Machine électrique rotative La présente invention concerne une machine élec- trique rotative dans laquelle un enroulement d'exci tation peut fournir deux nombres de pôles différents. Cet enroulement d'excitation peut être alimenté par du courant alternatif monophasé ou par du courant continu s'il s'agit d'un inducteur à pôles saillants, comme c'est le cas par exemple .pour un moteur ou un générateur synchrone.
Pour plus de clarté, on va d'abord décrire un enroulement inducteur connu à courant continu à pôles saillants fournissant soit dix pôles, soit huit pôles.
Dans un tel. enroulement inducteur à suppression de pôles ou à pôles fantômes v connu, l'arrange ment des bobines pour fournir dix pôles saillants du type classique est régulier. Pour modifier l'enrou lement pour obtenir huit pôles, les bobines d'exci tation sur les pôles Nos 5 et 10 numérotés consé cutivement à partir d'une origine arbitraire, sont déconnectées du circuit et sont habituellement court- circuitées sur elles-mêmes.
Le courant dans les bo bines Nos 6 à 9 inclus est inversé par rapport au courant dans les bobines Nos 1 à 4 inclus.
Un tel agencement est représenté sur les fig. 1a et lb des dessins annexés, dans lesquels la fig. 1a représente la forme d'onde fournie par la connexion régulière à 10 pôles et la fig. lb montre la forme d'onde fournie par la connexion modifiée et irrégu lière à huit pôles.
Sur les fig. 1a et 1b et sur les autres figures qu'on décrira ci-après, le numéro du pôle est repré senté par le numéro de référence situé à l'intérieur des rectangles représentant les pôles et les largeurs polaires relatives sont représentées par les chiffres apparaissant au-dessus des pôles.
On peut montrer que l'agencement de la fig. 1b assure une forme d'onde constituée principalement par 8 pôles et 12 pôles mixtes. L'amplitude de l'onde du nombre de pôles indésirable, c'est-à-dire 12 pôles, correspond aux s/4 environ de l'amplitude de l'onde du nombre de pôles voulu, c'est-à-dire 8 pôles.
En outre, aux deux points X et Y, auxquels les bobi nes sont déconnectées du circuit, il n'existe nécessai rement aucune attraction magnétique. Il s'ensuit qu'à travers deux diamètres (tournant) perpendiculaires, il se produit alternativement une forte attraction ma gnétique et une attraction magnétique nulle. Cette discontinuité a tendance à établir une onde de dis torsion progressive à deux noeuds autour du châssis du stator.
L'amplitude de l'onde voulue à 8 pôles, pour un courant d'excitation donné, ne correspond qu'à 80 % environ de l'amplitude de l'onde initiale à 10 pôles. Cette valeur ne peut pas être améliorée en augmen tant le courant .d'excitation, étant donné qu'en fait le fer est déjà saturé par un flux de 12 pôles impor tant, mais défavorable.
La présente invention a pour but de fournir une machine électrique rotative dont l'enroulement d'exci tation ne présente pas ces inconvénients.
La machine suivant la présente invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un enroulement d'excitation agencé de manière à fournir soit un premier nombre, soit un second nombre de pôles par l'inversion du sens de circulation du courant dans une partie de cet enroulement d'excitation par rapport au sens de circulation du courant dans une autre partie de cet enroulement d'excitation, les lar geurs polaires des différents pôles n'étant pas les mêmes à la fois pour le premier et le second nombre de pôles, le rapport entre les largeurs polaires de deux pôles successifs de largeurs différentes,
à la fois pour le premier et le second nombre de pôles, étant toujours inférieur à 2 : 1. Les enroulements d'excitation connus pour four nir deux nombres de pôles différents présentent une répartition régulière de largeurs polaires pour l'un des nombres de pôles, tandis que pour l'autre nombre de pôles il existe une grande variation des largeurs polaires, habituellement dans le rapport de 2: 1. Pour ce dernier nombre de pôles, le pourcentage de distorsion est important.
L'enroulement d'excitation de la machine selon la présente invention diffère des enroulements con nus en ce sens que les largeurs polaires des diffé- rents pôles sont différentes pour les deux nombres de pôles. Il existe par conséquent un certain pour centage de distorsion pour les deux nombres de pôles, mais il est faible pour les deux. En pratique; ceci est préférable à la solution connue ne présen tant pas de pourcentage de distorsion pour un nom bre de pôles et un fort pourcentage de distorsion pour l'autre.
Deux autres enroulements connus et une forme d'exécution de l'invention, donnée à titre d'exemple, vont être décrits en se référant aux fig. 2 à 5 des dessins annexés.
