FR2463533A1 - Machine electrique a vitesse variable et a densite reglee du flux magnetique - Google Patents

Abstract

MACHINE POLYPHASEE A NOYAU ET A ENROULEMENT STATORIQUES. UN CONDENSATEUR 16 EST MONTE EN SERIE AVEC CHAQUE BOBINAGE 10, 12, 14 DE L'ENROULEMENT STATORIQUE. DES COMMUTATEURS 70, 72 SONT DESTINES A CHACUN DE CES BOBINAGES ET UNE SOURCE DE DECLENCHEMENT 66 DES COMMUTATEURS COOPERE AVEC LES CONDENSATEURS ET LES BOBINAGES POUR PRODUIRE DES CIRCULATIONS SEQUENTIELLES DE COURANT EN SENS OPPOSES DANS LES BOBINAGES. LA VARIATION DE LA FREQUENCE DES IMPULSIONS EMISES PAR LE CIRCUIT DECLENCHEUR FAIT VARIER LA VITESSE DE LA MACHINE. DES BOBINAGES DE COMMANDE 18, 20, 22 ENROULES SUR LE STATOR EN SENS OPPOSE A CELUI DES BOBINAGES PRINCIPAUX PRODUISENT DANS CHAQUE PHASE DES COURANTS QUI SONT SENSIBLEMENT EN PHASE EN L'ABSENCE DE CHARGE AVEC LES COURANTS DES BOBINAGES PRINCIPAUX CORRESPONDANTS QUI SONT RADIALEMENT VOISINS. CES COURANTS SE DEPHASENT PROGRESSIVEMENT AVEC L'AUGMENTATION DE LA CHARGE. APPLICATION AUX MOTEURS ET GENERATRICES PAR EXEMPLE TRIPHASES.

Description

L'invention se rapporte aux machines électriques

polyphasées qui peuvent être des moteurs et des générateurs.

L'invention va être décrite pour des moteurs, en particulier des moteurs triphasés, mais, comme indiqué ci-dessus, l'invention n'est pas limitée à ce genre de machine. Un inconvénient des moteurs d'induction actuellement connus est que, la vitesse de rotation étant

déterminée par la fréquence du courant alternatif d'alimenta-

tion et cette fréquence étant fixe, il n'est pas facile de faire varier la vitesse du moteur par une telle variation de fréquence. Il existe des circuits complexes et coûteux destinés à faire varier la fréquence du courant alternatif d'alimentation du stator du moteur d'induction, ces circuits étant montés entre la source et l'enroulement du moteur. Ces moteurs exigent classiquement que l'alimentation du stator consiste en une onde sinusoïdale relativement pure pour obtenir un fonctionnement efficace. Les circuits permettant d'obtenir cette alimentation, en particulier des machines à grande puissance, sont aussi complexes et coûteux. L'énergie électrique est utilisée plus efficacement dans un moteur dont la vitesse est variable en fonction de la charge imposée que dans un moteur qui fonctionne à une vitesse ou à des vitesses relativement fixes ou qui est stable d'une autre manière en

fonction de la charge imposée.

Un autre inconvénient des moteurs d'induction est que, lorsqu'ils sont sous forte charge, ils tirent des courants excessifs lors de leur ralentissement, ces courants pouvant avoir pour conséquence un claquage du moteur à moins

que celui-ci ne soit protégé par un appareillage auxiliaire.

Il faut que le rapport du couple de rupture au couple du

régime nominal de ces moteurs soit élevé pour empêcher ceux-

ci de subir des dégâts en cas de surcharge et en conséquence la densité du flux doit être maintenue à des niveaux qui ne

sont pas optimaux en fonctionnement normal. Cette relative-

ment faible densité du flux en fonctionnement normal est aussi nécessitée par les variations potentielles de la tension d'entrée. La densité du flux devant être maintenue à une valeur relativement basse, les dimensions du moteur doivent être sensiblement plus grandes que celles qui seraient théoriquement nécessaires dans un moteur idéal pour

obtenir la même puissance voulue de sortie.

Un autre problème soulevé par les moteurs classi-

ques d'induction réside dans les forts courants de démarrage inhérents à leur mode de fonctionnement. Il en résulte que la densité du flux est plus élevée sous faibles charges qu'elle ne serait réellement nécessaire pour un fonctionnement

rentable à ces charges.

Un autre problème bien connu est celui qui est soulevé par la difficulté de concevoir un moteur qui fonctionne avec un bon rendement dans sa plage normale de fonctionnement avec un facteur élevé de puissance et qui soit aussi capable de délivrer un fort couple de démarrage et dont

le couple de rupture soit élevé lorsque certaines applica-

tions particulières l'exigent.

La machine électrique de l'invention élimine ou

réduit les inconvénients mentionnés par montage d'un conden-

sateur en série avec un enroulement de stator de manière à constituer un montage série. Un circuit de commutation monté sur l'enroulement principal entre en fonction en réponse à

des signaux provenant d'une source extérieure de déclenche-

ment, ce circuit de commutation formant avec le condensateur

et l'enroulement principal un montage permettant séquen-

tiellement des circulations de courant en sens opposés. Le circuit de commutation, le condensateur et les enroulements sont alimentés par une source de tension continue et celle-ci

est convertie par le montage série et le circuit de commuta-

tion en une onde rectangulaire alternative écrêtée qui est dirigée sur l'enroulement principal. La variation de fréquence de l'onde rectangulaire alternative s'obtient par variation de la fréquence du signal provenant de la source

extérieure de déclenchement, ce signal consistant de préfé-

rence en impulsions individuelles.

La machine électrique de l'invention forme un système dans lequel la densité du flux magnétique est maintenue dans le stator à un niveau optimal sous la charge imposée. De plus, le système permet au courant circulant dans le rotor d'être aussi maintenu à une amplitude optimale sous la charge imposée par rapport à ceux qui étaient autorisés par les moteurs électriques classiques d'u type à induction, le couple et la puissance d'un moteur pouvant ainsi être optimisés pour une quantité donnée de matière magnétique. Dans un moteur polyphasé, un enroulement

principal polyphasé de stator est bobiné sur un noyau magné-

tique, l'enroulement consistant en de multiples bobinages et

chaque bobinage représentant une phase unique. Des condensa-

teurs sont connectés aux bornes d'entrée avec les bobinages principaux correspondants et leur condensateur monté en série. Le circuit de commutation est connecté en série avec le montage série formé de l'enroulement principal et du condensateur de chaque phase et il entre en fonction en réponse à une source extérieure de déclenchement qui émet des impulsions individuelles à une fréquence prédéterminée de manière à créer séquentiellement des circulations de courant en sens opposés, le condensateur et l'enroulement principal coupant séquentiellement la circulation du courant en créant ainsi une alimentation en tension alternative. Dans un moteur triphasé, la source de signaux extérieurs déclenche chaque phase à des intervalles de déphasage à 1200 en réalisant ainsi une machine à courant alternatif convenablement alimentée en courant triphasé. La vitesse du moteur se

modifie par variation de la fréquence des impulsions prove-

nant de la source extérieure de déclenchement.

La' source d'alimentation du circuit de déclen-

chement extérieur peut être une tension continue ou une tension triphasée classique convenablement redressée ou une

alimentation monophasée convenablement redressée.

La machine comprend également un enroulement de commande comprenant un bobinage pour chaque phase, le bobinage de commande et le bobinage principal de chaque phase étant enroulés en sens opposés de manière qu'à faible charge, la densité totale du flux des bobinages principaux et de commande qui sont sensiblement voisins radialement soit faible et qu'avec l'augmentation de la charge, la densité

totale du flux augmente, la production du flux par les bobi-

nages devenant additive.

