Machine électrique tournante<B>à</B> entrefer axial La présente invention a pour objet une machine électrique tournante<B>à</B> entrefer axial, comprenant un bobinage d'induit discoldal -constitué par des conduc teurs lamellaires adhérant intimementaux deux faces d'un support isolant annulaire et dont une face au moins forme une surf ace de délimitation de l'entrefer. Ce bobinage peut être formé, par exemple, par une des techniques dites<B> </B> d'impression des circuits,<B> .</B>
Cette machine comprend en outre un inducteur comportant au moins une couronne de pôles magné tiques<B>à</B> aimantation permanente disposés en regard d'une face<B>de</B> ce bobinage d'induit. Linvention a pour but de fournir une machine dont l'inducteur as sure un accroissement important du flux magnétique utile dans l'entrefer où se trouvent les parties actives des conducteurs du bobinage d'induit.
Dans un bobinage double-face du type considéré, chaque conducteur formant une demi-spire comprend une partie médiane sensiblement radiale et sectorale <B>11</B> (fig. 2 du dessin) prolongée àses deux extrémités par des parties inclinées ou incurvées, 12 et<B>13,</B> se terminant par des<B> </B> -plots<B> </B> 14 et<B>15</B> respectivement sur les périphéries extérieures et intérieures<B>de</B> l'an neau de support isolant sur lequel est formé<B>lie</B> bobi nage.
Ces plots servent aux interconnexions entre conducteurs des deux faces, par exemple par métalli sation<B>de</B> trous qui les traversent ainsi que le support isolant, ce qui complète le tracé du bobinage dont le pas dépend des inclinaisons des parties<B>de</B> ci tours 12 et<B>13.</B> Dans la fig. 2,<B>il</B> s'agit d'un bobinage ondulé-série <B>à</B> 41 spires pour -une machine<B>à</B> huit pôles inducteurs.
Dans un tel bobinage, en fait, les parties actives des conducteurs, vis-à-vis du champ magnétique dans Pentrefer, sont les seules portions radiales, les par ties inclinées formant têtes de bobines. Normalement donc les surfaces polaires inductrices sont limitées radialement <B>à</B> la longueur de ces parties radiales.
Il a<B>déjà</B> été proposé, pour<B>de</B> telles machines, d'avoir recours<B>à</B> des anneaux de fer-rite dure dans lesquels les pâles magnétiques sont formés par ai mantation rémanente, mais on a constaté que cette solution, pair ailleurs avantageuse au point<B>de</B> vue simplicité, présentait une limitation rapide, lorsqu'on désirait aci la puissance et le rendement éner gétique des machines, par insuffisance du flux utile dans Pentrefer.
Uinvention a pour but d'éviter, ou tout au moins de réduire tris notablement cette limitation, tout en conservant les avantages des ferrites dure-S. <B>A</B> cet effet, la machine selon l'invention est caractérisée en ce que la couronne de pôles magnétiques d!aimanta- tion permanente présente une hauteur radiale au moins égale<B>à</B> celle du support annulaire portant le bobinage et en ce que des masses polaires magnéti ques sont disposées sur l'inducteur de maniÛre <B>à</B> ra mener le flux magnétique de ces pôles<B>-à</B> des aires de concentration<B>de</B> flux dont la hauteurradiale est égale <B>à</B> la hauteur radiale des parties actives
des conduc- tours du bobinage.
Uinductour peut être constitué pair un anneau de ferrite dure,<B>à</B> pôles formés par aimantation, et peut être continu, les masses polaires pouvant être rapportées sur une<B>de</B> ses faces, ces pôles se présen tant donc sur une surface annulaire de Panneau de ferrite.
