BE529665A - - Google Patents

Description

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   Le principe des   machinées   à courant continu connues consiste en une distribution telle du flux magnétique que les circuits du flux tra- versent l'induit et la carcasse suivant un ou des plans perpendiculaires à l'arbre de la machineo L'induit est tournant et les inducteurs sont fixes. 



   Les pôles Nord et Sud sont alternes et, dans le cas d'une machine   bipolaire,   ils sont diamétralement opposés. Le nombre de pôles doit toujours être pair. 



   Un collecteur est indispensable afin d'obtenir un courant continu lorsque la machine fonctionne en génératrice, ou bien pour pouvoir appliquer à la machine un courant continu afin de la faire fonctionner comme moteur. 



    @   Certaines machines peuvent fonctionner sans collecteur mais par suite de difficultés de réalisation et de prix, elles ne trouvent pas leur utilisation. 



   Les moteurs à courant alternatif sont en principe basés sur l'existence d'un champ tournant du stator créé par une source de courants alternatifs triphasés. Les flux du stator et du rotor sont également situés dans des plans perpendiculaires à l'arbre du mot eur. 



   Le principe de la machine universelle, sans collecteur faisant l'objet de la présente invention, consiste en ce que les masses magnétiques de cette machine sont réparties relativement à son axe de rotation, de maniè- re que les circuits du flux magnétique dans les masses magnétiques se répar- tissent suivant des plans dudit axe et/ou suivant des plans parallèles au dit axe. 



   Cette caractéristique fondamentale de l'invention peut être mise en pratique par l'application des caractéristiques secondaires suivantes,   considérées séparément ou en combinaison g   l'induit est fixe et le ou les inducteurs sont tournants; les pôles sont répartis en au moins deux groupes consécutifs dans le sens axial du rotor., à savoir   d'une   part un groupe de deux ou plusieurs pôles Nord, d'autre part un groupe de deux ou plusieurs pôles
Sud ; dans le cas de deux pôles Nord et de deux pôles Sud ainsi répar- tis, les pôles Nord sont diamétralement opposés l'un à l'autre, de même que les pôles Sud ; deux ou plusieurs groupes axialement consécutifs de pôles com- plémentaires sont pontés par une portion de masse magnétique ; le nombre de pôles de même nom est quelconque, supérieur à un ;

   il peut être pair ou impair; le nombre de pôles Nord doit être identique au nombre de pôles
Sud disposés dans le même alignement axial; le rotor comporte au moins un pôle anticoercitif servant à ré- duire ou à ramener à zéro le rémanent magnétique du stator; deux bagues sont disposées sur l'arbre du rotor pour l'alimenta- tion des bobines conductrices; deux autres bagues sont disposées sur l'arbre du rotor pour l'a-   limentation   des bobines des pôles d'anticoercition; dans le cas de l'exécution de la machine sous forme d'un moteur 

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 à courant alternatif monophasée la distribution du flux est exécutée suivant la   :caractéristique   fondamentale ci-dessus et tout le circuit magnétique est feuilleté;

   dans le cas de courant alternatif le fonctionnement est basé sur les réactions électro-magnétiques des courants et non sur un entraînement par champ tournante 
L'invention se prête à de nombreuses exécutions dont quelques unes sont décrites à titre d'exemple avec référence aux dessins   schémati-   ques   annexes,   dans lesquels : 
La figure 1 représente une vue latérale schématique d'une dynamo de type connu, avec collecteuro 
La figure 2 représente une vue d'extrémité de la dynamo suivant la figure 1. 



   La figure 3 représente un diagramme de la distribution du flux du rotor d'une machine exécutée suivant l'invention. 



   La figure 4 représente un diagramme de la variation du flux du stator d'une machine exécutée suivant l'invention. 



   La figure 5 représente un diagramme des tensions induites par la rotation des inducteurs d'une machine exécutée suivant l'invention. 



   La figure 6 représente un diagramme de la distribution du flux du rotor obtenue par adjonction de pôles d'anticoercition. 



     @   La figure 7 représente un diagramme du flux dans le stator le magnétisme rémanent étant ramené à zéro. 



   La figure 8 représente un diagramme de la courbe de la tension induite 
La figure 9 représente schématiquement une installation suivant l'invention pour la production d'un courant continu à haute tension par   l'intermédiaire   de transformateurs monophasés. 