L'enroulement polyphasé de commande bobiné sur ledit noyau de manière à entourer la matière magnétique est connecté aux bornes d'entrée et il est placé sur le stator de manière que la relation vectorielle des courants des bobinages principaux et des courants des bobinages de

commande placés radialement de manière qu'ils soient sensi-

blement voisins des bobinages principaux soit telle que la somme vectorielle de ces courants diminue avec l'augmentation

de la charge vers la pleine charge.

Les condensateurs ont une valeur telle que la tension à leurs bornes combinée avec la tension d'entrée provoque des dépassements -périodiques de la capacité

d'induction magnétique du noyau du stator avec pour consé-

quence que le noyau passe périodiquement de manière non linéaire de l'état à forte densité du flux à l'état à faible densité du flux et inversement. La densité moyenne du flux est ainsi maintenue dans le noyau du stator à une valeur très élevée sans risque que de fortes tensions d'entrée aient pour conséquence des courants d'entrée extrêmement élevés. Les condensateurs limitent la quantité d'énergie qui peut être transférée au rotor, même lorsque celui-ci a une très faible impédance et donc le courant circulant dans le rotor peut aussi être optimisé. L'impédance du rotor peut être rendue inférieure à celle des moteurs classiques et le courant induit à vitesse nulle du moteur peut être rendu plus optimal que dans les moteurs classiques; néanmoins, ce courant a

toujours une bonne valeur aux vitesses normales de fonction-

nement et sous charge normale du moteur. Ainsi, le moteur de l'invention peut être optimisé beaucoup mieux que les moteurs classiques pour un grand nombre d'applications ou pour des

-applications particulières données.

Suivant un mode de réalisation avantageux dans

lequel des condensateurs sont montés en série avec l'enrou-

lement principal du stator et le trajet magnétique du moteur est réglé pour une faible saturation par suite de l'effet de limitation du transfert total d'énergie produit par les condensateurs, le résultat final est un moteur qui peut fonctionner avec une densité optimisée de flux sous la plupart des tensions du secteur sans que des courants d'entrée extrêmement élevés ne résultent de tensions élevées d'entrée. En d'autres termes, le courant d'entrée et la densité du flux de la machine ne sont pas extrêmement non linéaires en fonction de la tension du secteur comme tel est le cas dans les moteurs classiques d'induction et d'autres moteurs. L'invention met en oeuvre le fait que les inductances de l'enroulement du moteur ne peuvent absorber une grande quantité d'énergie que jusqu'au moment auquel la matière magnétique du stator atteint la saturation et décharge les condensateurs. Lorsque la matière magnétique du moteur est à saturation, les condensateurs se déchargent sur l'enroulement du moteur et sur le conducteur d'alimentation

en énergie, puis ils se chargent avec la polarité opposée.

Ensuite, le courant circulant dans l'enroulement s'inverse et

les condensateurs deviennent la source d'énergie et maintien-

nent la circulation de courant dans les bobinages. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la tension du conducteur d'entrée change de polarité. Le flux d'induction magnétique de la tension d'entrée du conducteur d'alimentation s'ajoute alors aux flux d'induction magnétique qui ont été envoyés par les condensateurs dans les bobinages principaux. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la totalité du flux magnétique d'induction envoyé à l'enroulement principal dépasse la capacité d'induction magnétique des bobinages et de la matière magnétique du stator du moteur et alors cette matière magnétique du moteur se sature à nouveau. Les condensateurs se déchargent alors sur les bobinages du moteur, car ils se sont saturés et la source d'alimentation du conducteur d'entrée charge à nouveau les condensateurs avec la polarité opposée. Le courant s'inverse ensuite une fois de plus dans les bobinages principaux et les condensateurs redeviennent la source de courant circulant dans les bobinages principaux. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la tension du conducteur d'entrée change à nouveau de polarité. Lorsque l'amplitude de la tension du conducteur d'entrée continue d'augmenter, le flux d'induction magnétique de la tension du conducteur d'entrée et celui des condensateurs sont à nouveau en phase et s'additionnent jusqu'à ce que la capacité d'induction magnétique des bobinages principaux et de la matière magnétique correspondante soit dépassée. La matière

magnétique de l'enroulement se sature à nouveau et l'induc-

tance de l'enroulement principal diminue considérablement en

provoquant la décharge des condensateurs sur l'enroulement.

Ce processus se renouvelle à chaque alternance et les résultats sont que le moteur marche avec une densité maximale de flux et donc avec une force, un couple et une puissance maximaux. Le montage selon l'invention permet une densité

optimale de flux et la tension aux bornes de chaque conden-

sateur-étant en général plus élevée (bien qu'elle ne le soit pas nécessairement) que la tension du conducteur d'entrée, la

densité du flux à l'intérieur du noyau du stator est relati-

vement indépendante de la tension d'entrée sur des plages très larges d'amplitude. Par ailleurs, chaque condensateur

interdit à des courants excessifs de passer dans l'enroule-

ment du moteur lorsque la matière magnétique est à satura-

tion, car seule l'énergie du condensateur, c'est-à-dire

1/2CV2, peut être transférée dans l'enroulement corres-

pondant. Ce transfert limité d'énergie, qui est déterminé par la valeur du condensateur (en farads) et par la tension aux bornes du condensateur (c'est-à-dire par l/2CV 2), empêche des courants excessifs de passer de l'entrée dans l'enroulement principal.

Le résultat obtenu est un moteur à courant alter-

natif à vitesse variable qui fonctionne dans de larges plages de tension d'entrée et avec un rendement élevé avec d'excellentes caractéristiques de fonctionnement. Les condensateurs limitant la quantité de l'énergie transférée dans l'enroulement principal à chaque alternance, les risques de claquage du moteur sont considérablement réduits et certaines dispositions peuvent même rendre éventuellement cette éventualité impossible. En cas de surcharge du moteur, le seul phénomène qui se produit est que ce moteur se cabre et l'énergie d'entrée dans le moteur est considérablement réduite. En effet, la tension aux bornes des condensateurs montés en série est plus basse que normalement, car le moteur ne tourne pas à la phase réglée et le niveau d'énergie 1/2CV2 est considérablement réduit. Dans un moteur triphasé, les bobinages de commande montés sur le noyau du stator sont connectés en parallèle sur chacun des trois bobinages principaux et sur

chacun des condensateurs et peuvent augmenter considérable-

-ment le couple de démarrage du moteur. Les bobinages de commande ont en général une impédance plus élevée que celle des bobinages principaux et en conséquence le courant circulant dans les bobinages de commande est relativement faible par exemple par rapport à celui qui circule dans les

bobinages principaux d'un moteur d'induction.

Les bobinages de commande assurent par ailleurs une limitation du courant d'entrée car, lorsque la tension d'entrée augmente ou que la vitesse du moteur s'élève, ces bobinages commencent d'assumer la fonction de bobinages de

générateur en raison du fait que la force contre-électro-

motrice dépasse la tension d'entrée et ces bobinages produi-

sent un courant qui contrecarre une partie du courant tiré par les bobinages principaux. Ce facteur est bien entendu rendu possible par le fait que les bobinages principaux sont

la source principale de puissance du moteur.

Les bobinages qui sont radialement voisins sont ceux qui sont couplés magnétiquement. Dans un moteur triphasé, le courant du bobinage voisin de commande précède le courant du bobinage principal correspondant en l'absence de charge et il est sensiblement en phase et, lorsque la charge augmente, il se déphase et son avance progresse vers

un maximum de décalage vectoriel de 1800.

Les bobinages principaux et les bobinages de commande situés à leur voisinage étant enroulés en sens inverses, la densité du flux total net à faible charge est basse et lorsque la charge augmente, la densité du flux augmente, car l'orientation vectorielle du courant du

bobinage correspondant de commande change.

