de telle manière que les enroulements raccordés aux phases + R ou - R, pour un réseau triphasé R,S,.T., sont indiqués par des hachures horizontales, ceux raccordés aux phases + T ou - T par des hachures obliques et ceux raccordés aux phases + S ou - S par des hachures croisées.

Cette disposition peut être commutée pour obtenir diverses vitesses de rotation, comme expliqué plus loin, avec cette caractéristique que, contrairement aux dispositifs de commutation d'enroulements connus, la longueur d'onde du champ tournant ne doit pas être un sous-multiple de la longueur périphérique du stator. En outre, on peut obtenir des positions intermédiaires pour lesquelles le périmètre -du stator est un multiple entier de la longueur d'onde du champ tournant.

Dans la figure 52, les pôles sont raccordés successivement, par groupes de 6 pôles consécutifs, aux phases + R, - T, + S, - R, + T, - S.

Le rotor, muni d'un enroulement à cage (représenté en 739 dans la figure

1) possède à 50 per/sec. une vitesse synchrone de 3000 tours/minute.

Dans le couplage selon la figure 53, les phases R et T reçoivent chacune 6 pôles, et la phase S seulement 5. Les pôles N[deg.]s 35 et 36 restent non excités. Par rapport au couplage de la figure 51, la longueur d'onde du champ tournant est réduite de 1/18. Le périmètre, par conséquent, n'est pas un multiple entier de cette longueur d'onde, mais il subsiste un

2840 tours/minute.

Dans le couplage de la figure 54, la phase T, elle aussi, comporte un pôle en moins. La longueur d'onde du champ tournant est réduite de l/9ème, et l'on obtient une vitesse synchrone de 2670 tours/minute.

Dans la figure 55, chaque phase ne comporte que 5 pôles. La longueur d'onde du champ tournant est par conséquent réduite de 1/6ème. Les

2500 tours minute.

Dans la figure 56, les phases R et T ont chacune 5 pôles, mais la phase S n'en comporte que 4. On obtient donc un nouveau raccourcissement de la longueur d'onde du champ tournant, et une vitesse synchrone de 2340

tervalles non excités, on peut néanmoins, comme indiqué en pointillé, raccorder de nouveau les pôles n[deg.]s 29 à 33 à la phase + R. On n'a qu'à se représenter les enroulements comme un champ ambulant d'une longueur d'onde déterminée, laquelle n'est pas un sous-multiple exact de la périphérie du stator. Ce champ ambulant est découpé de telle manière que l'intervalle contenant les pôles non excités ne soit pas trop grand; peu importe d'ailleurs, que les différentes phases soient réparties également ou non.

Dans la figure 57, la phase R a de nouveau 5 pôles, et les pha- '

minute.

Dans la figure 58, les\trois phases ne comportent que 4 pâles, et l'on obtient une vitesse synchrone de 2000 tours/minute.

Dans la figure 59, la phase S n'a plus que 3 pôles. On obtient une vitesse synchrone de 1840 tours/minute.

Dans la figure 60, la phase T elle aussi n'a plus que 3 pôles. On obtient une vitesse de 1670 tours/minute.

Dans la figure 61, les trois phases n'ont plus que 3 Pâles. On obtient une vitesse de 1500 tours/minute. Ici, à nouveau, la longueur d'onde du champ tournant redevient un sous-multiple exact de la périphérie du rotor, et tous les pôles, par conséquent, peuvent être excités, comme le montre la figure 62. Le couple, par conséquent, est doublé par rapport à la <EMI ID=35.1> excitée, et l'intervalle non excité atteindrait également la moitié du périmètre. Pour que dans les couplages correspondant aux figures 57 à 60 l'intervalle non excité ne soit pas trop grand, on peut raccorder, comme indiqué en traits pointillés, les pôles du restant du périmètre aux phases correspondantes. De cette manière, on augmente dans une certaine mesure le couple moteur, et l'effort de traction magnétique est réparti plus régulièrement sur la périphérie.

Dans la figure 63, la phase S comporte 2 pôles; dans la figure
64, la phase T n'en comporte plus que 2, et dans la figure 65, la phase R, elle aussi, n'en comporte plus que 2. On obtient respectivement comme vitesses 1330, 1170 et 1000 tours/minute.

Dans la figure 65 on peut de nouveau, comme indiqué en pointillés, exciter toute la périphérie du stator, car la longueur du champ tournant est redevenue un sous-multiple du périmètre.

Dans la figure 66, le nombre de pôles de la phase S est ramené

à 1; de même dans la figure 67 celui de la phase T, et dans la figure 68, celui des 3 phases. On obtient alors comme vitesses 835, 670 et 500 tours/ minute.

On obtient donc, grâce à une telle commutation des pôles, toute une série de vitesses synchrones différentes. Il ne s'agit ici, bien entendu, que de valeurs théoriques fictives, pouvant être plus ou moins diminuées du fait de l'amortissement, des pertes par harmoniques, etc... Les chiffres pratiques se trouvent par conséquent plus bas, mais les variations dues à

la charge sont cependant notablement plus réduites que lorsque l'on veut modifier les différentes caractéristiques de service, des moteurs asynchrones connus en modifiant le glissement, par exemple en faisant varier la résistance rotorique.