   La figure 10 représente schématiquement une installation suivant l'invention pour la production et le transport d'un courant continu à haute tension par l'intermédiaire de transformateurs monophasés. 



   La figure 11 représente schématiquement une première forme d'exécution d'une machine suivant l'invention vue de côté. 



   La figure 12 représente une coupe suivant AA, figure 11. 



   La figure 13 représente schématiquement une seconde forme d'exécution d'une machine suivant l'inventions vue de coté. 



   La figure 14 représente une coupe suivant BB, figure 13. 



   La figure 15 représente schématiquement une troisième forme d'exécution d'une machine suivant l'invention vue d'extrémité. 



   La figure 16 représente schématiquement une vue de côté de la machine suivant la   figure'¯139   avec coupes partielles. 



   La figure 17 représente schématiquement une coupe   suivant A-B   figure 18 dans un générateur à double induction exécuté suivant l'invention. 

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   La figure 18 représente schématiquement une coupe axiale verti- cale suivant x-x dans le générateur suivant la figure   17.   



   Les figures 19 et 20 représentent dus détails. 



   Suivant les figures 1 et 2 les circuits du flux magnétique (voir flèches) sont répartis.dans les machines connues à courant continu de façon à traverser l'induit A. et la carcasse B de l'inducteur suivant un ou des plans perpendiculaires à l'axe de rotation C de la   machine.ce   qui rend indis- pensable l'utilisation d'un collecteur D pour les raisons indiquées plus haut. 



   Par contre, dans les machines suivant l'invention la nécessité d'utiliser un collecteur est supprimée grâce à la répartition des circuits du flux magnétique dans les masses magnétiques suivant des plans de l'axe de rotation de ces machines   et/ou   suivant des plans parallèles audit axe, en exécutant ces machines comme il sera décrit ci-dessous à titre d'exemple non limitatif. 



   Conformément aux figures 11 et 12 la masse magnétique 2 du ro- tor tournant autour de l'axe 1-1 est constituée de deux séries de pôles in-   ducteurs  : NN' d'une   part.,   SS' d'autre part. Les bobines inductrices 3 sont raccordées en série et alimentées en courant continu par l'intermédiaire de deux bagues 3', 3" montées sur l'arbre 3'" du rotor. Deux masses magné- tiques 4 et 4' constituant le stator forment des ponts dont les talons ou appendices polaires 4" comportent des encoches 4'" dans lesquelles les con- ducteurs 5 sont placés en série dans le sens des tensions induites. Ces tensions., induites par la rotation de l'inducteur dans le sens de la flèche F, sont   pulsatoires   et toujours dans le même sens, comme le représente le diagramme de la figure 5.

   La distribution du flux du rotor est représentée à la figure 3 et la variation du flux du stator à la figure 4, en tenant   compte   de la force coercitive (magnétisme rémanent) des ponts 4 et 4'. Le rotor peut être construit en acier doux massif, mais les ponts du stator doivent être feuilletés à cause des variations de flux. La distribution du flux se fait suivant deux circuits 6 et 7 (figure 11). 



   Pour obtenir des tensions induites d'alternance positive sinusoïdale, les pôles NN'SS' 8 de la forme d'exécution représentée dans les figures 13 et 14 sont conçus de façon à assurer une répartition sinusoïdale du flux.   Cependant.,   comme les masses 4 et 4' du stator gardent une induction magnétique rémanente après le passage des   pôles   inducteurs 8, il est prévu suivant l'invention entre ces   pôles   principaux, des pôles auxiliaires 9 dits anticoercitifs de noms contraires, dont le rôle est de ramener le rémanent du stator à zéro, et de fournir ainsi des tensions induites d'alternances positives sinusoïdales passant par la valeur zéro.

   La forme des pôles anticoercitifs 9, conçue,pour une rotation dans les deux sens, peut varier pour obtenir des tensions induites se rapprochant de la, forme   sinusoïdale   idéale.   Ibur   la rotation dans le sens de la flèche x (voir fig. 19)   les   becs de sortie 9a des pôles anticoercitifs 9 peuvent être raccourcis et les becs d'entrée 8a des pèles principaux 8 allongés, dans le but envisagé, Les courber obtenues suivant ce principe sont représentées sur les   figures 6,   7 et 8/ 
La forme d'exécution de la machine représentée dans les figures 15 et 16 comporte un stator à six ponts   10,   disposés en hexagone à la périphérie de la machine.