Chacun des bobinages principaux et de commande constitue au moins deux pôles magnétiques, le centre des pôles des bobinages principaux et le centre des pôles des bobinages de commande chevauchant magnétiquement les pôles correspondants. En variante avantageuse de réalisation de l'invention, le centre des pôles des bobinages de commande est placé physiquement sensiblement entre les pôles des bobinages principaux de manière à augmenter ainsi le couple

de démarrage et le couple de rupture du moteur.

Dans ce cas, la représentation vectorielle électrique des courants des bobinages correspondants voisins principaux et de commande demeure sensiblement inchangée. La modification physique et magnétique améliore la symétrie. Dans certains cas, la conformation mécanique des encoches ne permet d'obtenir que partiellement ce positionnement physique et en

conséquence magnétique.

Suivant une autre variante encore de réalisation

de l'invention, l'enroulement de commande est bobiné radiale-

ment à l'extérieur de l'enroulement principal de manière que l'espace compris entre l'enroulement principal et le rotor

minimise la réactance de fuite de l'enroulement principal.

L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels:

- la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisa-

tion avantageux d'un moteur triphasé conforme à l'invention; - la figure 2 est un graphique représentant la synchronisation des signaux de commutation envoyés par le circuit de déclenchement aux trois phases d'un moteur triphasé;

- la figure 3 est une coupe transversale schéma-

tique des bobinages d'un moteur triphasé à quatre pôles selon l'invention; - la figure 4 est une représentation linéaire des bobinages des enroulements des trois phases du moteur de la figure 3; et - la figure 5 est un diagramme vectoriel des courants et tensions des bobinages de l'enroulement principal qui sont physiquement en correspondance et de l'enroulement

auxiliaire qui sont physiquement en correspondance.

La figure 1 est un schéma d'un moteur triphasé monté en étoile et conforme à l'invention. Cette figure représente les trois bobinages 10, 12 et 14 de l'enroulement

principal du stator d'un moteur d'induction à courant alter-

natif de type à cage d'écureuil qui comprend en général un

stator en matière magnétique et un rotor à cage d'écureuil.

Ni le stator, ni le rotor ne sont représentés, mais le moteur comprend de manière classique quatre pôles, bien qu'il puisse comprendre davantage ou moins de pièces polaires le cas échéant. Les bobinages principaux 10, 12 et 14 du stator constituent les quatre pôles de manière qui sera décrite en regard des figures 3 et 4 et un condensateur 16 est monté en série dans chacune des phases A, B et C. Il n'est pas nécessaire que le condensateur ait une valeur particulière, mais sa capacité doit être suffisamment grande pour conserver

un facteur de puissance capacitif au montage série se compo-

sant de ce condensateur et du bobinage 10, 12 ou 14 pendant le mole de fonctionnement normal du moteur. Les bobinages de commande 18, 20 et 22 sont montés en parallèle sur les

bobinages 10, 12 et 14 respectivement et sur les condensa-

teurs 16. Ces bobinages 18, 20 et 22 ont de préférence une

inductance et une impédance supérieures à celles des bobi-

nages 10, 12 et 14. Ils peuvent par exemple comprendre

davantage de spires de fil plus mince.

Deux redresseurs commandés au silicium sont connectés à chaque montage série formé d'un bobinage principal et d'un condensateur; des redresseurs 24 et 26 sont montés dans la phase A, des redresseurs 28 et 30, dans la phase B et 50 et 52, dans la phase C. Des diodes de réaction sont montées en parallèle sur chacun des redresseurs commandés au silicium; des diodes 54 et 56 sont montées dans la phase A, des diodes 58 et 60, dans la phase B et des diodes 62 et 64, dans la phase C. Le redresseur 26 est monté en parallèle sur le montage série se composant du bobinage 10 et du condensateur 16 et le redresseur 24 est monté en série avec ce montage série. De même, dans la phase B, le redresseur 30 est monté en parallèle sur le montage série se composant du bobinage principal 12 et du condensateur 16 et le redresseur 28 est disposé en série avec ce montage série. De même, dans la phase C, le redresseur 52 est monté en parallèle sur le montage série se composant du bobinage principal 14 et du condensateur 16 et le redresseur 50 est

disposé. en série avec ce montage série.

Une inductance est montée en série avec chacun des redresseurs commandés au silicium; une inductance 202 est en série avec le redresseur 24, une inductance 204, avec le redresseur 26, une inductance 206 avec le redresseur 30, une inductance 208 avec le redresseur 28, une inductance 210

avec le redresseur 50 et une inductance 212 avec le redres-

seur 52, ces bobines d'induction ayant pour fonction de contribuer à couper la circulation dans les redresseurs,

cette coupure étant décrite plus en détail par la suite.

Une source extérieure de signaux est constituée pour la phase A par un circuit de déclenchement 66 connecté à un circuit logique 68. Le circuit de déclenchement 66 est

connecté par des bornes 74 et 76 au montage série se compo-

sant du bobinage principal 10 et du condensateur 16. Le circuit logique 68 commande le circuit de déclenchement 66 et des circuits logiques similaires ainsi que des circuits de déclenchement semblables sont montés dans.les phases B et C. Dans certains cas, un unique circuit logique est affecté aux trois circuits de déclenchement 66'. Le circuit logique 68 est commandé par une alimentation en courant continu telle que constituée par un montage série d'une diode de Zener 75 et d'une résistance 77, le circuit logique étant connecté entre elles et la diode de Zener 75 ayant pour fonction de fixer la tension continue que reçoit le circuit logique 68 à un niveau constant. Des conducteurs 79 et 81 alimentent en tension continue le montage série se composant de chaque bobinage de stator et des condensateurs, l'enroulement de commande tel que décrit et les circuits de commutation. L'alimentation en courant continu provient elle- même d'une alimentation classique en courant alternatif telle qu'indiquée par des conducteurs 78, 80 et 82 portant la désignation de phases A, B et C qui sont branchées sur un redresseur en pont à double alternance qui est constitué par des diodes 84 et 86 pour la phase A, des diodes 88 et 90 pour la phase B et des diodes 92 et 94 pour la phase C. La sortie du redresseur à double alternance telle que déterminée par les diodes consiste en un courant continu à traiter. Un condensateur 96 forme un filtre pour ce courant de sortie qu'il améliore. La résistance 98 est une résistance de fuite qui garantit que, lorsque le

moteur est coupé, le condensateur 96 se décharge.

La figure 2 représente la séquence temporelle suivant laquelle le circuit logique 68 de la phase A et des circuits semblables des phases B et C provoquent l'émission par les circuits de déclenchement des phases correspondantes

d'impulsions séquentielles donnant une alimentation régu-

lière triphasée, à savoir dont chaque phase est décalée de 1200 des autres. Les impulsions alternatives provenant du déclencheur et destinées à chaque phase sont dirigées en alternance sur chacun des redresseurs commandés au silicium

de chaque phase. Ainsi, à la phase A, par exemple, les impul-

sions sont dirigées en alternance sur le redresseur 24 et le redresseur 26. La séquence telle que représentée serait la suivante pour la phase A: la première impulsion serait dirigée sur le redresseur 24 et la seconde, sur le redresseur 26, les impulsions étant décalées de 1800. A la phase B, une impulsion est dirigée sur le redresseur 28 avec un décalage de 1200 et une impulsion est dirigée sur le redresseur 30 avec un décalage de 3000. A la phase C, une impulsion est dirigée sur le redresseur 52 avec un décalage de 600 et une impulsion est dirigée-sur le redresseur 50 avec un décalage

de 2400.