D'une autre, maniÛre, cet anneau peut être fragmenté, de mam#*ùrp, <B>à</B> présenter des pôles en fer rite dure (ou en<B> </B> ticonal <B> </B> (marque déposée) ou en matériau similaire) alternant avec des masses pâlai- res ayant sur leur partie avant vis-à-vis de l'entrefer ,une conformation pyramidale pour la concentration du flux<B>;
</B> chaque pôle est alors aimanté sur ses faces radiales et non plus sur sa face dentrefer. Dans l'une et l'autre de ces dispositions, les masses polaires ne sont plus jointives sur rentrefer, mais séparées par des rainures radiales afin d7éviter des court-circuits du flux magnétique.
Le gain obtenu est important et Fexemple suivant peut permettre de le concrétiser dans un cas parti culier: pour un support<B>de</B> bobinage d'un diamètre extérieur die 122 mm, la surface utile des parties ra diales des conducteurs est d7environ <B>56,5</B> errÏ2. Avec un anneau<B>de</B> ferrite de cette surface -annulaire, d7un diamètre intérieur de<B>5 8</B> mm, et pour une induction <B>de 2500</B> gauss, avec une machine<B>à</B> huit pôles, le flux magnétique par pôle, a une intensité<B>de</B> l'ordre de <B>1,6 500</B> gauss<B>(le</B> calcul donne<B>17 700,
</B> mais il faut tenir compte d7unecertaine perte car les<B>pôles</B> formés par aimantation dans ranneau en ferrite ne sont pas absolument jointifs). En conservant cette surface<B>de</B> 56,,5 cm# pour les aires des masses pyramidales dans Pentrzfer, mais en accroissant le diamètre extérieur de l'anneau<B>de</B> ferrite<B>à</B> 122 mm, et en réduisant son diamètre intérieur<B>à</B> 45 mm, on dispose sur cet an neau d!une surface utile de<B>100</B> em2 environ, ce qui, dans les mêmes conditions, donne alors, par pôle,
un flux magnétique d'environ<B>25 000</B> gauss dans Pentre- fer. En utilisant le matériau connu sous la dénomina tion de<B> </B> ticonal <B> ,</B> pour la même surface utile d'ai mantation, on double ce flux environ.
<B>Le,</B> dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, deux formes d'exécution<B>de</B> la machine objet<B>de</B> l'in vention.
La fig. <B>1</B> montre une vue en coupe d'une machine constituant la première forme d!,exécution.
La fig. 2 montre un exemple typique de bobinage <B> </B> imprimé<B> </B> pour cette machine, lequel a<B>déjà</B> été décrit.
La fig. <B>3</B> est une, vue schéma-tique montrant plus clairement la structure, de rinducteur montré en coupe sur la fig. <B>1.</B>
La fig. 4 est une vue partielle en plan de l'induc- tour de la seconde forme d'exécution.
Les fig. <B>5</B> et<B>6</B> montrent respectivement, en pers pective cavalière, les éléments constituants, aimant et masse polaire, de l'inducteur de la fig. 4.
La machine représentée<B>à</B> la fig. <B>1</B> est un moteur <B>à</B> courant continu comportant un rotor<B>1</B> portant un bobinage<B> </B> imprimé<B> </B> du type de la fig. 2, monté par un moyeu 2 sur un -arbre<B>3</B> et encadré de deux é#lé- ments de stator dont l'un est une simple culasse ma gnétique annulaire pour la fermeture du flux traver sant<B>le</B> rotor<B>1.</B> Cette -culasse est portée par une pla que de montage<B>8.</B> 12autre élément comprend huit pôles inducteurs.
Uinducteur comporte un anneau<B>5</B> en ferrite dure dans lequel, comme visible sur la moitié inférieure <B>de</B> la demi-vue de la fig. <B>3,</B> des pôles magnétiques lisses ont été formés par traitement magnétique assu rant l'aimantation rémanente de la ferrite.<B>Il y</B> a par exemple huit pôles de dénominations magnétiques alternées,<B>N</B> et<B>S,</B> sur le pourtour d'une face de ran- naau <B>5.</B> 12aimantation est transversale en sorte que sur la face arrière de Yanneau apparaissent des pôles de dénonùnations contraires.