   Chaque pont comporte de part et d'autre de ses appendices polaires 10a un talon lOb dans lequel sont ménagées trois encoches II renfermant les sections des enroulements 10c uniformément réparties autour des appendices polaires 10a de l'induit. Les ponts et les talons sont feuilletés dans le sens du flux. Les trente six sections 10c réparties aux deux extrémités de la machine, peuvent être raccordées en série ou en série- 

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 parallèle, à condition de ne pas descendre en dessous de neuf sectionsen série, afin de maintenir un courant qui soit continu, ceci dans le cas d'une génératrice. Le rotor de la machine comprend deux pôles Nord 12a d'une part et deux pôles Sud 12b d'autre part, deux p8les de même nom occupant des positions diamétralement opposées.

   Ces pôles sont constitués de façon à respecter la répartition   sinusoïdale   du flux. Les enroulements 12c de ces poles principaux sont exécutés en fil fin pour excitation séparée en shunt. Entre les pôles principaux sont intercalés des pôles auxiliaires 13a et 13b   d'anticoercition,   dont le rôle est d'annuler la force coercitive du stator et de fournir par surexcitation une pointe négative de flux, dont le but est exposé ci-dessous Ces pôles auxiliaires sont bobinés en fil fin 13c et portent des noms contraires aux pôles principaux. Une masse magnétique 12d relie les deux groupes des pôles principaux afin d'assurer la continuité du circuit magnétique. Toutes les masses magnétiques du rotor sont feuilletées dans le sens du flux.

   Quatre bagues 14a, 14b, 15a, 15b sont montées sur l'arbre   16   du rotor et sont connectées respectivement aux extrémités des bobinages des pôles inducteurs placés en série et des pôles auxiliaires placés également en série. 



   Sur les bagues 14a. 14b, 15a. 15b frottent des balais fixes 14c, 14d, 15c 15d   respectivement,connectés   aux pôles d'une source de courant continu 31 par l'intermédiaire de réhostats   32,   33 respectivement, dont 32 sert à faire varier le flux inducteur et par conséquent la force électromotrice qui apparaît au stator 10c (génératrice), tandis que le rhéostat 33 sert à faire varier la pointe négative du   flux,   produite par surexcitation des pôles anticoercitifs 13a, 13b. 



   Cette machine est conçue de façon à pouvoir être exécutée comme : 
1) Génératrice à courant continu, à excitation indépendante; en auto-excitatrice shunt, avec rhéostats d'excitation pour pôles principaux et auxiliaires. Les inducteurs peuvent être bobinés shunt, série ou compoundo 
2  Génératrice à courant continu ondulé triphasé pour l'obtention d'énergie sous forme d'un'courant continu HT, suivant la figure 90 
Conformément à cette figure le câblage de la génératrice comporte trois enroulements induits séparés 17, 18, 19 décalés de trente degrés, fournissant des courants ondulés aux primaires BT de trois transformateurs statiques monophasés 20, 21, 22. Aux trois secondaires HT mis en série de ces transformateurs est obtenu un courant continu HT utilisé en R. La figure 9 donne la forme générale et approximative des courbes intensités. 



  L'intensité Il présente une pointe négative par surexcitation des pôles anticoercitifs 13a, 13b de la machines afin de ramener à zéro le rémanent des masses magnétiques des transformateurs statiques 20 à 22. 



   La machine peut aussi être conçue pour un plus grand   nombred   de phases. 



   3) Génératrice à courant continu ondulé triphasé pour le transport d'énergie sous forme d'un courant continu de HT, suivant la figure 10. 



  Câblée comme ci-dessus., la génératrice 17, 18, 19 est reliée aux primaires BT de trois transformateurs statiques monophasés 23, 24, 25 dont les secondaires HT sont reliés aux primaires HT de trois transformateurs statiques monophasés 26, 27, 28, les secondaires BT de ceux-ci assurant, par mise en série, la distribution en R du courant continuo Les pôles anticoercitifs de la génératrice doivent être surexcités comme indiqué plus haut afin de   @   

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 réduire à.zéro le rémanent des trois transformateurs 23, 24, 25. Les trois transformateurs connectés à la machine fournissent ainsi dans le but indiqué une I2 HT formant une pointe négative. 