Le circuit de déclenchement 66 consiste en deux oscillateurs à relaxation (non représentés en détail) qui agissent de manière que, lorsque l'un d'eux est en circuit, il déclenche le redresseur 70 en l'amorçant. Simultanément, le second redresseur 72 est désamorcé de manière qui sera décrite plus en détail par la suite. Les diodes 54 et 56 coopèrent avec les redresseurs commandés au silicium 70 et 72 de manière que, lorsque le redresseur est désamorcé, le courant dispose d'une voie de retour. La forme d'onde de la tension alternative à la sortie des redresseurs 24 et 26 consiste en une impulsion positive et une impulsion négative,

respectivement, de manière que la tension alternative circu-

lant dans le montage série- constitué du bobinage principal 10

et du condensateur 16 soit une onde rectangulaire.

La coupure des redresseurs peut être effectuée par le circuit déclencheur 66 ou par le montage série du bobinage principal 10 et du condensateur 16. Dans ce dernier cas, le circuit fonctionne de la manière suivante: le redresseur commandé- au silicium 70 est mis à l'état conducteur par le circuit déclencheur 66 qui fait circuler un courant dans un sens. En admettant que le circuit est à cet état et que le bobinage 10 est à saturation, lorsque le condensateur 16 commence de se charger par sa plaque gauche avec la polarité positive, le courant circulant dans le bobinage 16 diminue jusqu'à ce que la matière magnétique adjointe à ce bobinage cesse d'être à saturation. A cet instant, la charge du condensateur 16 est suffisamment grande pour provoquer le changement de sens du courant circulant

dans le bobinage 10, car la tension aux bornes du condensa-

teur est plus grande que celle de la source de courant continu.

Le courant change alors de sens et ce courant de sens inverse

passe par la diode 54 et provoque le désamorçage du redres-

seur 70. Ce phénomène se poursuit jusqu'au moment auquel le

circuit déclencheur 66-provoque l'amorçage du redresseur 72.

Il en résulte l'élimination de la tension continue de la

source qui était opposée à la tension aux bornes du condensa-

teur 16, avec le résultat net qu'une tension égale à celle de la source est brusquement additionnée à la tension à laquelle se trouvait précédemment le bobinage 10. La tension totale est égale à celle de la source additionnée de celle à laquelle se trouvait précédemment le bobinage 10. Le flux d'induction

magnétique total produit dans le bobinage 10 dépasse rapide-

ment celui de ce bobinage et de la matière magnétique qui est adjointe et cette dernière se sature en provoquant une réduction de l'inductance du bobinage 10. Le condensateur 16 se décharge alors sur le bobinage 10. Le condensateur 16

commence alors de se charger avec la polarité inverse, c'est-

à-dire que la plaque de droite devient positive. Lorsque le condensateur 16 se charge à cette polarité nouvelle et opposée, le courant circulant dans le bobinage 10 diminue

avec pour conséquence que ce dernier cesse d'être à satura-

tion et qu'il passe à un état d'impédance supérieur. Le ld courant circulant dans le bobinage 10 s'inverse alors lorsque la plaque droite du condensateur 16 est positive par rapport à la plaque gauche. Ce courant passe par la diode 56 et

provoque le désamorçage du redresseur 72.

Cet état dure jusqu'à ce que le circuit déclen-

cheur 66 amorce à nouveau le redresseur 70. La tension de la source continue s'ajoute alors à celle du condensateur 16 avec pour conséquence que la capacité d'induction magnétique du bobinage 10 et de la matière magnétique qui lui est adjointe est dépassée et que cette matière revient à

saturation, le courant circulant alors comme décrit initiale-

ment. Le cycle se répète de lui-même. Le résultat consiste en un onduleur de moteur d'induction à courant alternatif à auto-commutation qui estalimenté par une source d'énergie continue. L'expression "tension alternative" telle qu'utilisée doit donc comprendre aussi bien une tension

normale du secteur qu'une tension dont la polarité est pério-

diquement inversée, par exemple par un onduleur.

La. vitesse du moteur peut être modifiée par le circuit déclencheur 66 et les autres circuits déclencheurs des phases B et C. Chaque circuit déclencheur comprend deux transistors et un potentiomètre. La variation de la

résistance du potentiomètre fait varier la tension de polari-

sation de l'électrode de commande des circuits transistorisés avec pour conséquence une modification de la fréquence d'oscillation des transistors. En conséquence, le taux d'impulsion des deux redresseurs commandés au silicium 70 et 72, respectivement, ainsi que celui des redresseurs des deux

phases B et C varient. Une commande unique de tous les poten-

tiomètres permet à la variation de la fréquence de tous les déclencheurs d'avoir lieu simultanément. La variation de la fréquence du courant alternatif dans le stator permet de

modifier la vitesse du moteur. Ainsi, le signal de déclenche-

ment à fréquence variable permet de faire varier la vitesse

du moteur de la manière requise.

Le mode de fonctionnement du moteur représenté est celui qui a été décrit ci-dessus. Brièvement, pour la phase A, lorsqu'une tension alternative à ondes rectangulaires transmises par les commutateurs 70 et 72 est appliquée. au bobinage 10, le condensateur 16 commence de se charger et un courant circule dans le bobinage 10 et aussi dans le bobinage 18. Lors de l'augmentation de la vitesse du rotor et de la force contreélectromotrice, l'inductance efficace du bobinage 10 devient telle que ce dernier atteint le mode de fonctionnement avec le condensateur 16. En d'autres termes, la capacité réelle d'induction magnétique du bobinage 10 et

de la matière magnétique qui lui est adjointe devient suffi-

samment grande pour permettre au dispositif de fonctionner de la manière décrite plus haut, c'est-à-dire pour permettre au condensateur 16 de se charger, de se décharger et de se recharger en sens inverse périodiquement en faisant passer la

matière magnétique adjointe au bobinage 10 de l'état de non-

saturation à l'état de saturation en maintenant la densité moyenne du flux à une grande valeur. Les mêmes phénomènes se produisent dans chacune des autres phases-B et C. La figure 3 représente la disposition physique relative de douze groupes de bobinages qui constituent les trois phases d'un moteur, chaque phase comprenant des groupes de quatre bobinages placés à distance les uns des autres de manière à constituer un moteur à quatre pôles. Les groupes de bobinages et les pâles de l'enroulement principal sont désignés successivement dextrorsum par les références 1, 8A et 3 (représentant les phases A, B et C du premier pôle magnétique); 4, 2 et 6 (représentant les phases A, B et C du second pôle magnétique); 7, 5 et 9 (représentant les phases A, B et C du troisième pôle magnétique); et 7A, 8 et 9A

(représentant les phases A, B et C du quatrième pôle magné-

tique). Les bobinages de commande disposés radialement à l'extérieur des bobinages principaux constituent des pôles magnétiques qui précèdent magnétiquement les pôles de l'enroulement principal sensiblement de 900. L'ordre des pôles est tel que les champs tournants créés par les bobinages principaux et les bobinages de commande tournent dans le même sens. Le décalage magnétique vers l'avant de 900 est équivalent à un décalage physique approximativement de 450 et l'effet de décalage magnétique vers l'avant est -représenté par la lecture des bobinages senestrorsum, comme indiqué par la flèche 50. Les groupes de bobinages et les pôles de l'enroulement de commande observés physiquement sont indiqués dextrorsum par la séquence des références suivantes: 8A', 3' et 4' (représentant les phases A, B et C du premier pôle magnétique); 2', 6' et 7' (représentant un second pôle magnétique); 5', 9' et 7A' (représentant un troisième pôle magnétique); et 8', 9A' et 1' (représentant le quatrième

pôle magnétique).

