CH385986A - Alternateur homopolaire à entrefer plan et variation de réluctance - Google Patents

Alternateur homopolaire à entrefer plan et variation de réluctance

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CH385986A
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Dechet Robert
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Electro Mecanique Sa
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description


  Alternateur     homopolaire    à entrefer plan et variation de réluctance    L'alternateur     homopolaire    à fer tournant ou à       bobines    tournantes, appelé aussi à     flux    ondulé, pour  la génération de courants alternatifs industriels  existe depuis le début de l'électrotechnique. Le fait  que l'organe tournant était     dépourvu    de tout bobi  nage lui permettait ainsi d'atteindre avec une sécu  rité accrue des vitesses tangentielles élevées, d'où  il semblait ressortir une     meilleure    utilisation de la  matière.  



  Mais il en résultait une faible variation relative  du     flux,        celui-ci    étant ondulé, et une forte réaction  d'induit, qui ont fait abandonner pratiquement la  fabrication des alternateurs     homopolaires    au profit  des alternateurs     hétéropolaires    à flux     alterné.     



       L'utilisation    de matériaux et techniques nouveaux  pour la construction et la     formation    des circuits ma  gnétiques des machines électriques     tournantes    a, na  turellement, amené à modifier les     conceptions    ac  tuelles de     certaines    de ces machines.  



  Il est connu maintenant que l'on peut utiliser  pour l'excitation d'une machine     électrique    tournante  à entrefer axial, alternateur par exemple, des     aimants     permanents en substance ferromagnétique à     forte     rémanence et à champ     coercitif    particulièrement  élevé, de la catégorie des alliages métalliques ou des  céramiques, par exemple des ferrites ou des agglo  mérés, isotropes ou non,     dans    lesquels on préétablit  des pôles magnétiques par un traitement de magné  tisation approprié.

   On réalise ainsi des aimants an  nulaires jouissant de très hautes     qualités    magnéti  ques et ne présentant aucune discontinuité de     forme.     



  Il est connu également que dans les machines  électriques tournantes à entrefer plan, les alterna  teurs par exemple, l'induit tournant ou     fixe    peut être  constitué par un disque isolant mince     portant    un  bobinage formé de conducteurs lamellaires plats et         sans    fer, ce bobinage pouvant être     réalisé    suivant  une technique analogue à celle des circuits     imprimés.     



  Avec les     constituants    des     circuits    magnétiques  ainsi brièvement définis, on a déjà proposé de réa  liser des alternateurs à entrefer plan comportant  deux induits fixes à bobinages à conducteurs lamel  laires plats et sans fer, placés sur une culasse magné  tique et disposés de part et d'autre d'un     inducteur     formé par un aimant annulaire     tournant.     



  On a aussi proposé d'interposer un induit     fixe     portant des bobinages plats à conducteurs lamellai  res et sans fer, entre deux     aimants    annulaires, pla  cés en vis-à-vis et tournant à la même vitesse, qui  constituent l'inducteur..    La présente invention a pour objet un alterna  teur     homopolaire    à entrefer plan et     variation    de ré  luctance, qui met à profit les nouvelles possibilités       offertes    à     l'électrotechnique    dans la constitution des  circuits magnétiques.  



  Cet alternateur     homopolaire    à entrefer plan et       variation    de réluctance, est caractérisé par le fait  qu'il comprend un induit fixe constitué par un dis  que isolant, sans fer, portant au moins un bobinage  plat, et un inducteur comportant au moins un élé  ment fixe et un élément mobile, l'élément fixe étant  un anneau lisse en matière magnétique dure à     aiman-          tation        homopolaire    axiale et monté     coaxialement    à       l'induit,    l'élément mobile étant constitué par un sup  port sur lequel sont uniformément     répartis    des épa  nouissements polaires en matière magnétique douce,

    en nombre égal à la moitié du nombre de pôles de  l'induit, cet élément mobile étant     agencé    de manière  que lesdits épanouissements tournent dans l'entrefer  plan compris entre une face de l'induit et la face     en     regard de l'anneau aimanté.      Cet élément mobile -tournant devant     l'anneau    ai  manté     axialement    et     unipolairement    émetteur de       flux,    induit, par variation de réluctance, une force  électromotrice alternative dans le circuit de l'induit       fixe.     



  La     construction    peut être symétrique, l'alterna  teur comprenant dans ce cas, pour l'inducteur, deux  anneaux     aimantés    fixes à aimantation     homopolaire     dont les pôles en vis-à-vis sont de     noms        contraires     et deux éléments mobiles comportant deux     séries     d'épanouissements     polaires,    qui encadrent     l'induit     entre les anneaux     aimantés.     



