Machine tournante électrique On sait que l'on peut utiliser, pour l'excitation d'une machine tournante électrique, des aimants per manents que l'on fixe sur une couronne magnétique formant culasse<B>;</B> mais une telle construction com porte de nombreux éléments constitutifs; elle entraîne une fabrication compliquée et nécessite un usinage après montage, pour obtenir une forme géométrique précise du flux d'entrefer. Il faut, en outre, prévoir pour le réglage de l'excitation de l'inducteur ainsi réalisé, un anneau magnétique destiné<B>à</B> shunter plus ou moins le flux inducteur.
Il est également connu de remplacer la famille d'aimants permanents du dispositif précédent par un aimant unique, et d7adjoindre <B>à</B> celui-ci deux épa nouissements polaires taillés de manière<B>à</B> présenter chacun la moitié du nombre de pôles prévus et défi nissant, le long de l'entrefer, alternativement, les polarités contraires désirées.
Le but<B>de</B> la présente invention est de réaliser une machine tournante électrique présentant un cir cuit magnétique dont la fabrication est simple et éco nomique et qui permet de plus un réglage facile du flux magnétique utile agissant sur les bobinages de l'induit.
Uinvention a pour objet une machine tournante électrique, notamment pour courant continu, carac térisée en ce que son inducteur se compose de deux éléments annulaires coaxiaux, dont les positions an gulaires relatives peuvent être réglées autour de leur axe commun, chacun de ces éléments étant cons titué par un anneau réalisé en un matériau ferro magnétique<B>à</B> forte rémanence et<B>à</B> champ coercitif élevé, ces anneaux ayant des parties aimantées de telle sorte que chacun d'eux présente une couronne de pôles alternativement de noms contraires, faisant face<B>à</B> l'entrefer entre l'inducteur et l'induit qui porte des bobinages,
le tout étant agencé de manière que le flux magnétique traversant lesdits bobinages varie quand on fait varier les positions angulaires relatives des anneaux de l'inducteur.
Les emplois pratiques d'une telle machine tour nante électrique, qui peut être une génératrice ou un moteur, sont rendus plus faciles grâce<B>à</B> la pos sibilité de réglage, respectivement de la tension aux bornes et de la vitesse ou du couple,<B>à</B> partir d#une variation du flux inducteur obtenue par le réglage des positions angulaires relatives des deux anneaux de Finducteur.
De plus, la machine selon l'invention présente l'avantage qu7elle permet de réaliser,<B>à</B> partir d7an- neaux de forme géométrique déterminée, un grand nombre de circuits magnétiques, car non seulement on a la liberté de choisir le nombre de pôles<B>à</B> créer, mais encore, pour chaque bobinage de Pinduit, on peut adapter la forme de la surface aimantée des anneaux de l'inducteur<B>de</B> façon<B>à</B> obtenir avec celui- ci un rendement optimum, c'est-à-dire le maximum d'effet utile avec le minimum de fuites.
Plusieurs formes d'exécution de la machine selon l'invention seront exposées,<B>à</B> titre d'exemples, dans la description qui va suivre, en regard des dessins annexés.
La fig. <B>1</B> est une vue en coupe axiale d'une ma chine tournante selon une première forme d'exécu tion de l'invention, ladite machine étant, dans cet exemple, du type<B>à</B> entrefer axial<B>;</B> la fig. 2 est une demi-vue en coupe de cette ma chine par le plan II-II de la fig. <B>1</B> passant derrière le disque de l'induit et au ras de ce disque<B>;
-</B> la fig. <B>3</B> est une vue analogue<B>à</B> la fig. 2 mais regardée en sens inverse des flèches indiquées sur la fig. <B>1 ;</B> elle montre le disque de l'induit qui com porte des bobinages plats, dont on a représenté une spire<B>;</B> la fig. 4 est une vue en coupe axiale d'une ma chine tournante<B>à</B> entrefer axial, dans laquelle le flux magnétique se ferme dans une culasse de retour fixe en fer<B>;</B> la fig. <B>5</B> est une vue en coupe axiale d7une ma chine tournante<B>à</B> entrefer axial, dans laquelle le cir cuit magnétique se ferme<B>à</B> travers une pièce en ferrite douce tournante;
la fig. <B>6</B> est une vue en coupe axiale d'une ma chine dans laquelle les deux aimants sont placés de part et d'autre de l'induit<B>;</B> la fig. <B>7</B> est une demi-coupe axiale schématique d7une machine tournante<B>à</B> entrefer radial.