Les références des enroulements principal et de commande se rapportent aux fils partant des groupes de

bobinages faisant partie de chaque enroulement, chaque enrou-

lement de chaque phase comprenant quatre groupes de bobinages. Seules les connexions des quatre groupes de bobinages constituant la phase A de l'enroulement principal et

la phase A' de l'enroulement de commande sont représentées.

Les conducteurs reliant les phases B et C de l'enroulement principal et les phases B' et C' de l'enroulement de commande n'ont pas été représentés par souci de clarté du dessin, mais

la manière dont ces enroulements doivent être connectés appa-

raitra à l'évidence aux spécialistes de cette technique après avoir suivi les connexions des phases A et A' qui vont être décrites.

Les groupes de bobinages de la phase A qui cons-

tituent l'enroulement principal entre les fils 1 et 7A commencent avec le groupe de bobinages 100 qui est connecté par un fil 101 à un groupe de bobinages 102 qui, de son coté, est connecté par un conducteur 103 à un groupe de bobinages 104 qui, de son côté, est connecté par un conducteur 105 à un

groupe de bobinages 106 dont part le conducteur libre 7A.

Chacun des groupes de bobinages de cet exemple comprend trois bobinages et on observe que les groupes de bobinages voisins 100, 102, 104 et 106 sont enroulés en sens inverses de

manière à créer des pôles opposés voisins les uns des autres.

Tous les trois bobinages de chaque groupe sont enroulés dans le même sens. Des flèches 107, 108, 109 et 110 indiquent le sens de l'enroulement de chaque groupe de bobinages. Le conducteur 101 connecte les groupes de bobinages 100 et 102 par leur extrémité arrière 111 et 112, le conducteur 103 connecte les groupes de bobinages 102 -et 104 par leur extrémité antérieure 113 et 114 et le conducteur 105 connecte les groupes de bobinages 104 et 106 par leur extrémité arrière 115 et 116. Les conducteurs 1 et 7A quittent les groupes de bobinages 100 et 106 aux extrémités antérieures

117 et 118.

L'enroulement de commande formé des groupes de bobinages de la phase A' est connecté de manière semblable entre les conducteurs 8A' et 2'. En commençant par le groupe de bobinages 119, un conducteur 120 connecte ce dernier au groupe de bobinages 121; un conducteur 122 connecte le groupe de bobinages 121 au groupe de bobinages 123; un conducteur 124 connecte le groupe de bobinages 123 au - groupe de bobinages 125. Les pôles opposés sont voisins de la manière indiquée par des flèches 126, 127, 128 et.129 et la connexion des groupes de bobinages de l'enroulement de commande par leur extrémité arrière et leur extrémité antérieure est

semblable à celle qui a été décrite ci-dessus pour l'enroule-

ment principal. Le conducteur 120 connecte l'extrémité arrière 130 du groupe de bobinages 119 et l'extrémité arrière 131 du groupe de bobinages 121; le conducteur 122 connecte l'extrémité antérieure 132 du groupe de bobinages 121 à l'extrémité antérieure 133 du groupe de bobinages 123; le conducteur 124 connecte l'extrémité arrière 134 du groupe de bobinages 123 à l'extrémité arrière 135 du groupe de bobinages 125. Les conducteurs 8A' et 2' quittent le groupe de bobinages 119 et le groupe 125 par leur extrémité

antérieure 136 et 137, respectivement.

La phase B est constituée de manière semblable entre les fils 2 et 8A connectés aux groupes correspondants de bobinages, des conducteurs reliant de manière semblable les deux autres groupes de bobinages de la phase B. La phase B' de l'enroulement de commande est constituée entre les fils 9A' et 3' connectés aux groupes correspondants de bobinages, des conducteurs reliant les deux autres groupes de bobinages de la phase B' de manière semblable. La phase C est comprise

entre les conducteurs 3 et 9A connectés aux groupes corres-

pondants de bobinages, des conducteurs connectant les deux autres groupes de bobinages de. la phase C de manière semblable. La phase C' est comprise entre les conducteurs 4' et 7' connectés aux groupes de bobinages correspondants de la phase C' de manière semblable. La manière dont les groupes de bobinages B, B', C et C' sont connectés apparaîtra de manière

évidente au spécialiste d'après la description des connexions

des groupes de bobinages des phases A et A'.

Sur les figures 3 et 4, les pôles magnétiques des bobinages principaux sont indiqués par des lignes brisées 32a, 32b, 32c et 32d et ceux des bobinages de commande sont indiqués par des lignes brisées 34a, 34b, 34c et 34d. La figure 4 représente linéairement la relation entre les différents pôles magnétiques et les bobinages constituant ces pôles. La flèche 52 indique le sens d'observation des pôles. Le centre de chaque pôle de l'enroulement principal passe par la phase B et le centre des pôles de l'enroulement de commande passe par le bobinage B'. Les extrémités de chacun des pôles se trouvent entre les phases C et A ainsi

que C' et A', respectivement.

Le rotor du moteur est indiqué par la référence 14 et on observe que les bobinages principaux du stator sont ceux qui sont les plus proches du rotor 14 avec pour effet de réduire la réactance de fuite de l'enroulement principal et donc de minimiser les pertes. Dans le cas o l'enroulement de commande est celui qui est le plus proche du rotor, la réactance de fuite est plus élevée et il serait possible que le rendement soit inférieur, mais le couple de démarrage et

le couple de rupture seraient plus élevés.

Les bobinages de l'enroulement de commande sont

enroulés dans le sens inverse à celui des bobinages de l'en-

roulement principal de manière qu'en l'absence de charge ou sous faible charge, les flux créés par les bobinages de l'enroulement principal et de l'enroulement de commande placés physiquement l'un sous l'autre soient opposés et que le flux total net ainsi produit soit minimisé. Lorsque la charge augmente, le courant de l'enroulement de commande commence de précéder davantage encore celui de l'enroulement

principal et l'effet produit par le sens inverse des enroule-

ments est que les flux des enroulements respectifs principal et de commande augmentent en même temps que leurs vecteurs

s'approchent de la position d'addition.

Donc, dans le moteur de la figure 3, l'alignement

des phases de l'enroulement principal et des phases de l'en-

roulement de commande correspondant est le suivant Enroulement principal A B C A B C A B C A B C Enroulement de commande B'C'A' BIC'A' B'C'A' B'C'A' La figure 5 donne la représentation vectorielle de la tension et du courant circulant dans les enroulements sur une ligne radiale. Ainsi, cette figure représente la

tension et le courant circulant dans la phase A de l'enroule-

ment principal ainsi que la tension et le courant circulant

dans la phase B' de l'enroulement de commande, les emplace-

ments physiques de ces enroulements étant en regard. Le vecteur 36 indique la tension circulant dans l'enroulement

principal de la phase A et le vecteur 38, le courant circu-

lant dans l'enroulement de cette phase A en l'absence de charge. Lors de l'augmentation de la charge, le vecteur courant 38 se déplace et atteint la position 40 qui représente la position de surcharge. La position de charge nominale est comprise entre les vecteurs 38 et 40, mais elle n'est pas représentée sur le dessin. Dans l'enroulement de commande de la phase B, le vecteur 42 indique la tension aux bornes de cet enroulement, cette tension étant décalée de 1200 par rapport à la tension de la phase A. En l'absence de charge, le courant est sensiblement en phase avec le vecteur

38, de la manière indiquée par le vecteur 44.