Pour obtenir, malgré les pôles saillants et les enroulements concentriques, une action, en ce qui concerne le champ tournant, analogue à celle d'un enroulement réparti, ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, on peut, comme le montrent les figures 50, 69 et 70, prévoir également deux enroulements sur chacun des pôles, et une partie des pôles peut être raccordée, par ces enroulements, à différentes phases. Ainsi par exemple, pour le couplage correspondant à la figure 52, pour la vitesse de 3000 tours/

<EMI ID=36.1>
- T, + R, ceux 'des pôles n[deg.]s 10 à 12 aux phases - T, et ainsi de suite. Pour le couplage correspondant à .celui de la figure 58, pour la vitesse de 2000 <EMI ID=37.1>

ceux des pôles n[deg.]s 11 et 12 à + S, et ainsi de suite.

Si l'on ne veut munir les pôles que d'enroulements non subdivisés, afin d'obtenir des couplages plus simples, on peut par exemple, au lieu du couplage représenté par la figure 69 pour la vitesse de 2000 tours/minute, utiliser le couplage représenté par la figure 70, dans lequel les pôles raccordés aux différentes phases sont intervertis de manière appropriée. Dans ce cas, le pôle N[deg.] 1 est raccordé à + R, le deuxième à - S, le troisième

et le quatrième à + R, le cinquième à - T, le sixième de nouveau à + R, le septième et le huitième à - T, etc. Dans ce cas également, une action analogue à celle d'un enroulement réparti est obtenue car les flux des pôles n[deg.]s 1 et 2 ou 5 et 6 se mélangent toujours quelque peu.

Il se produit évidemment des perturbations dans les éléments résiduels du périmètre et dans ceux des extrémités des séries excitées, lorsque la longueur d'onde du champ tournant n'est pas un sous-multiple du périmètre statorique, et ces perturbations entraînent une diminution du couple et du rendement. Ces perturbations demeurent cependant dans des limites admissibles, lorsque l'on tient compte de ce que les dispositifs de réglage de la vitesse, connus pour les machines asynchrones à l'aide de résistances de glissement supplémentaires entraînent également une augmentation des pertes. On peut remédier à une diminution trop forte du couple, comme

le montrent par exemple les figures 56 à 60, en traits pointillés, en faisant suivre une ou plusieurs rangées complètes de pôles d'une rangée incomplète, remplissant partiellement l'intervalle restant. Il est à remarquer d'ailleurs que pour les groupes pour lesquels le moment résistant croît proportionnellement au carré de la vitesse, la diminution du couple moteur, lors de la commutation sur des vitesses moindres, n'a aucune signification pratique, car pour de tels groupes, la puissance des machines entraînées diminue beaucoup plus fortement que le couple, que le moteur est capable de fournir. Différentes machines entrainées réclament des moteurs d'entraînement à couple constant.

Dans ce cas, les moteurs doivent avoir des caractéristiques telles que le couple minimum soit suffisant, c'est-à-dire de telle manière que la machine soit trop puissante pour la. pleine vitesse synchrone. Pour les machines qui exigent une puissance constante, il faut consentir à employer des moteurs beaucoup trop puissants, lorsqu'on veut disposer d'une grande plage de variations de la vitesse. On peut simplifier la chose en prévoyant un réducteur à engrenages, qui pour les faibles vitesses de rotation, permet une meilleure utilisation du moteur d'entraînement. Si des réducteurs intermédiaires sont prévus, comme c'est le cas pour la plupart des machines-outils, il n'y a alors plus aucune difficulté, lorsque l'on combine de façon appropriée la commutation des pôles avec celle du variateur de vitesses.

La figure 71 représente une génératrice synchrone, dont le système statorique, qui est sa partie à courant alternatif, est constitué d'éléments sectoraux 801 comportant chacun 6 pôles saillants 802. Un tel secteur est représenté à plus grande échelle par la figure 72. Chacun des pôles 802 comporte un enroulement concentrique 803. Dans les machines pour courant triphasé, les pôles se succèdent,à nouveau dans le sens + R, - T, + S, - R, + T,
- S. Au lieu de n'avoir qu'un enroulement unique, une partie ou la totalité des pôles peuvent également comporter deux ou plusieurs enroulements partiels, à couplage interverti tel qu'ils aient, du point de vue magnétique, une action analogue à celle d'un enroulement réparti.