Les fig. <I>2a</I> et<I>2b</I> montrent les formes d'ondes d'un enroulement connu fournissant soit un champ régulier à 10 pôles, soit un champ irrégulier à 8 pôles.
Les fig. 3a et 3b montrent les formes d'ondes d'un autre enroulement connu fournissant soit un champ irrégulier à 10 pôles., soit un champ régu lier à 8 pôles.
Les fig. 4a et 4b montrent les formes d'ondes d'un enroulement selon une forme d'exécution de la présente invention, et les fig. 5a et 5b représentent un schéma de mon tage des bobines de l'enroulement d'excitation four nissant les formes d'ondes polaires des fig. 4a et 4b.
La forme d'exécution de l'invention qui va être décrite a pour effet de faire varier, c'est-à-dire de moduler , les largeurs des pôles et leur dispo sition angulaire autour de l'axe de la machine de façon que lorsqu'elle tourne, les pôles passent en regard d'un point fixe arbitraire du stator de la ma chine à des intervalles de temps irréguliers. Cet en roulement permet donc de faire varier les positions et les largeurs des pôles de sorte qu'on peut parler d'une modulation de la répartition des pôles.
On pourrait obtenir une variation des largeurs des pôles d'un enroulement à courant continu par inversion de pôles, pour l'un ou l'autre des nombres de pôles. Cette façon de faire n'est toutefois pas satisfaisante et sera simplement décrite à titre indi- catif. Les formes d'ondes fournies par deux enrou lements ne donnant pas les résultats recherchés sont représentées sur les fig, 2a, 2b et 3a, 3b.
Le premier de ces deux enroulements fournit un champ régulier à 10 pôles, dont la forme d'onde est représentée sur la fig. 2a. On remarquera qu'aussi bien la largeur des pôles que l'écartement des pôles sont réguliers. Dans la connexion correspondant à 8 pôles, dont la forme d'onde est représentée sur la fig. 2b, l'espa cement compris entre les pôles 2, 3, 4 et 6, 7, 8 est uniforme, mais la largeur polaire du pôle 5 et du pôle l'-1 est double de celle des six pôles restants.
Au contraire, dans l'enroulement des fig. 3a et 3b l'agencement à 8 pôles, dont la forme d'onde est représentée sur la fig. 3b, fournit des pôles ayant une largeur polaire uniforme et un écartement uni forme.
.Dans la connexion correspondant à 10 pôles, dont la forme d'onde est représentée sur la fig. 3a, ni la largeur ni l'écartement des pôles ne sont unifor mes, deux pôles consécutifs 5 et 6 et deux pôles consécutifs 1b et 1 occupant l'espace de l'un des six pôles restants.
Contrairement aux deux enroulements décrits ci- dessus en dernier lieu, l'enroulement suivant une forme d'exécution de l'invention, dont les formes d'ondes sont représentées sur les fig. <I>4a</I> et<I>4b,</I> four nit des largeurs de pôles non uniformes et un écar tement de pôles non uniforme pour chacun des deux nombres de pôles.
Dans la connexion à 10 pôles, dont la forme d'onde est représentée sur la fig. 4a, les largeurs et l'écartement des six pôles 2 à 4 et 6 à 8 inclus sont uniformes, mais présentent une valeur comprise entre celles des pôles numérotés de façon correspondante dans les agencements des fig. <I>2a</I> et<I>2b</I> et 3a et 3b. La largeur polaire des quatre pôles 1, 5, 6 et 10 est inférieure à celle des six pôles mentionnés en premier lieu et présente une valeur comprise entre les lar geurs des pôles numérotés de façon correspondante dans les agencements des fig. 2a et 3a.
Dans la connexion à 8 pôles, dont la forme d'onde est représentée sur la fig. <I>4b, le</I> courant dans la seconde moitié de l'enroulement d'excitation est inversé par rapport à la première moitié. Ceci com bine les pôles opposés 5, 6 et 10, 1 de la fig. 4a pour former chacun un seul pôle ayant une double largeur polaire. Cette double largeur polaire a une valeur comprise entre celle des pôles numérotés de façon correspondante dans les agencements des fig. 2b et 3b.
Les connexions des bobines de cet enroulement d'excitation sont représentées .sur les fig. 5a et 5b. Sur les fig. 5a et 5b, les bobines sont numérotées de façon correspondante aux pôles représentés sur les fig. <I>4a</I> et<I>4b</I> respectivement. Sur la fig. 5a, les bobines sont montées en série entre les bornes d7ex- trémité 11 et 12, qui sont connectées respectivement aux bornes 14 et 15 d'une source d'alimentation en courant continu. La borne 13 reliée à la prise mé diane n'est pas utilisée.