La situation "en phase" dans un cas idéal signi-

fierait qu'il n'existe aucun déphasage et un tel moteur fonctionnerait efficacement à un régime proche de l'absence de charge. Dans le sens utilisé dans le présent mémoire, l'expression "en phase" a un sens plus large qui est fonction

du moteur particulier lui-même. Suivant les modes de réalisa-

tion les plus avantageux de l'invention, cet angle est compris entre 0 et 600. Il est de préférence inférieur à 450, qui correspondrait à une situation d'un moteur fonctionnant dans une plage allant d'un régime proche de l'absence de charge à la charge nominale. Ce moteur aurait de bonnes caractéristiques combinées à un régime proche de l'absence de charge et de bonnes caractéristiques sous pleine charge. Si

l'angle du moteur en phase était supérieur à 600, les carac-

téristiques en l'absence de charge seraient moins bonnes, mais les rendements seraient améliorés aux surcharges. Dans la figure 5, par exemple, la différence d'angle du moteur en

phase telle qu'illustrée est de 67,80 en l'absence de charge.

On peut observer, d'après les tableaux indiqués par la suite et se rapportant au meme moteur que celui dont les relations de courant sont représentées sur la figure 5, que le rendement optimal apparaît à 25 % de surcharge. Si le facteur exigé est le rendement optimal par exemple à 50 % de surcharge, cet angle de phase à basse charge tel que défini

ci-dessus sera même supérieur à 67,80.

Lorsque la charge augmente, l'angle de décalage

compris entre I et IB, augmente, ce dernier vecteur attei-

gnant la position 46, et les courants relatifs cessent d'être en phase. Cet angle s'approche de, mais n'atteint pas, 1800 et donc la somme vectorielle des courants IA et IB, se réduit. Ainsi, le facteur de puissance du moteur augmente lorsque la charge qui lui* est imposée atteint la charge nominale. Des représentations vectorielles et des variations semblables peuvent êt-re indiquées pour les autres phases

voisines, à savoir les phases B et C' ainsi que C et A', res-

pectivement. Cette densité optimisée du flux s'obtient en plaçant physiquement l'un à côté de l'autre les bobinages des phases A et B', B et C', C et A', de la manière représentée sur les figures 3 et 4, et en utilisant les courants de ces bobinages de la manière décrite et mentionnée en regard de la figure 5 pour produire le fiux net correspondant à l'aide des bobinages voisins A et B', B et C' ainsi que C et A', respectivement.

La densité du flux est optimisée pour les condi-

tions correspondant à une charge particulière, de la manière indiquée par les positions vectorielles des courants IA et IB,. Il en résulte une minimisation du courant du secteur pour la charge particulière. Ainsi, le réglage de la densité du flux a pour effet de minimiser les courants du secteur nécessaires à des conditions correspondant à une charge particulière. Pour effectuer la comparaison avec un moteur

classique, la densité du flux dans ce dernier est relative-

ment indépendante de la charge et donc le courant du secteur

est sensiblement indépendant de la charge, avec pour consé-

quence que la différence est moindre entre l'absence de charge et la pleine charge. Conformément à l'invention, toutefois, les densités de flux dépendent davantage de la charge et, en conséquence, aux points de faible charge, les

courants du secteur sont réduits et il en résulte une amélio-

* ration du rendement dans la plage de fonctionnement du moteur

et non seulement au voisinage du point de la charge nominale.

En conséquence, le moteur de l'invention a pour particularité d'avoir un rendement plus élevé et un facteur de puissance plus élevé sur une plage beaucoup plus large qu'il n'a été possible de l'obtenir jusqu'à présent et, de plus, il a la caractéristique requise, à savoir que sa

vitesse est variable.

Il a été aussi observé que le moteur peut - fonctionner à une charge supérieure à la charge nominale avec un rendement supérieur à celui qui a été possible d'obtenir

dans l'art antérieur. En cas d'une telle surcharge, le chan-

gement de la position du vecteur courant IB est tel qu'il passe de la position 46 à la position 48. A ce point, le décalage vectoriel entre IA et IB est légèrement inférieur à

1MO'. Le moteur fonctionne avec un facteur de puissance supé-

rieur et avec un bon rendement.

Au cours d'essais effectués avec un moteur Wanlass A18D2, modèle F-4427, qui est un moteur triphasé d'une puissance de 750 W, tournant à 1755 tr/min sous 230 V à la charge nominale et dont le couple de coupure ou de rupture est de 16,68 J, les valeurs importantes suivantes ont été obtenues. Un condensateur de 10 microfarads a été monté en série avec chaque enroulement principal. Sous faible charge, 1a moteur délivrait 42, 75 W et l'enroulement principal tirait une puissance d'environ 510 W, tandis que l'enroulement de

commande renvoyait environ 390 W dans le système. Le rende-

ment global ainsi obtenu était de 35,4 %. Sous une puissance de 255,75 W, l'enroulement principal a consommé 504 W, tandis que l'enroulement de commande a renvoyé 174 W dans le système, le rendement global ainsi obtenu étant de 76,8 %. A la charge nominale, l'enroulement principal a consommé 749 W

et l'enroulement de commande a passé de l'état d'une généra-

trice à celui d'un consommateur d'énergie, c'est-à-dire qu'il

a consommé 368 W, le rendement global étant d'environ 87,3 %.

Lorsque le moteur a marché à une charge supérieure à la charge nominale1 c'est-à-dire de manière qu'il délivre 1425 W, l'enroulement de commande a tiré progressivement

davantage d'énergie et le rendement est devenu égal à 84,6 %.

Globalement, le moteur de 750 W a fonctionné avec un bon rendement dans la plage comprise entre 375 W et environ 1500 W avec un rendement dépassant 82,1 %, ce qui représente

une amélioration par rapport aux moteurs de l'art antérieur.

Lorsque la charge du moteur augmentait, la position vecto-

rielle du courant circulant dans les bobinages de commande se modifiait de la manière indiquée précédemment. Globalement, le facteur de puissance du moteur était compris dans une

plage allant de 0,9 à 0,97.

Dans certains modes de réalisation de l'inven-

tion, il a été trouvé qu'il est préférable d'augmenter le couple de démarrage et le couple de rupture du

- 22

moteur en améliorant la symétrie des champs magnétiques. Le positionnement physique des enroulements principal et de commande l'un par rapport à l'autre et tel que représenté sur

les figures 3 et 4 ne donne pas physiquement et magnétique-

ment une relation exacte de quadrature dans un moteur triphasé et à quatre pôles. Cette relation physique de quadrature exige que le centre des bobinages de commande se trouve entre les pâles des bobinages principaux et, à cette fin, il est nécessaire de décaler les bobinages les uns par rapport aux autres d'environ 300 électriques, donc d'environ physiques. Chaque encoche d'un stator classique produit un décalage de 200 électriques (est décalée physiquement de 10 par rapport à l'encoche voisine) et donc, dans le moteur soumis aux essais, -les bobinages ont été décalés de 200 électriques et non pas de 300 électriques, ce qui aurait été physiquement impossible. Ce décalage améliore l'alignement du centre des pôles du bobinage de commande en les mettant en un emplacement proche de la position située entre les pôles des bobinages principaux, le défaut d'alignement n'étant que d'environ 10 électriques. La symétrie du champ magnétique a été améliorée en conséquence. L'effet de ce réglage est de produire l'alignement des pâles des bobinages principaux et des bobinages de commande de la manière suivante: Enroulement principal A B C A B C A B C A B C Enroulement de commande C' A'B'C' A'B'C' A'B'C' A'B' La représentation ci-dessus donne un espacement exagéré entre les bobinages C et A, C' et A', mais elle est utile pour faire comprendre que le centre des pâles B et B', respectivement, doit tomber avec la nouvelle disposition

entre les extrémités des pôles.