Pour diminuer autant que possible les entrefers, on peut, comme dans le cas des figures 22 à 27, intercaler entre les pôles des cales 804 dont les bords sont magnétiques. Les enroulements peuvent être imprégnés à l'aide de solutions isolantes, ou même être munis de carcasses isolantes rigides. Il devient, de cette manière, possible d'isoler les bobines d'une façon tellement remarquable que la génératrice peut être utilisée pour fournir directement du courant à haute-tension, sans qu'il faille intercaler un transformateur intermédiaire élévateur, pour peu que l'on applique sur les surfaces des bobines, afin d'éviter les efflu- <EMI ID=38.1>

trempage ou tout autre procédé. Le champ électrostatique ne se manifeste plus alors que dans un diélectrique solide, et l'on évite toute formation d'effluves et d'étincelles.

ment élevée, de sorte que pour une machine de ce genre on peut ramener le courant de court-circuit à une valeur environ moitié moindre de celle qu'aurait normalement une machine équivalente à enroulement réparti. Par la subdivision des enroulements en enroulements partiels et le mélange de ces enroulements partiels, tel qu'on l'a exposé précédemment, la réactance diminuée Une subdivision de l'enroulement en trois parties permet d'obtenir une réactance ayant une valeur sensiblement égale à celle d'un enroulement réparti.

La subdivision de la partie courant alternatif en secteurs 801 relativement petits offre d'autre part l'avantage qu'en cas de variations de température importantes, il ne se produit pas de dilatation des tôles suffisamment importante pour pouvoir mettre en danger l'enveloppe ou les enroulements. Les très légères modifications géométriques se produisant à l'intérieur d'un tel système polaire n'ont par conséquent aucune influence, car chaque colonne polaire porte un enroulement.fermé, qui ne subit aucune

nes sont rigides, et leur saillie peut être maintenue aussi faible qu'on le désire; elles peuvent même s'appuyer directement sur les tôles, de sorte qu'elles supportent facilement des courants de court-circuit importants, sans nécessiter de renforcements spéciaux. Il tombe sous le sens que les différents secteurs sont bien plus maniables, pour l'usinage, le montage et le transport, que le sont par exemple les machines qui ne seraient démontables qu'en deux parties. Ces secteurs peuvent d'ailleurs être usinés sur des machines-outil relativement petites, dont les outils sont guidés en correspondance avec la courbure du secteur.

Pour le montage de ces génératrices dans les centrales électriques.on peut dans certains cas, si l'on désire éviter les grosses pièces coulées ou soudées, fixer les segments polaires à l'aide de rails ou de poutrelles dans des ouvrages en matériaux non métalliques, tels que le béton, le.ciment, etc.. Comme dans les centrales hydrauliques à faible chute, la

destiné à recevoir les secteurs peut être réalisé très facilement à l'aide d'un gabarit tournant. Ce logement peut faire partie du bétonnage de la centrale. Les pièces de fixation des'secteurs, et les secteurs eux-mêmes, peuvent être exécutés facilement eux aussi à l'aide d'un gabarit tournant, de manière à obtenir partout le même entrefer. On supprime de cette manière la fabrication, le transport et le montage des grosses enveloppes coulées ou soudées, car l'enveloppe peut être constituée sur place, à l'aide de matériaux non métalliques. On peut sans difficulté, réaliser dans ces matériaux les canaux de réfrigération ou y placer les tuyaux de réfrigération ou analogues

Pour réduire le risque d'endommager les isolants des enroulements pendant le transport, on peut transporter séparément les paquets de tôles

et les enroulements, et ne les assembler que sur place. En cas de dommage à un enroulement, ou de tout autre défaut, on peut facilement démonter les différents secteurs ou. les bobines. Pour les mêmes raisons, une telle génératrice peut facilement être modifiée pour d'autres tensions.

Le rotor d'une telle machine peut être construit de la manière habituelle, ainsi, par exemple, comporter des pôles saillants 805 avec enroulements à courant-continu 806, qui sont raccordés par l'intermédiaire d'un collecteur à bagues à une excitatrice.

Par un choix approprié des courbes de champ des pôles d'excita-

fluence perturbatrice des pôles saillants et des enroulements concentriques sur la courbe sinusoïdale de tension peut encore être réduite en déplaçant l'un par rapport à l'autre les pôles à courant alternatif et les pôles d'excitation, lors du couplage en série de bobines ou de groupes de bobines de même phase, c'est-à-dire en faisant en sorte, par exemple, que dans une des divisions polaires, l'axe du pôle d'excitation coïncide avec l'axe du pôle correspondant à la phase + R, que dans la division polaire suivante il soit déplacé par exemple de 5 degrés électriques, et que' dans la division polaire suivante il soit de nouveau déplacé de 5 degrés électriques supplémentaires, et ainsi de suite.

Les tensions partielles induites dans les bobines connectées en série sont alors légèrement déphasées l'une par rapport à l'autre, et ce déphasage est choisi de manière à ce que les harmoniques supérieurs de la courbe de tension soient minima.