Une plaque annulaire de culasse<B>6</B> est,<B>de</B> préférence, disposée sur cette face arrière. La face avant, vis-à-vis<B>de</B> l'entrefer, est équi <B>pée</B> de masses polaires pyramidales<B>7</B> dont la section droite est visible sur la fig. <B>1</B> et la face située en regard du rotor est montrée sur la fig. <B>3,</B> dans la partie du haut<B>de</B> cette figure.<B>Il</B> est clair que, par ces masses<B>7,</B> en matériau magnétique doux, le flux ma gnétique est concentré pour chaque pôle sur une sur face d'entrefer dont la hauteur radiale utile est égale <B>à</B> celle de la partie active du bobinage de la fig. 2. Cet inducteur -est porté par une plaque<B>de</B> mon tage<B>10.</B>
Des balais, tels que celui indiqué en<B>9,</B> coopèrent avec le bobinage rotorique, -et traversent par exem ple, la plaque<B>8</B> de la machine.
Dans la seconde forme d'exécution représentée aux fig. 4<B>à 6,</B> l'anneau inducteur est constitué par des éléments alternés, aimants et masses polaires, 25 et <B>27,</B> représentés en perspective cavalière Sur les fig. <B>5</B> et<B>6</B> respectivement.
Les aimants<B>25</B> sont magn6ti- ses pour présenter leurs pâles<B>N</B> et<B>S</B> sur les grandes faces<B>26</B> et les masses polaires<B>27</B> sont conformées pour présenter, sur leur partie avant vis-à-vis de l'en- trefer, une partie en saillie de forme pyramidale pré sentant donc une face polaire<B>18</B> de hauteur égale<B>à</B> celle de la partie active du bobinage imprimé, se rac cordant au corps de la masse polaire par des pans coupés<B>19</B> et 20, en sorte que, finalement, cette dis position présente, après assemblage, la même confi- guiration que celle des fig. <B>1</B> et<B>3,
</B> sauf qu'il n!est plus nécessaire alors de disposer la bague<B>de</B> culasse ar- riùre <B>6</B> dans l'inducteur.
<B>Il</B> n7est pas impératif que les surfaces polaires des excroissances, pyramidales de concentration du flux soient, comme montré dans les formes d'exécu tion décrites, de configuration sectorale (trapèze<B>à</B> bases incurvées en ares de cercle), car on peut au contraire les conformer de manière<B>à</B> obtenir du mê me coup unz distribution du flux magnétique particu- liûre pour chaque<B>pôle</B> dans l'entrefer.
Ceci sera sur tout utile lorsque, les parties actives des conducteurs du bobinage seront elles-mêmes conformées d!une manière particulière, comme par exemple décrit dans <B>le</B> brevet additionnel No <B>363081</B> de la titulaire pour <B> </B> Machine électrique tournante<B> ,</B> puisqu'alors ces surfaces polaires pourront être directement adaptées aux configurations des spires du bobinage.
Rotating electric machine <B> with </B> axial air gap The present invention relates to a rotating electrical machine <B> with </B> axial air gap, comprising a discoldal armature winding -constituted by lamellar conductors adhering intimately two faces of an annular insulating support, at least one face of which forms a delimiting surface of the air gap. This winding can be formed, for example, by one of the so-called <B> </B> circuit printing techniques, <B>. </B>
This machine further comprises an inductor comprising at least a ring of permanent magnetized <B> </B> magnetic poles arranged opposite a face <B> of </B> this armature coil. The aim of the invention is to provide a machine in which the inductor has a significant increase in the useful magnetic flux in the air gap where the active parts of the conductors of the armature coil are located.
In a double-sided winding of the type considered, each conductor forming a half-turn comprises a substantially radial and sectoral middle part <B> 11 </B> (fig. 2 of the drawing) extended at its two ends by inclined or curved parts. , 12 and <B> 13, </B> ending with <B> </B> -plots <B> </B> 14 and <B> 15 </B> respectively on the outer and inner peripheries < B> of </B> the ring of insulating support on which the <B> binds </B> bobi nage is formed.