Sur la fig. 5b, les bornes 11 et 12 sont connec tées l'une à l'autre et à la borne 15 de la source de courant continu. La borne 13 reliée à la prise cen trale est connectée à l'autre borne 14 de la source de courant continu. Le montage en série est représenté sur la fig. 5a comme correspondant à l'agencement à 10 pôles de la fig. la et le montage en parallèle de la fig. 5b est représenté comme correspondant à l'agencement à 8 pôles de la fig. 4b.
En inversant le sens de l'en roulement des bobines 6 à 10 incluses, l'agencement à 10 pôles pourrait être fourni par le montage en parallèle et l'agencement à 8 pôles par le montage en série.
Les deux agencements de pôles des fig. 4a et 4b sont irréguliers, mais le pourcentage de distorsion n'est jamais aussi important que pour les agence ments irréguliers des fig. <I>lb,</I> 2b et 3a.
Il n'est pas essentiel d'utiliser les valeurs de lar geurs polaires, indiquées sur les fig. 4a et 4b, pourvu que l'irrégularité entre les montages à 8 pôles et à 10 pôles soit répartie entre les deux, pour obtenir des largeurs polaires comprises entre les valeurs d'un enroulement régulier. Les valeurs indiquées sont tou tefois avantageuses pour les deux nombres de pôles donnés à titre d'exemple, étant donné que le rap port 2,25: 1,62 est sensiblement égal au rapport 3,25 : 2,25. C'est-à-dire que les trois largeurs polai res qui caractérisent cet enroulement quant à ses connexions pour les deux nombres de pôles, forment une série géométrique.
Un premier avantage de l'enroulement d'excita tion à courant continu dont les formes d'ondes sont représentées sur les fig. 4a et 4b est la diminution considérable du pourcentage de distorsion en com paraison du montage irrégulier des trois enroule ments des figures précédentes.
Un second avantage réside dans le fait que toutes les bobines sont entièrement utilisées pour les deux nombres de pôles. C'est-à-dire que la faculté de modi fier les nombres des pôles ne doit pas être faite au prix d'une diminution importante de l'amplitude du flux principal correspondant à un courant d'excitation donné.
Un troisième avantage réside dans le fait que cet enroulement n'implique pas de difficultés de cons truction pour la machine. Il suffit d'un agencement à quatre bagues collectrices pour modifier le nombre des pôles, ce qui est très simple.
Un autre avantage, en comparaison des enroule ments classiques à pôles fantômes, est le fait d'évi ter la discontinuité du champ magnétique qui donne une onde de distorsion dans le bâti du stator, comme précédemment indiqué.
On peut considérer les formes d'ondes de champ à courant continu ayant la forme représentée sur les fig. <I>4a</I> et<I>4b</I> comme étant déterminées, en ce qui concerne la largeur polaire, par la largeur des épa nouissements polaires, et, en ce qui concerne l'écar tement des pôles, par les positions angulaires des axes des épanouissements polaires autour de l'axe de la machine. Il n'est cependant pas essentiel que la dimension et la position des pôles soient confor mes à celles des épanouissements polaires pour obte nir les formes d'ondes indiquées.
Par conséquent, il est possible dans certains cas pratiques d'obtenir les formes d'ondes des fig. 4a et 4b uniquement par les dimensions. et positions des épanouissements polaires; les corps polaires étant uniformément dimensionnés et uniformément espacés.
Les formes d'ondes de champ représentées sur les dessins ne sont que schématiques. Dans des ma chines en pratique, les pôles sont normalement agen cés de façon connue des spécialistes, pour obtenir une forme d'onde sensiblement sinusoïdale. De façon analogue, les dimensions, la forme et les positions exactes des épanouissements polaires d'un inducteur comprenant un enroulement d'excitation tel que celui des fig.- 5a et 5b, peuvent être facilement détermi nées d'une façon analogue et il n'est pas nécessaire de décrire les détails d'une telle construction.
Un enroulement d'excitation tel que celui des fig. 5a et 5b peut être avantageusement utilisé dans une machine électrique rotative, avec un enroule ment d'induit fournissant des nombres de pôles dif férents par le procédé dit de modulation de l'ampli tude des pôles. Ce procédé de changement du nom bre de pôles est expliqué, par exemple, dans le brevet suisse No 373099.