Tandis que dans la forme de réalisation selon les figures 71 et
72 la partie courant alternatif est subdivisée en plusieurs secteurs comportant chacun plusieurs pôles, dans les exemples qui suivent, cette partie courant alternatif est subdivisée en pôles séparés ou en paires de pôles. Dans les figures 73 et 74, la partie courant alternatif est constituée par

citation 810, disposés sur des roues 811. Les différents pôles se succèdent de nouveau dans le même sens que dans la figure 72. Grâce à cette subdivision de la partie courant alternatif en éléments séparés, les pièces à usiner et à transporter sont encore plus petites, et peuvent être manipulées

et emballées encore plus facilement. Les différents éléments de-même que

les pièces nécessaires pour leur fixation sont tous identiques et uniformes. Ils peuvent, par conséquent, être fabriqués en série. Il en résulte cet avantage appréciable que, maintenant, même pour les plus grosses machines génératrices, les fabrications à la pièce, coûteuses et réalisables seulement par une main-d'oeuvre très qualifiée, peuvent être remplacées par une fabrication en série très bon marché, qui ne nécessite plus de personnel spécialement qualifié, et que l'on peut utiliser pour la fabrication de génératrices même si elles ont des dimensions, des vitesses, des puissances ou d'autres caractéristiques différentes, les mêmes éléments individuels, et obtenir différentes tensions grâce à un couplage approprié des bobines.

Pour la décomposition en pôles individuels, les enroulements peuvent être encore mieux isolés, et peut-être même être assemblés, collés, ou coulés solidement avec les noyaux. On évite de cette manière le déplacement des enroulements par rapport au noyau par exemple sous l'influence d'oscillations mécaniques, de forces électrodynamiques, etc.. et de ce fait, la fatigue ou l'usure de l'isolant. Dans certains cas, on peut bobiner les enroulements directement sur le noyau.

Les éléments 807 en forme de U peuvent être exécutés de différentes manières. Une forme de réalisation à adopter de préférence est représentée par les figures 75 et 76. Dans celles-ci, les pièces polaires 871 et les pièces du culasse 870 sont feuilletées dans des directions perpendiculaires l'une à l'autre. On peut, pour ce motif, élargir les pôles 809 dans le plan de rotation, sans utiliser des cales magnétiques, tout en conservant la possibilité de fabriquer les enroulements 808 à part. Les pièces 870 et 871 sont alors maintenues à l'aide de flasques appropriés 872 par des cordons de soudure, des rivets ou des vis. Les joints magnétiques peuvent faire l'objet d'un découpage en dents de scie, pour augmenter leur perméabilité au flux, ou encore être remplis d'une pâte contenant des particules de fer, pour diminuer leur réluctance.

Dans la figure 76, les colonnes polaires 871 ont la forme de T, et les enroulements 868 sont bobinés directement sur les pièces polaires. Les pièces 870 et 871 sont assemblées à l'aide de flasques 872, leurs bordures 873 entourant les têtes 874 des pièces 871.

Une forme d'exécution particulièrement avantageuse est représen-

éléments sont sensiblement prismatiques. Les enroulements 813 sont bobinés directement sur les noyaux 812. Les noyaux sont fixés par le milieu 814 ou par les extrémités polaires. Les pôles d'excitation 815 sont disposés latéralement par rapport aux éléments 812 et 813, et peuvent, comme le montre la figure 79, reposer sur dés fourches, ou être fixés sur une jante 816 en forme de U. Cette forme de réalisation offre cet avantage que la longueur du circuit magnétique et le volume de la partie courant alternatif sont nettement plus petits que ceux des pôles d'excitation et que, par conséquent, on peut économiser une quantité importante de tôles, tout en diminuant sensiblement les pertes dans le fer.

nière analogue à l'aide d'éléments individuels. On peut ainsi, par exemple comme le montre la figure 79, prévoir sur la roue 817 des pièces en U 816 comportant chacune deux pôles d'excitation 815, et dans certains cas réaliser également la roue 817 à l'aide d'éléments individuels.

Un avantage particulier de la décomposition en éléments individuels consiste dans le fait que le rapport des surfaces aux volumes devient beaucoup plus grand que pour des machines non décomposables et que par conséquent les surfaces disponibles pour l'évacuation de la chaleur sont notablement augmentées, étant donné que, si l'on diminue les dimensions d'un corps, son volume diminue proportionnellement au cube de ses dimensions, tandis que sa surface ne diminue que proportionnellement au carré. Il en résulte donc que la décomposition en éléments individuels a pour conséquence un refroidissement exceptionnel, car la grosse machine se comporte comme si elle était constituée de plusieurs petites machines.

Comme actuellement les petites machines ne comportent pas habituellement de dispositif de refroidissement ni de canalisations de circulation d'air, on peut dans certaines circonstances, y renoncer également en ce qui concerne l'objet de l'invention. Il n'y a cependant aucune difficulté à créer une circulation d'air

de refroidissement entre les éléments individuels, comme on le fait pour

les grosses machines, cette circulation, du fait de la subdivision de la machine en éléments individuels, étant bien plus efficace que dans le cas des machines non décomposables. On peut prévoir dans ou entre les éléments individuels, spécialement lorsque ceux-ci sont maintenus dans du béton,

dans du ciment ou analogues, des tuyaux de réfrigération parcourus par un courant d'eau, à la place ou en plus des armatures, de manière à augmenter davantage le refroidissement, et on peut même souder les éléments individuels aux tuyaux de refroidissement, de sorte que ces tuyaux servent également à maintenir les éléments en place.