   La machine peut être conçue pour un plus grand nombre de phases7 
4) Moteur à courant continu dont le fonctionnement est basé sur l'action électro-magnétique des courants et fonctionne à excitation indépendante; à excitation shunt; avec rhéostats de démarrage et d'excitation des pôles principaux. 



   5) Moteur à courant alternatif monophasé, dont le fonctionnement est basé sur l'action électro-magnétique des courants. L'induit et les inducteurs sont alimentés en courant alternatif monophasé. Le fonctionne- ment est identique à celui du moteur à courant continuo 
Dans les deux cas des moteurs, mentionnés ci-dessus les poles auxiliaires anticoercitifs n'ont plus de raison   d'être.   Toutefois leurs enroulements peuvent être raccordés en série avec les enroulements des pôles principaux de façon à créer des pôles auxiliaires de mêmes noms que les pôles principaux correspondants. Les inducteurs peuvent être bobinés shunt, série ou compound, La fréquences en alternatifpeut être variable, sans influencer la vitesse de rotation du moteur. 



   Le principe de fonctionnement des moteurs alimentés en courant continu ou en courant alternatif, suivant les points 4 et 5 ci-dessus, est le même que celui des moteurs à courant continu connus, comme cela ressort du schéma explicatif suivant la figure 20, à savoir ;un rhéostat 35 est placé en série dans le circuit 36 du'stator pour faciliter le démarrage du moteur, par application au stator d'une tension progressiveo Un rhéostat de champ 37 placé en sérfe dans le circuit du rotor 38 permet de faire varier la vitesse de ce dernier. Dans le schéma suivant la figure   20,   les chiffres de référence   39,   40 et 41 désignent respectivement les bagues, les balais fixes et une source d'alimentation à courant continu ou à courant alternatif. 



   Le rotor de la machine peut être construit en acier doux massif quand il s'agit   d@@@citation   à courant continuo Pour les grandes vitesses il peut être à rainures du genre des rotors des turbo-alternateurs pour la production de courants continus HT. 



   En cas de fonctionnement comme moteur à courant continu, les masses magnétiques du rotor peuvent être massives en forme de cylindres pleins sans enroulements. Dans ce cas les enroulements d'excitation sont bobinés sur les ponts du stator, permettant ainsi d'alimenter en haute tension les bobines d'excitation et de sections d'induito L'enroulement d'excitation peut être placé également sur la masse magnétique du rotor reliant les deux masses polaires. Les masses magnétiques du stator peuvent être dans ce cas en acier doux massif.

   En cas de fonctionnement comme moteur à courant alternatif monophasé., les masses magnétiques du rotor et du stator sont feuille-   téeso   
La machine peut aussi être construite de façon à utiliser les allers et les retours des sections d'induit au point de vue courants induitso. "Les talons des ponts du stator peuvent être réunis en forme de couronne magnétique circulaire 34 comme représenté dans les figures 17 et 18. Les   deux couronnes   sont alors réunies par des ponts magnétiques   29,   Les talons magnétiques du stator sont scindés par une série de larges entrefers 30. Cette 

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 fers 30. Cette forme d'exécution peut être utilisée pour les générateurs à double induction. 



   Il est entendu que la description ci-dessus n'est donnée qu'à titre indicatif et que l'invention se prête à de nombreuses variantes d'exécution dans lesquelles le principe de la machine électrique sans collecteur conçue suivant l'invention reste   conservéo   
REVENDICATIONS. 



   1. - Machine génératrice ou moteur électro-magnétique sans collecteur, caractérisée en ce que ses masses magnétiques sont réparties relativement à l'axe de rotation de la machine de manière que les circuits du flux magnétique dans les masses magnétiques se répartissent suivant des plans dudit axe et/ou suivant des plans parallèles au dit axe.

Claims (1)

1. 2. - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que son induit est fixe et son inducteur mobileo 30 - Machine suivant les revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre de pôles complémentaires pair ou impair quelconque supérieur à un, les pôles complémentaires étant répartis en au moins deux groupes consécutifs dans le sens axial du rotor, les pôles de même nom étant répartis autour de l'axe du rotor.