Dans la forme de réalisation qui est représentée sur les fig. <B>1</B> et 2, la machine comporte un induc teur annulaire constitué par deux anneaux la<I>et<B>lb,</B></I> dont chacun est engendré par rotation autour de l'axe x-x d'un carré ou d'un rectangle<I>a<B>b</B> c<B>d,</B></I> res pectivement<I>e</I> f <B><I>g</I></B><I> h.</I> Ces anneaux de rayons diffé rents, sont disposés coaxialement. Ils coopèrent avec un induit 2 lamellaire en forme de disque mince, fixé, sur l'arbre<B>3</B> de la machine par l'intermédiaire d'une pièce 4 clavetée en<B>5</B> sur cet arbre.
Varbre <B>3</B> tourne dans un manchon<B>6</B> d'un type autolubrifiant serti dans une bague<B>7.</B> Cette bague<B>7</B> est montée sur une plaque<B>8</B> du stator, sur laquelle les anneaux <I>la et</I><B>lb</B> sont fixés par des moyens convenables (qui seront décrits plus loin) permettant de modifier les positions angulaires relatives de ces anneaux autour de leur axe commun x-x. 12entrefer axial, entre l'in duit tournant 2 et les anneaux la<I>et</I><B>lb,
</B> est déter miné par la longueur du manchon<B>6</B> et par la fixa tion de la position de l'arbre<B>3</B> par l'intermédiaire d'une rondelle<B>9</B> maintenue par un écrou<B>10</B> vissé sur l'extrémité filetée de l'arbre<B>3.</B> Deux supports<B>11</B> pour des balais<B>1</B> la sont fixés sur la plaque<B>8, à</B> l'intérieur de l'inducteur annulaire<B>1.</B>
Comme on le voit sur la fig. <B>3,</B> les balais l la frottent sur des parties conductrices 20 disposées dans la partie centrale de l'induit 2 et constituant les extrémités des conducteurs de bobinages placés sur le disque de l'induit. Ces bobinages, dont on a re présenté seulement une spire sur la fig. <B>3,</B> compren nent des conducteurs actifs<B>19,</B> les parties conduc trices 20 et les têtes de bobines 21. Ces bobinages sont disposés<B>à</B> plat sur le disque<B>de</B> l'induit 2 et sont de préférence réalisés par impression sur ce dis que, conformément<B>à</B> une technique connue en elle- même. Le disque est réalisé en un matériau isolant et non magnétique.
Les extrémités 20 des conduc teurs placés radialement dans la partie centrale de l'induit 2, viennent directement en contact avec les balais l la, ce qui évite de prévoir des lames de col lecteur. Les balais pourraient également frotter sur une partie des conducteurs actifs<B>19.</B>
Les anneaux inducteurs<I>la,<B>lb</B></I> sont constitués en un matériau ferromagnétique<B>à</B> forte rémanence et<B>à</B> champ coercitif élevé, par exemple un alliage de fer et<B>de</B> nickel ou une céramique de ferrite dure. Chacun des anneaux est aimanté dans le sens trans versal, de telle sorte qu'il présente une couronne de pôles non contigus alternativement de noms contrai res faisant face<B>à</B> l'entrefer entre l'inducteur et l'in duit 2.