Lors du montage d'une machine suivant l'invention, l'assemblage par soudure procure un gros avantage. On peut ainsi, à titre d'exemple, mettre les éléments individuels en place, au cours du montage, en se servant d'un gabarit guidé par l'arbre de la machine, et en les soudant aux pièces de fer émergeant du béton. Leur mise en place correcte est de ce fait assurée.

Dans l'exemple de réalisation selon la figure 81, les éléments individuels 812 de la partie courant alternatif sont montés sur la jante d'une roue 818, et tournent; ils sont raccordés électriquement par le collec-

le rotor est relativement léger, car le volume de fer de la partie courant alternatif est très petit.

Dans les machines à champ tournant (transformateur différentiel) selon les figures 82 et 83, le rotor et le stator sont également constitués par des éléments individuels 901 avec noyaux magnétiques en forme de U 902

et enroulements concentriques 903. Les éléments du stator peuvent par exemple être ancrés dans les fondations de la machine, dans le cas d'une machine

à arbre vertical, en noyant par exemple des rails dans les fondations; les éléments individuels, après avoir été mis en place à l'aide d'un gabarit tournant guidé par l'arbre de la machine sont soudés à l'extrémité libre de ces rails. Les éléments du rotor sont montés sur une roue 905 montée elle-même sur un arbre 904. L'arbre comporte un collecteur à bagues 906, raccordé aux éléments individuels. L'arbre 904 est relié, conformément à un mode de construction connu, à un dispositif d'entraînement ou de freinage commandé séparément. Pour éviter l'arrêt du dispositif d'entraînement en cas d'arrêt de l'arbre, on peut, de la manière connue, prévoir un différentiel. Les éléments individuels sont à nouveau couplés dans le sens + R, - T, + S, - R etc.. comme représenté à la figure 83. Ils comportent des expansions polaires 907 élar-

dont les bords sont magnétiques.

Les pièces de fer en forme d'U peuvent consister en paquets de tôles. Les culasses et les colonnes polaires peuvent également être constituées de paquets de tôles distincts, assemblés à la presse ou par emboîtement.

On peut assembler les différents paquets de tôles par soudure, par boulons,

par rivets, par sertissage, etc.. Comme le montre la figure 83, les éléments

du rotor sont décalés par rapport à ceux du stator, pour des raisons indiquées plus haut, et le nombre de pôles du rotor est différent de celui du

stator.

REVENDICATIONS.

1.- Machine à champ tournant, caractérisée par la combinaison

des caractéristiques suivantes : pôles saillants à enroulements concentriques d'une disposition telle que les pôles d'une même phase, mais de polarité opposée, sont décalés de 1800 (calculé suivant le pas polaire) l'un par

rapport à l'autre, rotor avec enroulement à cage ou enroulement d'amortissement, de préférence à faible résistance, ou autres moyens pour réduire les

influences des harmoniques supérieurs ou les harmoniques supérieurs euxmêmes, et pôles ou encoches rotoriques disposés de préférence de biais.

Claims

2.- Machine suivant la revendication 1, caractérisé en ce que

le nombre d'encoches du rotor est indépendant du nombre de pôles.

3.- Machine suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en

ce que les pôles ont une forme telle que la courbe du champ, au droit de

chaque expansion polaire, soit sensiblement rectangulaire.

4.- Machine suivant les revendications 1 à 3, caractérisée en

ce que le facteur de recouvrement de pôles est déterminé pour les conditions

optima.

5.- Machine suivant les revendications 1 à 4, à induit à disques

(un ou plusieurs disques) caractérisée par des pôles ou des expansions polaires en forme de secteur. <EMI ID=48.1>

pour de petites puissances, en particulier inférieures à 150 W.

7.- Machine suivant les revendications 1 à 6, caractérisée en

ce que les pôles des différentes phases (R S T) ou des phases auxiliaires

sont composées de deux ou plusieurs pôles partiels (voir 12, figures 4 à 6)

<EMI ID=49.1>

8.- Machine suivant les revendications 1 à 7, caractérisée en

ce qu'une partie au moins des pôles partiels (12, figure 5) comporte des enroulements partiels (31, 32), lesquels sont raccordés à différentes phases

(R, S, T) suivant une disposition telle qu'il en résulte, au point de vue

du champ tournant, une action analogue à celle d'un enroulement réparti.

<EMI ID=50.1>

que les pôles partiels (12, figure 6) des différentes phases R, S, T sont,

au moins en partie, intervertis de telle sorte qu'au point de vue du champ

tournant on obtienne une action analogue à celle d'un. enroulement réparti.

10.- Machine selon les revendications 1 à 9, caractérisée en

ce qu'une couronne de solénoïdes (101) (voir figures 8 à 10) est disposée

entre deux rotors en forme de disque (104, 105) munis d'enroulements à cage.

llo- Machine suivant les revendications 1 à 10, caractérisée en

<EMI ID=51.1>

solénoïde ou un premier groupe de solénoïdes, un premier rotor à disque (104)

un second solénoïde ou un second groupe de solénoides et l'autre rotor à disque (105).

<EMI ID=52.1>

ce que les solénoïdes (101, figure 9) sont de forme trapézoïdale tout au

moins aux expansions polaires (103), et sont composés éventuellement de tôles

cintrées conformément au périmètre du rotor.