L'effet produit par cette modification a été d'améliorer le couple de démarrage ainsi que le couple de rupture sans avoir un effet préjudiciable sur le reste de la plage de charge. Les paramètres suivants ont été obtenus dans un moteur soumis à des essais: Tension du secteur

Condensateur dans l'enrou-

lement principal Couple de rupture: 16,45 J Couple de démarrage Courant total avec rotor bloqué Charge nominale Puissance d'entrée Randement Facteur de puissance 230 V microfarads à 1203 tr/min

13,41 J

19,3 ampères = 4,06 J à 1755 tr/min = 750 W

= 857 W

87,3 %

0,94

Les paramètres du moteur fonctionnant sous sur-

charge de 25 % ont été: Tension du secteur

Condensateur dans l'enrou-

lement principal Couple de rupture: 16,45 J Couple de démarrage Courant total avec rotor bloque Surcharge de 25 % Puissance d'entrée Rendement Facteur de puissance 230 V microfarads à 1203 tr/min

13,41 J

19,3 ampères = 5,07 J à 1740 tr/min = 932,25 W

= 1056 W

87,8 %

0,95 1

Le passage de l'enroulement de commande de la condition de génératrice à celle de moteur s'est produit approximativement à 2,7 J. Cette valeur représente une augmentation globale du couple de démarrage d'environ 23 % et du couple de rupture d'environ 19 % par rapport au moteur

asymétrique, physiquement sans décalage, tel que décrit pré-

cédemment. Dans d'autres exemples de réalisation d'un moteur ou d'une machine ayant un nombre différent de pôles magnétiques, par exemple deux pôles ou six, les dispositions angulaires et les représentations vectorielles seraient différentes. Par ailleurs, le nombre des encoches suivant lequel les bobinages du moteur seraient décalés pour obtenir la disposition vectorielle optimale serait différent. De

même, le nombre des phases de la machine exigerait des para-

mètres différents. La manière suivant laquelle les trois bobinages de l'enroulement principal polyphasé du stator doivent être bobinés physiquement sur le noyau du stator n'a pas été représentée, car toute technique classique telle qu'un bobinage imbriqué ou un bobinage concentrique peut convenir, comme il apparaîtra facilement au spécialiste de cette technique. De même, la construction du rotor n'a pas été représentée, car tout rotor convenable, c'est-à-dire un rotor à cage d'écureuil ou un rotor bobiné, peut être utilisé. Dans d'autres variantes de mise en oeuvre de l'invention, il serait possible de câbler des moteurs par exemple suivant des techniques à bitension à bobinages doubles. L'invention est aussi applicable aux cas dans lesquels des moteurs existants doivent être rebobinés et réalisés de la manière décrite. Dans un tel cas, la carcasse classique du moteur comprend un stator qui a la quantité nécessaire de matière magnétique pour fonctionner d'après les concepts classiques existants. Toutefois, lorsque le moteur doit être reconstruit conformément à la présente invention et conçu pour fonctionner à sa puissance nominale, il n'est pas nécessaire d'utiliser la totalité de la matière magnétique qui est disponible. Dans ces exemples,- le moteur serait bobiné de manière que la tension aux bornes du condensateur

additionnée à la tension d'entrée ne provoque pas un dépasse-

ment de la capacité d'induction magnétique du noyau et ne

fasse pas fonctionner ce noyau périodiquement entre la satu-

ration et la non-saturation. Si la matière magnétique était utilisée dans un tel cas à sa capacité maximale conformément à l'invention et que la capacité d'induction magnétique du noyau était dépassée périodiquement, la capacité globale du moteur serait supérieure à celle qu'elle était à l'origine et

ce facteur peut ne pas être souhaité pour certaines applica-

tions particulières dans lesquelles il est simplement exigé d'un moteur ayant une certaine puissance nominale qu'il ait un meilleur facteur de puissance et un meilleur rendement qu'un moteur classique, mais non pas que sa puissance de sortie soit augmentée. Un avantage de l'invention réside donc aussi dans le fait que des moteurs existants peuvent être reconstruits de manière qu'ils fonctionnent périodiquement entre la saturation et la non-saturation et à la manière de l'invention de façon que la carcasse classique d'un moteur puisse donner une puissance de sortie supérieure et des meilleurs facteurs de puissance et avoir des rendements plus

élevés qu'il n'était possible dans l'art antérieur.

Il doit être bien entendu que, bien que la

description précédente du mode de fonctionnement du moteur

soit destinée à bien expliquer les phénomènes physiques qui s'y produisent, elle n'est destinée en aucun cas à limiter la portée de l'invention et peut être qu'à l'avenir, le mode de fonctionnement du moteur ou de la machine pourra être mieux expliqué.

L'expression "en phase" a été expliquée ci-

dessus au sujet des positions vectorielles des courants circulant dans l'enroulement principal et dans les bobinages voisins de commande. L'expression "dpr)hasage" désigne un changement par rapport à l'état normal "en phase" entre les positions vectorielles de ces courants. Donc, aucune restriction ni aucune valeur d'angle ne peut être précisée pour définir la position vectorielle correspondant à

l'expression "déphasage".

Dans l'exemple qui a été décrit, l'enroulement de commande et le montage série se composant de l'enroulement principal et des condensateurs sont connectés en parallèle suivant un montage en étoile. L'invention est également applicable aux connexions en triangle du montage série et de l'enroulement de commande connecté en parallèle ainsi qu'à différentes combinaisons de montage série en étoile et de

circuit de commande en triangle, et inversement.

Dans d'autres exemples de réalisation de l'in-

vention, le moteur polyphasé ne comprend pas un enroulement de commande. Dans un moteur de ce type, le rendement peut être relativement plus bas, mais le moteur et ses circuits de commutation fonctionneraient efficacement pour permettre les variations de vitesse entre une vitesse pratiquement nulle et

des sur-vitesses. Un moteur de ce type est à auto-

commutation comme le moteur comportant un enroulement de commande. De même, un mode de réalisation particulier de circuit de commutation a été représenté en combinaison avec les bobinages du moteur et il est évident que d'autres formes de circuit de commutation pourraient coopérer avec les bobinages de la machine et changer une alimentation continue en une alimentation alternative convenable à une fréquence

requise ou à une fréquence variable.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers du moteur et de la machine qui ont été représentés et décrits et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine.

Claims (26)

DEVENDICATIONS

1. Machine électrique polyphasée, caractérisée en ce qu'elle comprend un stator comportant un noyau de matière magnétique et un rotor (14), un enroulement polyphasé statoriqule principal comprenant pour chaque phase (A, B, C) un bobinage (10, 12, 14) qui est enroulé sur ledit noyau et entoure la matière magnétique, plusieurs bornes d'entrée étant destinées à être connectées à une source de tension continue (79, 81), le bobinage principal (10, 12, 14) de -chaque phase formant un montage série avec un condensateur (16) et ce montage série étant connecté auxdites bornes d'entrée, un enroulement polyphasé de commande comprenant pour chaque phase un bobinage (18, 20, 22) enroulé sur ledit noyau de manière à entourer ladite matière magnétique, chacun de ces bobinages étant connecté auxdites bornes d'entrée multiples avec les bobinages principaux correspondants et les

condensateurs montés en série avec ces derniers, des commuta-

teurs (70, 72) étant destinés à chaque bobinage de l'enroule-

ment polyphasé statorique et une source de déclenchement (66)

étant destinée à chacun desdits commutateurs, ceux-ci coopé-

rant avec la source de déclenchement ainsi que le condensa-

teur et chaque bobinage de l'enroulement polyphasé pour permettre une circulation séquentielle de courant en sens

opposés dans les bobinages.

2. Moteur polyphasé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une source de déclenchement pour chaque phase ainsi qu'un circuit (68) de détermination

de l'amorçage de chaque source de déclenchement séquentielle-

ment de manière à créer la relation requise entre les phases.