Sur la fig. 2 on a représenté les surfaces des an neaux inducteurs<I>la,<B>lb,</B></I> en regard de l'induit, avec <B>à</B> titre d'exemple huit pôles magnétiques<B>N</B> et<B>S.</B> Ces pôles sont réalisés par des parties aimantées<B>à</B> l'aide de flux magnétique très intenses de sens opposés et de courte durée. La forme des parties aimantées est figurée en pointillés.
Dans cet exemple cette forme est approximativement celle de secteurs de cercle, pouvant être alignés sur les mêmes rayons, de ma nière<B>à</B> se trouver dans un même angle au centre cor respondant<B>à</B> celui d'un bobinage (voir fig. <B>3).</B> Tou tefois, on pourrait choisir pour les pôles toute autre forme convenable, correspondant<B>à</B> la face des piè ces polaires utilisée lors du traitement de magnétisa tion.
En examinant la fig. <B>3,</B> on comprend que si les positions angulaires relatives des anneaux la et<B>lb</B> sont choisies de telle sorte que deux pôles de même nom des deux anneaux viennent dans le même angle au centre, comme c'est le cas sur la fig. <B>3,</B> le flux magnétique traversant chaque spire des bobinages de l'induit est maximum, tandis que ce flux est au contraire minimum, voire même nul, si par rotation relative des anneaux la<I>et</I><B>lb,</B> on s'arrange pour que des pôles de noms contraires des deux anneaux soient en regard l'un de l'autre, le flux variant d!une façon continue entre son maximum et son minimum pour les positions relatives intermédiaires des deux anneaux.
L'usager de la machine, laquelle peut être une génératrice ou un moteur, a ainsi le moyen d'adap ter le flux inducteur aux conditions d'utilisation.
Le dispositif permettant de modifier les positions angulaires relatives des deux anneaux peut être con çu de diverses manières.
Celui qui est représenté<B>à</B> titre d'exemple sur les fig. <B>1</B> et 2 est constitué comme suit<B>:</B> La plaque<B>8</B> est en matière non magnétique et les anneaux la<I>et</I><B>lb</B> lui sont reliés par l'intermédiaire de pièces annulaires ferromagnétiques,<B>25</B> mobile et <B>27</B> fixe, formant chacune culasse pour l'anneau cor respondant<B>;</B> d'autre part un anneau<B>26</B> amagnétique sert au centrage commun des deux anneaux<B>;</B> sur le diamètre extérieur de la pièce<B>25</B> est fixée une den ture<B>28</B> qui peut être entramée par une vis sans fin <B>29 ;
</B> l'arbre<B>30</B> de cette vis est porté par un palier <B>31</B> fixé sur la plaque<B>8</B> et il est muni d'un bouton moleté<B>32.</B> Au moyen de ce bouton, on peut entraÎ- ner la vis et la denture<B>28</B> en déplaçant ainsi l'an neau la par rapport<B>à</B> l'anneau<B>lb.</B>
La forme de réalisation de la fig. 4 diffère de la précédente par l'existence d'un boîtier 12<B>à</B> proprié tés magnétiques douces, dans une partie duquel se ferme le flux magnétique actif, c'est-à-dire celui qui traverse l'induit mince 2 placé dans l'intervalle entre l'inducteur<I>la,<B>lb</B></I> et le bditier 12. Celui-ci est fixé sur la plaque<B>8.</B>
Pour améliorer la fermeture du circuit magnéti que et réduire l'entrefer, on peut aussi fixer une pièce en ferrite douce derrière l'induit 2.
On peut aussi, comme le montre la fig. <B>5,</B> fixer sur<B>le</B> disque de l'induit 2 et derrière lui, pour fer mer le flux magnétique, une couronne<B>16</B> constituée par un ruban de tôle enroulé en spirale compacte,<B>le</B> bloc magnétique ainsi constitué pouvant servir<B>à</B> porter le bobinage de l'induit. Des anneaux<B>17</B> et <B>18</B> fixés entre le disque de l'induit 2 et une cou ronne 14 solidaire de la pièce 4, servent<B>à</B> maintenir en position le bloc spiralé<B>16.</B> Dans cet exemple, on a, en outre, prévu une butée<B>à</B> billes<B>15</B> pour sup porter l'action des anneaux aimantés sur l'induit.