These pads are used for interconnections between conductors on the two faces, for example by metallization <B> of </B> holes which pass through them as well as the insulating support, which completes the layout of the winding, the pitch of which depends on the inclinations of the parts < B> of </B> ci turns 12 and <B> 13. </B> In fig. 2, <B> it </B> is a wavy winding-series <B> to </B> 41 turns for -a machine <B> with </B> eight poles inductors.
In such a coil, in fact, the active parts of the conductors, with respect to the magnetic field in the air gap, are the only radial portions, the inclined parts forming the heads of the coils. Normally, therefore, the inductive polar surfaces are limited radially <B> to </B> the length of these radial parts.
It has <B> already </B> been proposed, for <B> of </B> such machines, to resort to <B> </B> hard iron-rite rings in which the magnetic blades are formed by remanent mantling, but it has been found that this solution, even more advantageous from the point of view of simplicity, presented a rapid limitation, when the power and energy efficiency of the machines were desired, by insufficient useful flow in Pentrefer.
The aim of the invention is to avoid, or at least to significantly reduce, this limitation, while retaining the advantages of hard-S ferrites. <B> A </B> this effect, the machine according to the invention is characterized in that the ring of permanently magnetized magnetic poles has a radial height at least equal to <B> to </B> that of the annular support carrying the winding and in that magnetic pole masses are arranged on the inductor so as <B> to </B> ra conduct the magnetic flux of these poles <B> -to </B> of the areas of concentration <B> of </B> flux whose radial height is equal to <B> to </B> the radial height of the active parts
of the winding conduits.
The inductor can be formed by a ring of hard ferrite, <B> with </B> poles formed by magnetization, and can be continuous, the pole masses being able to be reported on one <B> of </B> its faces, these poles is therefore present on an annular surface of the ferrite panel.
In another way, this ring can be fragmented, from mam # * ùrp, <B> to </B> present poles in hard rite iron (or in <B> </B> ticonal <B> </ B> (registered trademark) or similar material) alternating with pale masses having on their front part vis-à-vis the air gap, a pyramidal conformation for the concentration of the flux <B>;
</B> each pole is then magnetized on its radial faces and no longer on its air gap face. In either of these arrangements, the pole masses are no longer contiguous on the air gap, but separated by radial grooves in order to avoid short circuits of the magnetic flux.
The gain obtained is significant and the following example may make it possible to concretize it in a particular case: for a <B> </B> winding support with an outside diameter of 122 mm die, the useful surface of the direct parts of the conductors is about <B> 56.5 </B> errÏ2. With a <B> </B> ferrite ring of this annular surface, with an internal diameter of <B> 5 8 </B> mm, and for an induction of <B> 2500 </B> gauss, with a eight-pole <B> </B> machine, the magnetic flux per pole, has an intensity <B> of </B> of the order of <B> 1.6 500 </B> gauss <B> (the </B> calculation gives <B> 17,700,
</B> but some loss must be taken into account because the <B> poles </B> formed by magnetization in the ferrite ring are not absolutely contiguous). Retaining this area <B> of </B> 56,, 5 cm # for the areas of the pyramidal masses in Pentrzfer, but increasing the outer diameter of the <B> </B> ferrite ring <B> to </B> 122 mm, and by reducing its internal diameter <B> to </B> 45 mm, we have on this year a useful surface of approximately <B> 100 </B> em2, which, under the same conditions, then gives, by pole,
a magnetic flux of about <B> 25,000 </B> gauss in the entrefer. By using the material known under the name of <B> </B> ticonal <B>, </B> for the same effective ventilation surface, this flow is approximately doubled.
<B> The, </B> attached drawing represents, <B> to </B> by way of example, two embodiments <B> of </B> the machine object <B> of </B> the in vention.
Fig. <B> 1 </B> shows a sectional view of a machine constituting the first embodiment.