   40 - Machine suivant les revendications précédentes9caractérisée en ce que son rotor comprend au moins un pôle anticoercitif servant à réduire ou à ramener à zéro le rémanent magnétique du stator.

   50 - Machine suivant les revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre du rotor est muni de quatre bagues d'alimentation, dont deux pour l'alimentation des bobines inductrices et deux pour l'alimentation des bobines anticoercitiveso 6. - Machine suivant les revendications précédentes, caractérisée en ce que les masses magnétiques du stator forment des pièces polaires pontées dans le sens axial de la machine, dans lesquelles les conducteurs sont plaéés en série dans le sens des tensions induites., 70 - Machine suivant les revendications précédentes, caractérisée en ce que ses masses magnétiques sont disposées de manière que la distribution du flux magnétique s'y fasse en deux circuits distribués suivant deux plans axiaux radiaux, diamétralement opposés de la machine.

   80 - Machine suivant les revendications précédentes, et notamment la revendication 49 caractérisée en ce que les pôles anticoercitifs sont disposés entre les pôles inducteurs de la machine.

   90 - Machine suivant les revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est exécutée sous forme de génératrice à courant continu, à excitation indépendante ou à auto-excitation shunt, avec rhéostats d'excitation pour les pôles principaux et auxiliaires.

   10. - Machine suivant les revendications 1 à 8, caractérisée En ce qu'elle est exécutée sous forme de génératrice à courant continu ondulé triphaséo 11. - Machine suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle est connectée aux primaires B T de trois transformateurs statiques monophasés dont les secondaires H T mis en série fournissent du courant continu ondulé triphasé H T. <Desc/Clms Page number 7>

   12. - Machine suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle est connectée aux primaires B T de trois transformateurs statiques monophasés dont les secondaires H T fournissent trois courants continus ondulés H T décalés, transportés comme tels à distance et alimentant les primaires H T de trois transformateurs statiques monophasés dont les'.se- condaires B T, mis en série, fournissent du courant continu ondulétripha- sé B T.

   13. - Machine suivant les revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est exécutée sous forme de génératrice à courant continu ondulé polyphasé à nombre de phases supérieur à trois.

   14. - Machine suivant les revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est exécutée sous forme de moteur à courant continu à exci- tation indépendante, ou shunto 15. - Machine suivant les revendications 1 à)8, caractérisée en ce qu'elle est exécutée sous forme de moteur à courant alternatif mono- phasé.

   16. - Machine suivant les revendications 9, 14 et 15, caracté- risée en ce que son inducteur est bobiné shunt, série ou compound.

   170 - Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que dans le cas dde@itation à courant continu son rotor est en acier doux massif.

   18. - Machine suivant la revendication 17, caractérisée en ce que pour les grandes vitesses et la production de courant continu ET son rotor est à rainures.

   19. - Machine suivant les revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les pièces polaires pontées du stator sont réunies entre elles sous forme de couronne magnétique transversale par rapport à l'axe de rotation de la machine.

   20. - Machine suivant les revendications 1 à 6, et 19, caractérisée en ce qu'elle est exécutée sous forme d'une génératrice à double induction dont les pièces polaires pontées sont séparées par de larges entrefers destinés à recevoir l'inducteur.

   21. - Machine génératrice ou moteur électromagnétique suivant les revendications 1 à 6; caractérisée en ce que chaque masse magnétique s'étendant dans le sens axial radial de la machine comporte plus de deux pièces polaires se succédant dans ledit sens axial radial.

   22. - Machine génératrice ou moteur électromagnétique suivant les revendications 1 à 6 et 219 caractérisée par deux ou plusieurs masses magnétiques s'étendant et se succédant dans le sens axial radial de la machine.

   230 - Machine génératrice ou moteur électromagnétique suivant la revendication 22, caractérisée en ce que les masses magnétiques s'étendant et se succédant dans le sens axial radial de la machine sont décalées latéralement les unes par rapport aux autres.

   24. - Machine génératrice ou moteur électromagnétique en sub- <Desc/Clms Page number 8> tance comme décrit ci-dessus avec et sans référence aux dessins annexés.