13.- Machine suivant les revendications 1 à 12, caractérisée en

ce que les solénoïdes (101) sont maintenus par les deux expansions polaires

(103, figure 16), ou, dans le cas d'enroulements subdivisés, (120, 121, figures 10 et 11), par le milieu (107) ou par plusieurs endroits (voir figure 18). 14.- Machine suivant les revendications 1 à 13, caractérisée en ce que les solénoïdes sont maintenus ensemble à l'aide de moyens similaires à des lamelles de collecteur, produisant un effet de voûte.

<EMI ID=53.1>

en ce que les solénoïdes (101, figures 9 et 10) sont maintenus en place avec interposition de pièces de remplissage (111, 113) grâce à des bagues de frettage (109) ou de serrage (110) et sont fixés à l'enveloppe (112) de préférence à l'aide de ces bagues (109, 110)0

<EMI ID=54.1>

sée en ce que les solénoïdes (101, figures 9 et 10) sont coincés entre une bague intérieure, (108) et une bague extérieure (109, 110).

17.- Machine suivant les revendications 1 à 16, caractérisée en ce que les bagues de serrage consistent en des ligatures de fil métallique (109, figure 16).

<EMI ID=55.1>

ce que les solénoïdes (101) sont vissés, soudés, coincés ou fixés d'une manière quelconque à une pièce de support intérieure (115, figure 13, ou 108,

figure 14) ou extérieure (enveloppe 112, figure 15)0 <EMI ID=56.1>

ce que les solénoïdes, en vue de leur maintien en place, sont, noyés, pressés ou injectés dans la masse en train de se solidifier ou de faire prise, le cas échéant, conjointement avec l'enveloppe ou une autre pièce de support.

20.- Machine suivant les revendications 1 à 19, caractérisée en ce que des ailettes de ventilateur (118) sont disposées en dehors ou aux extrémités des deux rotors à disque (104, 105, figure 17), et en ce que ces ailettes aspirent de l'air frais par des ouvertures (119) situées au voisinage du centre de l'enveloppe, et le rejette par des ouvertures radiales (125) ou axiales (126) aux extrémités de l'enveloppe, après qu'il a circulé entre les solénoïdes (101).

<EMI ID=57.1>

ce qu'un ventilateur (118), disposé du côté extérieur d'un disque-rotor (105) (figure 18), aspire de l'air de refroidissement par une des extrémités de l'enveloppe (en 128) et le rejette à l'autre extrémité de l'enveloppe (en 126) après qu'il a circulé entre les solénoïdes (101).

22.- Machine selon les revendications 1 à 19, caractérisée en

ce que des ventilateurs (129, 130) (figure 19) disposés du côté intérieur des disques-rotors (104, 105, figure 19), ou bien entre eux, aspirent de l'air de refroidissement, par les côtés extérieurs de l'enveloppe en (131) et le rejettent en le faisant passer entre les' solénoïdes (101) par des ouvertures (119) situées dans le milieu de l'enveloppe.

23.- Machine suivant les revendications 1 à 19, caractérisée

en ce qu'un ventilateur, disposé sur la face intérieure d'un disque-rotor aspire de l'air de refroidissement par un des flasques de l'enveloppe, et

le rejette par l'autre flasque, après qu'il est passé entre les solénoïdes.

24.- 'Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les colonnes polaires sont disposées en des groupes qui sont sensiblement parallèles (201 à 203, et 204 à 206, figure 20).

25.- Machine suivant les revendications 1 et 24, caractérisée

en ce que toutes les colonnes polaires (201 à 206, figure 20) sont disposées parallèlement et constituent deux groupes (201 à 203 et 204 à 206) décalés de 180[deg.]/.

26.- Machine suivant les revendications 1, 24 et 25, pour emploi dans deux fluides différents, caractérisée en ce qu'une paroi (211) d'une capsule (212) entourant l'espace rotorique est disposée entre les enroulements polaires (206), (figure 20) et les expansions polaires (210). 27.- Machine suivant les revendications 1 et 24 à 26, caractérisée en ce que les expansions polaires (210, figure 20) sont séparées des colonnes polaires par un intervalle dans lequel passe la paroi (211) de la capsuleo

28.- Machine suivant les revendications 1 et 24 à 27, caractérisée en ce que les intervalles de chaque groupe de pôles (201 à 203 et 204

à 206, figure 20) sont disposés dans un même plan.

29.- Machine suivant les revendications 1 et 24 à 27, caractérisée en ce que la couronne des expansions polaires consiste en un anneau hétérogène (tube 218, fig. 20) constituant avec les expansions polaires

des zones magnétiquement conductrices et avec les intervalles polaires, des zones magnétiquement non conductrices.

30.- Machine suivant les revendications 1 à 29, caractérisée en ce que les intervalles polaires (302, figure 22), dont les dimensions sont égales ou inférieures à celles du "jour" des enroulements (305) sont remplis par des cales (304) constituées le long des bords (340, 341,, figure 23;

310, figure '25; 311, figure 26; 313, figure 27) par des matériaux magnétiques.