Dans les formes de réalisation des fig. 4 et<B>5,</B> le dispositif servant<B>à</B> déplacer l'un des anneaux par rapport<B>à</B> l'autre peut être semblable<B>à</B> celui des fig. <B>1</B> et 2.
Dans la variante de la fig. <B>6,</B> les deux anneaux <I>la,<B>lb,</B></I> de même diamètre, sont fixés l'un sur la car casse 8a de la machine, l'autre sur la plaque<B>8b,</B> de part et d'autre de l'induit lamellaire 2. Des moyens non représentés permettent de modifier les positions angulaires relatives de ces anneaux autour de leur axe commun qui est celui de l'arbre<B>3</B> de l'induit. On peut par exemple déplacer l'une par rapport<B>à</B> l'au tre les deux parties 8a et<B>8b</B> du stator, par exemple au moyen d'un dispositif<B>à</B> secteur denté et vis sans fin, semblable<B>à</B> celui des fig. <B>1</B> et 2.
La fig. <B>7</B> montre un exemple d'une machine<B>à</B> entrefer radial. Dans cet exemple, l'inducteur est constitué par deux anneaux la<I>et</I><B>lb</B> de même dia mètre, disposés côte<B>à</B> côte sur les moitiés respecti ves 22a,<B>22b</B> de la carcasse, lesquelles sont fixes par rapport<B>à</B> l'induit cylindrique<B>23,</B> 24 qui tourne avec l'arbre<B>3</B> et sont réunies entre elles par Pintermé- diaire d'une bague amagnétique 34. Chacun des an neaux la<I>et</I><B>lb</B> présente<B>à</B> sa périphérie intérieure une couronne de pôles magnétiques<B>de</B> dénomina tions alternées faisant face<B>à</B> l'entrefer entre l'induc teur et l'induit<B>23,</B> 24.
Ces pôles sont réalisés par des parties aimantées de telle sorte, que le flux ma gnétique, aux centres des pôles, prend une direction radiale. La fixation des deux anneaux sur la car casse est effectuée par l'intermédiaire de deux ba gues cylindriques ferromagnétiques 35a et<B>35b.</B> Ces bagues évitent le collage des anneaux aimantés sur la carcasse de sorte que l'une d'elles peut être facile ment rendue mobile par rapport<B>à</B> la carcasse<B>à</B> l'aide d'un dispositif<B>à</B> denture et vis, semblable par exem ple<B>à</B> celui des fig. <B>1</B> et 2.
On pourrait aussi relier les deux moitiés 2,2a et <B>22b</B> de la carcasse, de manière<B>à</B> pouvoir déplacer angulairement l'une d'elles par rapport<B>à</B> rautre.
Les bobinages de l'induit,<B>de</B> forme convention nelle, sont prévus dans sa partie périphérique<B>23,</B> et la partie centrale 24 de cet induit peut être consti tuée par une ferrite douce servant<B>à</B> la fermeture du flux magnétique.
Dans cette forme de réalisation, on pourra aussi utiliser pour constituer la partie périphérique<B>23</B> de l'induit, un cylindre très mince portant des bobinages réalisés en très mince couche sur ce cylindre<B>(à</B> plat sur le cylindre développé), notamment par impres sion.
Réciproquement, les formes de réalisation des fig. <B>1 à 6</B> pourraient présenter des bobinages d'in duit conventionnels, c'est-à-dire noyés dans la masse ferromagnétique de l'induit ou insérés par tout pro cédé connu dans des encoches.
Bien que les anneaux aimantés représentés aient une section rectangulaire dans un plan méridien, on pourrait aussi utiliser toute autre forme de section pour engendrer ces anneaux.
On pourra utiliser une suite de circuits magnéti ques coaxiaux, pour réaliser des machines<B>à</B> induits multiples portés par le même arbre.