  Du fait de l'utilisation d'un bobinage plat sur  un     induit    sans fer, et d'un anneau aimanté en ma  tière magnétique dure, l'alternateur     homopolaire    à  entrefer plan suivant l'invention comporte déjà les  avantages     suivants     -     réaction        d'induit    pratiquement nulle et en con  séquence absence de déformation du champ ma  gnétique de     l'inducteur,    du fait de l'absence de  fer dans l'induit;  - suppression     d'effets    de force centrifuge sur le  bobinage de     l'induit,    celui-ci étant fixe;  - obtention précise de la forme de l'entrefer plan ;

    - encombrement et poids réduits de l'alternateur  ainsi réalisé.  



  De plus, du fait de la conception et de la cons  truction     particulières    de l'inducteur composé de deux       parties    dont l'une est mobile et l'autre fixe, l'alter  nateur selon     l'invention    présente en outre des parti  cularités et avantages qui sont  -     répartition    convenable du     flux    du fait de sa con  centration dans les épanouissements polaires ;  - annulation des courants de Foucault dans l'in  ducteur ;  - réduction importante de la partie tournante de  l'inducteur, d'où très faible     inertie    de celle-ci et  possibilité de vitesses plus élevées ainsi que meil  leure     utilisation    de la matière ;

    - possibilité d'obtenir des fréquences élevées.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution de l'invention.  



  La     fig.    1 est une demi-coupe d'un alternateur       homopolaire    à entrefer plan, la coupe étant faite  par un plan passant par l'axe.  



  La     fig.    2 est une coupe par deux plans décalés  perpendiculaires à l'axe: le plan     II-II    pour la partie  gauche de la     fig.    2 et le plan III     IIa    pour la partie  droite.  



  L'alternateur     homopolaire    à entrefer axial repré  senté comporte un arbre 1 ayant une extrémité en  saillie réservée pour     l'entraînement    de la machine.  



  Cet arbre est monté sur     deux    paliers à     roule-          ment    à billes 2, 2, dont celui situé du côté du bout  d'entraînement de l'arbre forme butée pour absor  ber les poussées axiales éventuelles.    Les deux roulements 2, 2 sont disposés respec  tivement à l'intérieur de deux cuvettes 3, 4 for  mant logement de palier. Ces cuvettes sont centrées  et assujetties par vissage     respectivement    à deux  demi-coquilles 5, 6 en métal magnétique constituant  la carcasse. L'une de ces     demi-coquilles    peut être  mâle et l'autre femelle de manière à s'emboîter l'une  dans l'autre par une collerette.

   Elles sont assemblées  entre elles par des vis et des écrous, et serrent entre  elles un induit     discoïdal    7, le long de sa périphérie  qui est isolée par des bagues isolantes 19a.  



  Deux     aimants    permanents 8, 8 de forme annu  laire à aimantation axiale et unipolaire, en ferrite  dure aimantée, sont assujettis sur la face intérieure  des demi-coquilles 5, 6 par collage ou autres moyens  connus. La carcasse forme ainsi le support de l'in  duit 7 et des aimants 8, 8 et sert à fermer le circuit  du     flux    magnétique     inducteur    qui, dans l'intervalle  entre les deux     aimants,    va du pôle Nord que pré  sente l'un de ceux-ci, au pôle Sud en regard de l'au  tre aimant en traversant le plan de l'induit     discoï-          dal    7.  



  Sur l'arbre 1 sont clavetés deux anneaux sup  ports 9, 9, en métal     amagnétique,    tel qu'un alliage  d'aluminium par exemple, calés entre les deux rou  lements par des entretoises 10, 11, 12. Sur ces sup  ports sont assujettis les éléments tournants de l'in  ducteur. Ceux-ci sont composés chacun d'une bague  de transfert du     flux    13, 13 en matériau magnétique  doux à faible champ coercitif,     fixée    par des vis 13a  sur le support correspondant 9     (fig.    2) et sur laquelle  sont fixés, par des     vis    14a, des     épanouissements    po  laires 14, 14 en matériau magnétique doux à faible  champ coercitif.  



  Les épanouissements polaires 14 uniformément       répartis    sur les bagues 13, 13 sont sur chaque bague  en nombre égal à celui des paires de pôles de l'in  duit.  



  Ils ont des formes et des dimensions adaptées  aux     caractéristiques    de l'alternateur. On voit ainsi  sur la     fig.    2 une forme des épanouissements adaptée  à celle des spires 7a du bobinage plat porté par l'in  duit, chacune de ces spires ayant une de ses moi  tiés sur une face de l'induit et l'autre moitié sur la  face opposée de manière à pouvoir embrasser le     flux     traversant deux épanouissements 14 se     faisant        vis-à-          vis.    Des bobinages de ce type ont déjà été décrits  par exemple par la titulaire dans ses brevets suisses       NOR    366593 et 361858.  