<EMI ID=58.1>

en ce que la zone médiane (309, figure 25) des cales est constituée par du caoutchouc, qui est vulcanisé sur les zones marginales (310).

32.- Procédé de fabrication de cales selon la revendication 31, caractérisé en ce que les tôles constituant les bords des cales (310), (figures 24 et 25) sont vulcanisées sur la pièce en caoutchouc (309), pendant qu'elles l'entourent, par exemple sous forme de bague, les parties de tôles qui relient les deux bords de la cale étant ensuite enlevées.

<EMI ID=59.1>

déchets d'estampage (307, figure 24) des tôles du stator sont poinçonnés

à l'endroit où se placera ultérieurement la pièce en caoutchouc (309 en 308) puis sont utilisées comme une pièce unique, conformément au procédé selon la revendication 32.

<EMI ID=60.1>

l'emploi de cales agglomérées (voir figures 26 et 27).

35.- Machine suivant les revendications 1 à 30 et 34, caractérisée en ce que les bords (313, figure 27) en poudres magnétiquement bonnes conductrices et la zone médiane (314) en poudres isolantes, notamment en matières céramiques, sont agglomérées en une pièce unique.

36.- Machine à pôles saillants munis d'expansions polaires suivant la revendication 1, et venant en contact avec les autres parties du stator et des pièces polaires en formant des joints magnétiques, caractérisée

<EMI ID=61.1>

d'augmenter la surface des joints.

37.- Machine suivant les revendications 1 et 36, caractérisée en ce que les pôles (401) (figures 28 à 33) pénètrent comme des tenons dans les parties (403) correspondantes de la culasse.

<EMI ID=62.1>

en ce que les pôles (401 figure 33) pénètrent à la façon d'une queue d'aronde dans les parties (403) de la culasse.

39.- Machine suivant les revendications 1 et 36 à 38, caractérisée en ce que les extrémités en forme de tenons des pôles sont fendues (en 402, voir figures 28 et 30) pour constituer ressort.

40.- Machine suivant les revendications 1 et 36 à 39, caractérisée en ce que les pôles (401, figure 34) s'élargissent en forme de T aux endroits de contact.

41.- Machine suivant les revendications 1 et 36 à 40, caractérisée en ce que les élargissements en forme de T des pôles (401, figures 35 à 37) constituent des secteurs de .la culasse (403) .

42.- Machine suivant les revendications 1 -et 36 à 41, caractérisée en ce que les pôles (401, figure 37) sont dentelés à l'endroit où ils se touchent (419).

<EMI ID=63.1>

térisée en ce que les pièces constituant les pôles et la culasse (401, 403, <EMI ID=64.1>

44.- Machine suivant les revendications 1, 36, 41 et 42, caractérisée en ce que les parties constituant la culasse et les pôles (401, 403,

figures 36 et 37) sont maintenues ensemble par effet de voûte dans une enveloppe (417), à l'aide de cales (416), par des anneaux de frettage (418), des ligatures ou autres dispositifs de ce genre.

45.- Machine suivant les revendications 1 et 36 à 44, caractéri-

<EMI ID=65.1>

des cales (408) ou dispositifs analogues chassés entre leurs expansions polaires (409).

<EMI ID=66.1>

sée en ce que les pôles (401, figures 31 et 32) sont fixés à des étriers (410) ou dispositifs analogues entourant la culasse.

47.- Machine de faible puissance pour raccordement triphasé, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte quatre pôles saillants avec enroulements concentriques (501 à 506, figures 38, 39) en montage Scott.

48.- Machine suivant les revendications 1 et 47, caractérisée par un stator interne cruciforme (509, figures 40 et 41) à encoches rectangulaires, de préférence carrées, pour recevoir les enroulements (401 à 406).

49.- Machine suivant les revendications 1 et 47, caractérisée

par un stator externe rectangulaire (510, figures 44 et 45) à deux paires

<EMI ID=67.1>

50.- Machine suivant les revendications 1 et 47, caractérisée par un stator externe carré (510, figures 46 et 47) à colonnes polaires (511) excentrées et expansions polaires (512) disposées d'un même côté des pôles, de préférence avec des emplacements, pour recevoir les bobines, qui soient identiques pour tous les pôles.

<EMI ID=68.1>

les pôles sont irrégulièrement répartis, dans le but d'obtenir des vitesses de rotation anormales.

52.- Machine suivant les revendications 1 et 51, caractérisée en ce qu'un intervalle sans' enroulement ou non excité succède à une série de pôles bobinés (par exemple 603, figure 48).

<EMI ID=69.1>

ce que les pas polaires des différentes phases sont différents.

54.- Machine suivant les revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les pôles sont également commutables de façon que la longueur d'onde du champ tournant ne soit pas contenue un nombre entier de fois dans le périmètre, c'est-à-dire de façon que le périmètre ne soit pas un multiple complet de la longueur d'onde du champ- tournant (figures 50 à 70).

55.- Machine suivant les revendications 1, 7 et 54, caractérisée en ce que les pôles qui correspondent au "reste" de la périphérie sont courtcircuités ou ne sont pas excités (par exemple, figure 55).