3. Moteur polyphasé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque source de déclenchement est capable de fonctionner à des fréquences variables de manière à faire varier la fréquence des signaux de déclenchement envoyés aux commutateurs, 'la fréquence de fonctionnement

imposée au moteur ainsi que la vitesse de ce dernier.

4. Moteur- polyphasé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque source de déclenchement comprend un oscillateur à relaxation, oscillateur créant des

impulsions séquentielles.

5. Moteur polyphasé selon l'une des revendica-

tions 3 et 4, caractérisé -en ce que les commutateurs (70, 72) ainsi que le condensateur (16) et le bobinage (10, 12, 14) de chaque enroulement polyphasé du stator produit une source de tension alternative destinée au moteur, cette tension alter-

native étant sensiblement une onde rectangulaire.

6. Moteur polyphasé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les commutateurs (70, 72) de chaque bobinage polyphasé comprend deux redresseurs commandés au silicium montés en série (24, 26; 28, 30; 50, 52) ainsi que

des diodes (54, 56, 58, 60; 62, 64) connectées en oppôsi-

tion aux bornes de chaque redresseur commandé au silicium, l'un de ces redresseurs (24, 28, 50) étant connecté en série avec le bobinage principal et le condensateur et l'autre de ces redresseurs (26, 30, 52) étant connecté en parallèle sur

le bobinage principal.

7. Moteur polyphasé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de tension continue est

produite à partir d'une source de tension polyphasée alterna-

tive redressée (78, 80, 82).

8. Moteur polyphasé selon l'une quelconque des

revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les bobinages de

commande (18, 20, 22) et les bobinages principaux (10, 12,

14) sont enroulés en sens opposés.

9. Moteur électrique selon la revendication 8.

caractérisé en ce que, sous faible charge, la densité du flux total net produit par les bobinages principaux et de commande qui sont sensiblement voisins radialement (A-B'; B-C'; C-A') est faible et, lorsque la charge augmente, la densité du flux total augmente tandis que la production du flux par les

bobinages devient additive.

10. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 9, caractérisé en ce que chacun des bobinages prin-

cipaux et de commande forme plusieurs pôles magnétiques, le

centre des pôles des bobinages principaux chevauchant magné-

tiquement les pôles magnétiques des bobinages de commande et le centre des pôles des bobinages de commande chevauchant

magnétiquement les pôles magnétiques des bobinages princi-

paux.

11. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 9, caractérisé en ce que chacun des bobinages prin-

cipaux et de commande constitue plusieurs pôles magnétiques, le centre des pôles des bobinages de commande étant placé magnétiquement sensiblement entre les pôles des bobinages principaux.

12. Moteur selon l'une des revendications 10 et

11, caractérisé en ce que les bobinages de commande (A', B', C') sont bobinés radialement à l'extérieur des bobinages principaux (A, B, C) de manière que l'espace compris entre les bobinages principaux et le rotor minimise sensiblement la

réactance de fuite des bobinages principaux.

13. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 12, caractérisé en ce que les bobinages principaux sont bobinés radialement à l'extérieur des bobinages de commande de manière à augmenter le couple de démarrage et le

couple de rupture.

14. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend trois phases, les phases des bobinages principaux étant désignées par A, B et C et les phases des bobinages de commande étant désignées par A', el et C' et l'aixement physique sensiblement radial des phases des bobinages principaux et de commande étant:

AB', BC' et CA', respectivement.

15. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend trois phases

et la relation entre les vecteurs courant des bobinages prin-

cipaux (IA, 38) et les vecteurs courant des bobinages de commaande radialement voisins (IB,, 44) est telle que ces vecteurs sont sensiblement en phase en l'absence de charge et se déphasent progressivement (IB,, 46) avec l'augmentation de

la charge.

16. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 15, caractérisé en ce que les bobinages principaux et les condensateurs forment un montage en étoile et les

bobinages de commande forment un montage également en étoile.

17. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 15, caractérisé en ce que les bobinages principaux et les condensateurs forment un montage en triangle et les

bobinages de commande forment un montage en triangle.

18. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 15, caractérisé en ce que les bobinages principaux et les condensateurs forment un montage en triangle et les

bobinages de commande forment un montage en étoile.

19. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 15, caractérisé en ce que les bobinages principaux et les condensateurs forment un montage en étoile et les

bobinages de commande forment un montage en triangle.

20. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 19, caractérisé en ce que la source de tension

continue est produite à partir d'une source de tension poly-

phasée alternative redressée (78, 80, 82).

21. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 20, caractérisé en ce que chaque condensateur (16) est capable d'être chargé à une tension suffisante pour que,

lorsque celle-ci est additionnée à ladite tension alterna-

tive, elle produise un flux d'induction magnétique dans la matière magnétique du noyau du stator qui est supérieur à la capacité d'induction magnétique de cette matière, de manière que cette dernière soit périodiquement amenée à saturation en sens inverses lors des variations de polarité des phases de

ladite tension alternative polyphasée.

22. Machine électrique polyphasée, caractérisée en ce qu'elle comprend un stator comportant un noyau de

matière magnétique et un rotor (14), un enroulement statori-

que polyphasé principal comprenant pour chaque phase un bobinage (10, 12, 14) enroulé sur ledit noyau et entourant ladite matière magnétique, plusieurs bornes d'entrée (79, 81) étant destinées à être connectées à une source de tension continue, le bobinage principal de chaque phase formant un montage série avec un condensateur (16) et ces montages série étant connectés auxdites bornes d'entrée, un enrou!ement polyphasé de commande comprenant pour chaque phase un bobinage (18, 20, 22) enroulé sur ledit noyau de manière à entourer ladite matière magnétique, chacun de ces bobinages étant connecté auxdites bornes d'entrée multiples avec les bobinages principaux correspondants et les condensateurs montés en série avec ceux-ci, des commutateurs (70, 72) étant

affectés à chaque bobinage de l'enroulement statorique poly-

phasé et une source de déclenchement (66) des commutateurs coopérant avec ceux-ci ainsi qu'avec les condensateurs et chaque bobinage de l'enroulement polyphasé pour permettre des circulations séquentielles de courant en sens opposés dans

les bobinages.

23. Machine polyphasée selon la revendication 10.22, caractérisée en ce qu'un circuit logique (68) détermine l'amorçage d'une source de déclenchement de chaque phase séquentiellement de manière à produire la relation requise entre les phases (A, B, C), chaque source de déclenchement étant capable de fonctionner à des fréquences variables afin de faire varier la fréquence des signaux de déclenchement envoyés sur les commutateurs ainsi que la fréquence de

fonctionnement et la vitesse de la machine.

24. Machine polyphasée selon l'une des revendi-

cations 22 et 23, caractérisée en ce que les bobinages de commande (18, 20, 22) et les bobinages principaux (10, 12,

14) sont enroulés en sens opposés.

25. Moteur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 21, caractérisé en ce qu'un circuit logique (68) est destiné à déterminer l'amorçage de chaque source de déclenchement (66) séquentiellement de mianière à produire la

relation requise entre phases.

26. Moteur polyphasé selon la revendication 25, caractérisé en ce que les commutateurs de chaque bobinage polyphasé comprennent deuxil redresseurs commandés au silicium montés en série (24, 26; 28, 30; 50, 52) ainsi que des diodes (54, 56; 58, 60; 62, 64) connectées en opposition aux bornes de chaque redresseur, l'un de ces redresseurs (24, 28, 50) étant monté en série avec le bobinage principal et le condensateur et l'autre de ces redresseurs (26, 30, 52) étant

connecté en parallèle sur le bobinage principal.