  Chacun des deux équipages de l'inducteur tour  nant, composé de l'une des bagues 13, 13 et des  épanouissements 14, 14 fixés sur cette bague, le  tout monté sur l'un des anneaux     supports    9, 9,  tourne entre l'induit     discoïdal        fixe    7 et l'un des ai  mants annulaires 8, 8, les épanouissements polaires  faisant face à l'induit fixe     tandis    que les bagues de       transfert    de     flux    font face aux aimants annulaires de  l'inducteur fixe. II existe ainsi quatre entrefers 15, 15  et 16, 16.

        Les bagues entretoises 10, 11, 12 permettent  d'assurer le réglage axial de la partie tournante et  des rondelles d'épaisseur 17     permettent    de remplir  le même but pour la partie fixe.  



  Des dispositifs connus assurent la protection des  roulements à billes.  



  Le fonctionnement de     l'alternateur    décrit se con  çoit aisément. Les épanouissements     polaires    14, 14  concentrent le flux magnétique allant d'un     aimant    à  l'autre et, lors de la rotation du rotor, les faisceaux  de lignes de force ainsi formés viennent traverser les       surfaces    successives embrassées par les spires de l'in  duit fixe.  



  Suivant les besoins, l'induit fixe pourra être mo  nophasé ou polyphasé, à bobinages concentrés ou  répartis, à un ou plusieurs circuits en     parallèle    ou  en série ou constitué selon toutes autres techniques  des bobinages lamellaires à conducteurs plats et sans  fer. Ceux-ci seront reliés à l'extérieur par des con  nexions ou prises, sorties à cet effet de différentes  manières suivant les mêmes techniques, par exemple  au moyen de prolongements d'organes de liaison as  surant le contact entre les     différentes    parties du ou  des bobinages lamellaires, ou encore grâce à la con  formation appropriée de quelques conducteurs con  venablement choisis.  



  Des évidements, tels que     l'évidement    18 montré  sur la     fig.    2, seront prévus à cet effet dans les col  lerettes 19 servant à l'assemblage des     demi-coquilles     5, 6 de la carcasse.  



  Dans ces évidements sont prévus, pour le bran  chement extérieur de l'alternateur, des     bornes    dont  une 20 est schématiquement représentée sur la     fig.    1  et qui sont constituées par des vis et des écrous. La  protection de ces bornes sera obtenue par     différents     moyens connus.  



  Les collerettes 19 des deux     demi-coquilles    5, 6  de la carcasse, centrées l'une par rapport à l'autre,  peuvent être assemblées pour former le stator de l'al  ternateur, par exemple par des vis 21     (fig.    2), ou  par     boulonnage,    etc., une partie de ces moyens pou  vant servir à fixer, accrocher ou maintenir l'alterna  teur sur une base ou sur des éléments     fixes    exté-    rieurs à celle-ci, par interposition éventuelle de sup  ports, de pattes de fixation, etc.

Claims (1)

  1. REVENDICATION Alternateur homopolaire à entrefer plan et va riation de réluctance, caractérisé par le fait qu'il comprend un induit fixe constitué par un disque iso lant, sans fer, portant au moins un bobinage plat, et un inducteur comportant au moins un élément fixe et un élément mobile, l'élément fixe étant un anneau lisse en matière magnétique dure à aimantation ho- mopolaire axiale et monté coaxialement à l'induit, l'élément mobile étant constitué par un support sur lequel sont uniformément répartis des épanouisse ments polaires en matière magnétique douce,
    en nombre égal à la moitié du nombre de pôles de l'induit, cet élément mobile étant agencé de manière que lesdits épanouissements tournent dans l'entrefer plan compris entre une face de l'induit et la face en regard de l'anneau aimanté. SOUS-REVENDICATIONS 1. Alternateur selon la revendication, caractérisé en ce que le bobinage de l'induit est formé par des conducteurs lamellaires nus plaqués sur le disque isolant. 2. Alternateur selon la revendication, caractérisé en ce que l'inducteur comporte deux anneaux aiman tés fixes et deux éléments mobiles qui encadrent l'in duit fixe, chaque élément mobile tournant entre un anneau aimanté fixe et la face correspondante de l'induit. 3.
    Alternateur selon la revendication, caractérisé en ce que les épanouissements polaires de l'élément mobile ont des formes et des dimensions correspon dant à celles des spires du bobinage de l'induit. 4. Alternateur selon la revendication, caractérisé en ce que le support des épanouissements polaires de l'élément mobile de l'inducteur est une bague en matière magnétique douce.
CH1154061A 1961-01-20 1961-10-03 Alternateur homopolaire à entrefer plan et variation de réluctance CH385986A (fr)

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