Fig. 2 shows a typical example of the <B> </B> printed <B> </B> winding for this machine, which has <B> already </B> been described.
Fig. <B> 3 </B> is a schematic view showing more clearly the structure of the inductor shown in section in fig. <B> 1. </B>
Fig. 4 is a partial plan view of the inductor of the second embodiment.
Figs. <B> 5 </B> and <B> 6 </B> show respectively, in a cavalier perspective, the constituent elements, magnet and pole mass, of the inductor of fig. 4.
The machine shown <B> to </B> in fig. <B> 1 </B> is a direct current <B> </B> motor comprising a rotor <B> 1 </B> carrying a printed <B> </B> winding <B> </B> of the type of FIG. 2, mounted by a hub 2 on a -shaft <B> 3 </B> and flanked by two stator elements, one of which is a simple magnetic annular yoke for closing the flow through <B > the </B> rotor <B> 1. </B> This yoke is carried by a mounting plate <B> 8. </B> 12other element comprises eight inductor poles.
The inductor has a hard ferrite <B> 5 </B> ring in which, as seen on the lower half <B> of </B> the half view of fig. <B> 3, </B> smooth magnetic poles were formed by magnetic treatment ensuring the remanent magnetization of the ferrite. <B> There are </B> for example eight poles of alternating magnetic names, <B > N </B> and <B> S, </B> on the perimeter of a face of the ring <B> 5. </B> The magnetization is transverse so that on the rear face of the ring appear poles of contrary denouncements.
An annular cylinder head plate <B> 6 </B> is, <B> preferably </B>, disposed on this rear face. The front face, facing <B> the </B> air gap, is equipped <B> pee </B> with pyramidal polar masses <B> 7 </B> whose straight section is visible on fig. <B> 1 </B> and the face facing the rotor is shown in fig. <B> 3, </B> in the upper part <B> of </B> this figure. <B> It </B> is clear that, by these masses <B> 7, </B> in soft magnetic material, the magnetic flux is concentrated for each pole on an air gap surface whose useful radial height is equal <B> to </B> that of the active part of the winding in fig. 2. This inductor -is carried by a <B> </B> mounting plate <B> 10. </B>
Brushes, such as that indicated in <B> 9, </B> cooperate with the rotor winding, -and pass for example through the plate <B> 8 </B> of the machine.
In the second embodiment shown in FIGS. 4 <B> to 6, </B> the inductor ring is made up of alternating elements, magnets and pole masses, 25 and <B> 27, </B> shown in perspective perspective In fig. <B> 5 </B> and <B> 6 </B> respectively.
The <B> 25 </B> magnets are magnetized to present their pale <B> N </B> and <B> S </B> on the large faces <B> 26 </B> and the masses polaires <B> 27 </B> are shaped so as to present, on their front part facing the gap, a protruding part of pyramidal shape thus presenting a polar face <B> 18 </ B > of height equal to <B> to </B> that of the active part of the printed winding, connecting to the body of the pole mass by cut sides <B> 19 </B> and 20, so that, finally , this arrangement has, after assembly, the same configuration as that of FIGS. <B> 1 </B> and <B> 3,
</B> except that it is no longer necessary then to place the ring <B> of </B> rear cylinder head <B> 6 </B> in the inductor.
<B> It </B> is not imperative that the polar surfaces of the protuberances, pyramidal of concentration of the flux, be, as shown in the embodiments described, of sectoral configuration (trapezoid <B> with </B> bases curved in ares of a circle), because we can, on the contrary, conform them so <B> to </B> obtain at the same time a distribution of the particular magnetic flux for each <B> pole </B> in the air gap.
This will be especially useful when the active parts of the winding conductors are themselves shaped in a particular way, as for example described in <B> the </B> additional patent No <B> 363081 </B> of the holder for <B> </B> Rotating electric machine <B>, </B> since then these pole surfaces can be directly adapted to the configurations of the turns of the winding.