56.- Machine suivant les revendications 1, 7 et 54, caractérisée par un couplage tel que des parties du "reste" de la périphérie sont raccordées à une partie seulement des plases (par exemple, figure 59, partie en traits interrompus). <EMI ID=70.1>

d'onde du champ tournant, les pas polaires des différentes phases sont de grandeurs différentes, (par exemple, figure 63).

<EMI ID=71.1>

térisée en ce que l'intervalle non excité correspondant au "reste" du périmètre est subdivisé en deux ou plusieurs intervalles, répartis de préférence régulièrement sur le périmètre, dans le but d'éviter des efforts magnétiques unilatéraux ou des effets analogues.

59.- Machine selon les revendications 1, 7 et 54 à 58, caractérisée par son utilisation sur des machines réceptrices dont le couple résistant croît avec la vitesse de rotation, par exemple suivant le carré de celle-ci.

60.- Machine suivant les revendications 1, 7 et 54 à 58, caractérisée en ce que la commutation des pôles est combinée avec un dispositif de changement de vitesse, spécialement pour les machines à couple constant ou à puissance constante, notamment pour les faibles vitesses de rotation.

61.- Application du mode de construction de la partie courant alternatif de machines électriques consistant en des supports de pôles -de préférence des éléments individuels à pôles saillants- et de préférence à enroulements concentriques selon les revendications 1 etc.... à de grandes machines à courant alternatif, notamment à de grands générateurs synchrones pour centrales hydrauliques à faible chute (figures 71 à 81).

62.- Machine suivant les revendications 1 et 61, caractérisée en ce que les éléments sont constitués par des secteurs comportant plusieurs (par exemple 6) pôles saillants (figures 71, 72).

<EMI ID=72.1>

en ce que les éléments sont constitués par des solénoïdes ou analogues à noyaux magnétiques disposés transversalement par rapport au sens de rotation, et dont les extrémités polaires font face à deux couronnes d'électros d'excitation (par exemple figure 77).

64.- Machine selon les revendications 1, 61 et 63, caractérisée en ce que le volume de tôles et la longueur des circuits magnétiques de la partie courant alternatif sont notablement plus faibles que ceux de la partie pôles d'excitation (comparer figure 77).

65.- Machine suivant les revendications 1, 61, 63 et 64, caractérisée en ce que les noyaux magnétiques de la partie courant alternatif ont une forme en U (figure 73).

66.- Machine suivant les revendications 1, 61, 63 et 64, caractérisée par des noyaux magnétiques rectilignes de la partie courant alternatif et par des couronnes de pôlès d'excitation disposées des deux* côtés des noyaux magnétiques (figure 77).

<EMI ID=73.1>

caractérisée en ce que les pôles d'excitation, dont les axes sont parallèles à l'axe de la machine, sont disposés à l'intérieur de profilés en U constituant une jante (figure 79).

<EMI ID=74.1>

caractérisée en ce que les noyaux magnétiques de la partie courant alternatif se trouvent sur le rotor, et y sont fixés de préférence par le milieu ou par les extrémités, tandis que les pôles d'excitation sont immobiles. (figure 81).

69.- Machine suivant les revendications 1, 61, 63, 64 et 66 à 68, caractérisée en ce que la partie pôle d'excitation est également constituée par un assemblage de noyaux magnétiques individuels en forme approximative d'U. (figure 81). <EMI ID=75.1>

risée en ce que les éléments fixes peuvent éventuellement être maintenus dans des matériaux non métalliques, tels que le béton, le ciment ou analogue, à l'aide de barres, profilés, etc..

<EMI ID=76.1>

risée en ce que les enroulements des électros à courant alternatif sont couplés en totalité ou par groupes en série, et en ce que les électros d'excitation et les électro-aimants à courant alternatif sont répartis l'un par rapport à l'autre d'une manière irrégulière telle que l'action perturbatrice des enroulements concentriques et des pôles saillants sur la forme sinusoïdale de la tension peut être compensée, au moins approximativement.

72.- Application à des transformateurs différentiels tournants (machines asynchrones), en particulier pour le couplage des réseaux, d'une construction de la partie courant alternatif de machines électriques, consistant en support de pôles, notamment en éléments individuels (901, figures 82, 83) à pôles saillants et enroulements concentriques (903) selon

la revendication 1 et les suivantes.

<EMI ID=77.1>

des ou analogues à noyaux magnétiques (902) disposés transversalement par rapport au sens de rotation (figures 82 et 83).

74.- Machine suivant les revendications 1 et 72 et 73, caractérisée en ce que les éléments individuels (901) comportent des noyaux magnétiques en forme de U (902, figure 82).

<EMI ID=78.1>

risée en ce que les éléments individuels sont disposés dans un fluide isolante

<EMI ID=79.1>

en ce que� dans le but d'obtenir une courbe de tension sinusoïdale le nombre des pôles individuels contient comme facteur le nombre de phases, mais n'est pas divisible exactement par le nombre synchrone de pôles (f.60).

n